JP2002009331A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードアレイInfo
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- JP2002009331A JP2002009331A JP2000184858A JP2000184858A JP2002009331A JP 2002009331 A JP2002009331 A JP 2002009331A JP 2000184858 A JP2000184858 A JP 2000184858A JP 2000184858 A JP2000184858 A JP 2000184858A JP 2002009331 A JP2002009331 A JP 2002009331A
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- emitting diode
- diode array
- light
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 活性層を通過する電流密度を大にして発光出
力を大にすることのできる発光ダイオードアレイを提供
する。 【解決手段】 ダイオード部１の表面に設けられる発光
部２の両側に配置され、発光部２の直下を通過する電流
経路１９を形成するカソード電極３およびアノード電極
４を有するようにした。発光部の直下に電流経路が形成
されるように電極を配置することで、発光部の直下にあ
る結晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、その
ことによって発光出力が高められる。
力を大にすることのできる発光ダイオードアレイを提供
する。 【解決手段】 ダイオード部１の表面に設けられる発光
部２の両側に配置され、発光部２の直下を通過する電流
経路１９を形成するカソード電極３およびアノード電極
４を有するようにした。発光部の直下に電流経路が形成
されるように電極を配置することで、発光部の直下にあ
る結晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、その
ことによって発光出力が高められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードアレ
イに関し、特に、電子写真方式のプリンタ光源に用いら
れる発光ダイオードアレイに関する。
イに関し、特に、電子写真方式のプリンタ光源に用いら
れる発光ダイオードアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタの光源と
して、レーザ方式および発光ダイオードアレイ方式が広
く用いられている。特に、発光ダイオードアレイ方式
は、レーザ方式のように光路長を長くとる必要がないこ
とからプリンタを小型化でき、大サイズの印刷が容易で
ある。近年、プリンタの小型化が進み、より高精細で高
出力の発光ダイオードアレイが求められるようになって
きている。
して、レーザ方式および発光ダイオードアレイ方式が広
く用いられている。特に、発光ダイオードアレイ方式
は、レーザ方式のように光路長を長くとる必要がないこ
とからプリンタを小型化でき、大サイズの印刷が容易で
ある。近年、プリンタの小型化が進み、より高精細で高
出力の発光ダイオードアレイが求められるようになって
きている。
【０００３】図４は、従来の発光ダイオードアレイを上
面方向より示し、半絶縁性のｎ型ＧａＡｓ基板１０の上
に所定の間隔でダイオード部１が配列されている。この
ダイオード部１は、複数の発光部２を有し、発光部２に
電圧を印加するカソード電極３およびアノード電極４
と、カソード電極３とＡｕ配線層５によって接続される
ボンディングパッド６を有し、ダイオード部１はメサエ
ッチング溝７によってボンディング部８と素子分離され
ている。
面方向より示し、半絶縁性のｎ型ＧａＡｓ基板１０の上
に所定の間隔でダイオード部１が配列されている。この
ダイオード部１は、複数の発光部２を有し、発光部２に
電圧を印加するカソード電極３およびアノード電極４
と、カソード電極３とＡｕ配線層５によって接続される
ボンディングパッド６を有し、ダイオード部１はメサエ
ッチング溝７によってボンディング部８と素子分離され
ている。
【０００４】図５は、図４に示す発光ダイオードアレイ
のＡ−Ａ断面を示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上
にｐ型ＧａＡｓ導電層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチン
グストッパ層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１５、およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１６を覆うＰＳＧ膜１７と、ｐ型ＧａＡｓ導電層１
１の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極４と、ＰＳＧ膜１７上に形成されるＡｕ配線層５を有
する。
のＡ−Ａ断面を示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上
にｐ型ＧａＡｓ導電層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチン
グストッパ層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１５、およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１６を覆うＰＳＧ膜１７と、ｐ型ＧａＡｓ導電層１
１の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極４と、ＰＳＧ膜１７上に形成されるＡｕ配線層５を有
する。
【０００５】ダイオード部１は、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１５に積層されるｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の
メサ頂面にカソード電極３を積層して形成されている。
ッド層１５に積層されるｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の
メサ頂面にカソード電極３を積層して形成されている。
【０００６】また、ダイオード部１は、ｎ型ＧａＡｓキ
ャップ層１６をエッチングにより除去して発光部２を形
成しており、アノード電極４からカソード電極３に向か
って流れる電流経路１９のうち発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層１４で発光した光Ｌを照射する。
