JP3506585B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】
【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、特にページプリンタの感光ドラム用露光源な
どに用いられる発光ダイオードアレイに関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の発光ダイオードアレイを図４および図５に示す。図５
は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５にお
いて、２１は半導体基板、２２はバッファ層、２３は一
導電型半導体層、２４は逆導電型半導体層、２５はオー
ミックコンタクト層、２６は第１の電極、２７は第２の
電極、２８は保護膜である。 【０００３】半導体基板２１は、例えばシリコン（Ｓ
ｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基
板などから成る。バッファ層２２、一導電型半導体層２
３、逆導電型半導体層２４、およびオーミックコンタク
ト層２５は、ガリウム砒素またはアルミニウムガリウム
砒素などの化合物半導体層などから成る。一導電型半導
体層２３と逆導電型半導体層２４の界面部分で半導体接
合部が形成される。この一導電型半導体層２３と逆導電
型半導体層２４は、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法など
でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成
る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチングなど
によって島状に形成される。 【０００４】半導体基板２１の裏面側のほぼ全面には、
第１の電極２６が形成されている。また、一導電型半導
体層２３と逆導電型半導体層２４の表面部分には、例え
ば窒化シリコン（ＳｉＮx ）などから成る保護膜２８が
形成されており、この保護膜２８に形成されたスルーホ
ールを介して、例えば金（Ａｕ）などから成る第２の電
極２７が形成されている。この第２の電極２７は、逆導
電型半導体層２４の上面部分から壁面部分を経由して、
半導体基板２１の端面近傍まで、隣接する半導体層２２
〜２５ごとに交互に他の端面側に延在するように形成さ
れている。なお、第２の電極２７を半導体層２２〜２５
の同じ列側に設けることもある。 【０００５】島状半導体層２２〜２５、第１の電極２６
および第２の電極２７で個々の発光ダイオードが構成さ
れ、この発光ダイオードは半導体基板２１上に一列状に
並ぶように配置される。なお、第２の電極２７はその広
幅部分において外部回路とボンディングワイヤなどで接
続される。 【０００６】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板２１の裏面側に第１の電極２６を設
けると共に、半導体基板２１の表面側に第２の電極２７
を設けていることから、第１の電極２６と第２の電極２
７の形成工程が二回になり、製造工程が煩雑になるとい
う問題があった。また、第１の電極２６と第２の電極２
７が半導体基板２１の表裏両面にあると、ワイヤボンデ
ィング法などで外部回路と接続する際に、その接続作業
が困難であるという問題もあった。 【０００７】そこで、本発明者等は、特願平７−１９２
８５７号において、図６および図７に示すように、半導
体基板２１上に、バッファ層２２を介して、一導電型半
導体層２３を設けると共に、この一導電型半導体層２３
上に、この一導電型半導体層２３よりも小面積な逆導電
型半導体層２４を設け、一導電型半導体層２３の露出部
Ｒに第１の電極２６を接続して設け、逆導電型半導体層
２４にオーミックコンタクト層２５を介して、第２の電
極２７を接続して設けた発光ダイオードアレイを提案し
た。なお、図７中、２８は窒化シリコン膜などから成る
保護膜である。 【０００８】このように構成すると、半導体基板２１の
同じ側に第１の電極２６（２６ａ、２６ｂ）と第２の電
極２７を設けることができ、第１の電極２６と第２の電
極２７とを一回の工程で同時に形成できることから、発
光ダイオードアレイの製造工程が簡略化されると共に、
第１の電極２６と第２の電極２７が同じ側に位置するこ
とから、ワイヤボンディング法などによる外部回路との
接続作業も容易になる。 【０００９】また、第１の電極２６（２６ａ、２６ｂ）
は、図６に示すように、隣接する一導電型半導体層２３
毎に異なる群に属するように二群に分けて設けられ、第
２の電極２７は異なる群に属し、且つ隣接する逆導電型
半導体層２４が同じ第２の電極２７に接続するように設
けられている。 【００１０】この従来の発光ダイオードアレイでは、隣
接する一導電型半導体層２３の反対の端部側が交互に露
出するように露出部Ｒを発光素子列の両側に振り分けて
設けて、この露出部Ｒに第１の電極２６を接続したもの
であり、第２の電極２７も隣接する逆導電型半導体層２
４毎に反対の端部側に接続して設けられている。 【００１１】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、第２の電極２７がオーミックコンタクト層２５
を介して、逆導電型半導体層２４のほぼ中央部の長い領
域にわたって形成されており、この第２の電極２７で半
導体接合部の中