ャップ層１６をエッチングにより除去して発光部２を形
成しており、アノード電極４からカソード電極３に向か
って流れる電流経路１９のうち発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層１４で発光した光Ｌを照射する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の発光ダ
イオードアレイによると、アノード電極からカソード電
極に向けて供給される電流がカソード電極のサイズに応
じた電流密度で発光部直下の活性層を通過するため、カ
ソード電極のサイズを大にすると活性層を通過する電流
密度が低下して発光出力を低下させるという問題があ
る。例えば、カソード電極の長さが発光部直下の活性層
の幅の６倍以上になると発光出力の低下が顕著となる。
イオードアレイによると、アノード電極からカソード電
極に向けて供給される電流がカソード電極のサイズに応
じた電流密度で発光部直下の活性層を通過するため、カ
ソード電極のサイズを大にすると活性層を通過する電流
密度が低下して発光出力を低下させるという問題があ
る。例えば、カソード電極の長さが発光部直下の活性層
の幅の６倍以上になると発光出力の低下が顕著となる。
【０００８】従って、本発明の目的は、活性層を通過す
る電流密度を大にして発光出力を大にすることのできる
発光ダイオードアレイを提供することにある。
る電流密度を大にして発光出力を大にすることのできる
発光ダイオードアレイを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、半導体基板上に複数の結晶層を積層してな
るエピタキシャル層をメサエッチング溝で分割して複数
個の発光ダイオード部を設けた発光ダイオードアレイに
おいて、前記発光ダイオード部の表面に設けられる発光
部の両側に配置され、前記発光部の直下を通過する電流
経路を形成する電極部を有する発光ダイオードアレイを
提供する。
成するため、半導体基板上に複数の結晶層を積層してな
るエピタキシャル層をメサエッチング溝で分割して複数
個の発光ダイオード部を設けた発光ダイオードアレイに
おいて、前記発光ダイオード部の表面に設けられる発光
部の両側に配置され、前記発光部の直下を通過する電流
経路を形成する電極部を有する発光ダイオードアレイを
提供する。
【００１０】上記した発光ダイオードアレイによると、
発光ダイオード部の発光部の直下に電流経路が形成され
るように電極を配置することで、発光部の直下にある結
晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、そのこと
によって発光出力が高められる。
発光ダイオード部の発光部の直下に電流経路が形成され
るように電極を配置することで、発光部の直下にある結
晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、そのこと
によって発光出力が高められる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光ダイオードア
レイを図面を参照して詳細に説明する。
レイを図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明の発光ダイオードアレイを
上面方向より示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上に
所定の間隔でダイオード部１が配列されている。このダ
イオード部１は、複数の発光部２を有し、発光部２に電
圧を印加するカソード電極３およびアノード電極４と、
カソード電極３とＡｕ配線層５によって接続されるボン
ディングパッド６を有し、カソード電極３の長さＬを発
光部２の幅Ｗの３倍以下となるように形成している。ま
た、ダイオード部１はメサエッチング溝７によってボン
ディング部８と素子分離されている。
上面方向より示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上に
所定の間隔でダイオード部１が配列されている。このダ
イオード部１は、複数の発光部２を有し、発光部２に電
圧を印加するカソード電極３およびアノード電極４と、
カソード電極３とＡｕ配線層５によって接続されるボン
ディングパッド６を有し、カソード電極３の長さＬを発
光部２の幅Ｗの３倍以下となるように形成している。ま
た、ダイオード部１はメサエッチング溝７によってボン
ディング部８と素子分離されている。
【００１３】図２は、図１に示す発光ダイオードアレイ
のＢ−Ｂ断面を示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上
にｐ型ＧａＡｓ導電層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチン
グストッパ層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１５、およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１６を覆うＰＳＧ膜１７と、ｐ型ＧａＡｓ導電層１
１の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極４と、ＰＳＧ膜１７上に形成されるＡｕ配線層５を有
し、カソード電極３の長さｌを発光部２の幅Ｗ（紙面奥
方向）の３倍以下となるように形成している。
のＢ−Ｂ断面を示し、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上
にｐ型ＧａＡｓ導電層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチン
グストッパ層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１５、およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１６を覆うＰＳＧ膜１７と、ｐ型ＧａＡｓ導電層１
１の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極４と、ＰＳＧ膜１７上に形成されるＡｕ配線層５を有
し、カソード電極３の長さｌを発光部２の幅Ｗ（紙面奥
方向）の３倍以下となるように形成している。
【００１４】ダイオード部１は、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１５に積層されるｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の
メサ頂面にカソード電極３を積層して形成されている。
ッド層１５に積層されるｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の
メサ頂面にカソード電極３を積層して形成されている。
【００１５】また、ダイオード部１は、ｎ型ＧａＡｓキ
ャップ層１６をエッチングにより除去して発光部２を形
成しており、アノード電極４からカソード電極３に向か
って流れる電流経路１９のうち発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層１４で発光した光Ｌを照射する。
ャップ層１６をエッチングにより除去して発光部２を形
成しており、アノード電極４からカソード電極３に向か
って流れる電流経路１９のうち発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層１４で発光した光Ｌを照射する。
【００１６】以下に、本発明の発光ダイオードアレイの
製造方法を説明する。
製造方法を説明する。
【００１７】まず、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の表面
に、ＭＯＶＰＥ法によりキャリア濃度４×１０19ｃｍ‐
3のｐ型ＧａＡｓ導電層１１を１μｍ、キャリア濃度３
×１０19ｃｍ‐3のｐ型ＡｌＧａＡｓエッチングストッ
パ層１２を０．５μｍ，キャリア濃度３×１０18ｃｍ‐
3ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３を１μｍ、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ‐3のｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４
を１μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ‐3のｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１５を３μｍ，キャリア濃度１×１
０18ｃｍ‐3のｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を０．５μ
ｍ順次成長させる。
に、ＭＯＶＰＥ法によりキャリア濃度４×１０19ｃｍ‐
3のｐ型ＧａＡｓ導電層１１を１μｍ、キャリア濃度３
×１０19ｃｍ‐3のｐ型ＡｌＧａＡｓエッチングストッ
パ層１２を０．５μｍ，キャリア濃度３×１０18ｃｍ‐
3ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１３を１μｍ、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ‐3のｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層１４
を１μｍ、キャリア濃度２×１０18ｃｍ‐3のｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１５を３μｍ，キャリア濃度１×１
０18ｃｍ‐3のｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を０．５μ
ｍ順次成長させる。
【００１８】次に、カソード電極３を形成するためのキ
ャップ層の一部１８を残して、ウエットエッチングによ
りｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を除去する。
ャップ層の一部１８を残して、ウエットエッチングによ
りｎ型ＧａＡｓキャップ層１６を除去する。
【００１９】次に、各ダイオード部１をボンディング部
８と電気的に分離するためにウエットエッチングにより
メサエッチング溝７を形成する。なお、メサエッチング
溝７の深さはｎ型ＧａＡｓ層１２が露出する７．０μｍ
とする。
８と電気的に分離するためにウエットエッチングにより
メサエッチング溝７を形成する。なお、メサエッチング
溝７の深さはｎ型ＧａＡｓ層１２が露出する７．０μｍ
とする。
【００２０】次に、ＣＶＤにより表面全体を覆うように
ＰＳＧ膜１７を０．５μｍ成長させる。
ＰＳＧ膜１７を０．５μｍ成長させる。
【００２１】次に、カソード電極３とアノード電極４を
形成する部分のＰＳＧ膜１７をフッ酸により除去する。
カソード電極３は、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の上に
ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着、アロイすることにより形
成する。また、アノード電極４は、メサエッチング溝７
の底に露出しているｐ型ＧａＡｓ導電層１１の上にＡｕ
Ｚｎ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着、アロイすることにより形成す
る。
形成する部分のＰＳＧ膜１７をフッ酸により除去する。
カソード電極３は、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１８の上に
ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着、アロイすることにより形
成する。また、アノード電極４は、メサエッチング溝７
の底に露出しているｐ型ＧａＡｓ導電層１１の上にＡｕ
Ｚｎ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着、アロイすることにより形成す
る。
【００２２】最後に、Ａｕ配線５によりカソード電極３
をボンディングパッド６と接続して発光ダイオードアレ
イが形成される。
をボンディングパッド６と接続して発光ダイオードアレ
イが形成される。
【００２３】上記した発光ダイオードアレイは、カソー
ド電極３とアノード電極４との間に電圧を印可すると、
アノード電極４から電流経路１９に基づく電流がカソー
ド電極３に流れる。このとき、発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層では、カソード電極３のサイズに応じ
た電流密度の電流が通過する。
ド電極３とアノード電極４との間に電圧を印可すると、
アノード電極４から電流経路１９に基づく電流がカソー
ド電極３に流れる。このとき、発光部２の直下のｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ活性層では、カソード電極３のサイズに応じ
た電流密度の電流が通過する。
【００２４】図３は、発光部２における発光出力を示
し、カソード電極３の長さＬを１３．５μｍとしたと
き、約３８μＷの発光出力が得られた。一方、カソード
電極３の長さＬを従来の設計値である５８μｍとしたと
きの発光出力は約２３μＷ（図示せず）であり、このこ
とから、本発明の発光ダイオードアレイでは、従来の約
２倍の光出力が得られることが確認された。
し、カソード電極３の長さＬを１３．５μｍとしたと
き、約３８μＷの発光出力が得られた。一方、カソード
電極３の長さＬを従来の設計値である５８μｍとしたと
きの発光出力は約２３μＷ（図示せず）であり、このこ
とから、本発明の発光ダイオードアレイでは、従来の約
２倍の光出力が得られることが確認された。
【００２５】なお、上記した実施の形態では、半絶縁性
のＧａＡｓ基板１０の上にｐ型の結晶を下にしたｐ型、
ｎ型の順の結晶構造を有する発光ダイオードアレイにつ
いて説明したが、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上にｎ
型の結晶を下にした、ｎ型、ｐ型の順の結晶構造を有す
る発光ダイオードアレイであってもダイオードの極性が
変わるだけで同様の効果を奏する。
のＧａＡｓ基板１０の上にｐ型の結晶を下にしたｐ型、
ｎ型の順の結晶構造を有する発光ダイオードアレイにつ
いて説明したが、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０の上にｎ
型の結晶を下にした、ｎ型、ｐ型の順の結晶構造を有す
る発光ダイオードアレイであってもダイオードの極性が
変わるだけで同様の効果を奏する。
【００２６】また、本実施の形態では、半絶縁性のＧａ
Ａｓ基板１０を用いたが、導電性の基板であっても、そ
の上にアンドープＧａＡｓなどの高抵抗層を設けるか、
ｐ−ｎ−ｐまたはｎ−ｐ−ｎとなる結晶構造にすれば電
気的に絶縁できるので適用可能である。
Ａｓ基板１０を用いたが、導電性の基板であっても、そ
の上にアンドープＧａＡｓなどの高抵抗層を設けるか、
ｐ−ｎ−ｐまたはｎ−ｐ−ｎとなる結晶構造にすれば電
気的に絶縁できるので適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の発光ダイオ
ードアレイによると、発光ダイオード部の表面に設けら
れる発光部の両側に配置され、発光部の直下を通過する
電流経路を形成する電極部を有するようにしたため、活
性層を通過する電流密度を大にして発光出力を大にする
ことができる。
ードアレイによると、発光ダイオード部の表面に設けら
れる発光部の両側に配置され、発光部の直下を通過する
電流経路を形成する電極部を有するようにしたため、活
性層を通過する電流密度を大にして発光出力を大にする
ことができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る発光ダイオードアレ
イを示す平面図
イを示す平面図
【図２】図１のＢ−Ｂ部における断面図
【図３】本発明の実施の形態に係る発光ダイオードアレ
イの発光出力特性を示す説明図
イの発光出力特性を示す説明図
【図４】従来の発光ダイオードアレイを示す平面図
【図５】図４のＡ−Ａ部における断面図
１ ダイオード部 ２ 発光部 ３ カソード電極 ４ アノード電極 ５ Ａｕ配線層 ６ ボンディングパッド ７ メサエッチング溝 ８ ボンディング部 １０ ＧａＡｓ基板 １１ ｐ型ＧａＡｓ導電層 １２ ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチングストッパ層 １３ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 １４ ｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層 １５ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 １６ ｎ型ＧａＡｓキャップ層 １７ ＰＳＧ膜 １８ ｎ型ＧａＡｓキャップ層 １９ 電流経路
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に複数の結晶層を積層して
なるエピタキシャル層をメサエッチング溝で分割して複
数個の発光ダイオード部を設けた発光ダイオードアレイ
において、 前記発光ダイオード部の表面に設けられる発光部の両側
に配置され、前記発光部の直下を通過する電流経路を形
成する電極部を有することを特徴とする発光ダイオード
アレイ。 - 【請求項２】 前記電極部は、前記発光部に隣接する電
極長が前記発光部幅の３倍以下に形成されている構成の
請求項第１項記載の発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184858A JP2002009331A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184858A JP2002009331A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002009331A true JP2002009331A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=18685252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000184858A Pending JP2002009331A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002009331A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014025195A1 (ko) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 서울바이오시스 주식회사 | 웨이퍼 레벨의 발광 다이오드 어레이 및 그의 제조방법 |
| WO2014038794A1 (ko) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 서울바이오시스 주식회사 | 웨이퍼 레벨의 발광 다이오드 어레이 |
| US9318529B2 (en) | 2012-09-07 | 2016-04-19 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Wafer level light-emitting diode array |
| US10388690B2 (en) | 2012-08-07 | 2019-08-20 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Wafer level light-emitting diode array |
| US10804316B2 (en) | 2012-08-07 | 2020-10-13 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Wafer level light-emitting diode array |
-
2000
- 2000-06-20 JP JP2000184858A patent/JP2002009331A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104521012A (zh) * | 2012-08-07 | 2015-04-15 | 首尔伟傲世有限公司 | 晶圆级发光二极管阵列及其制造方法 |
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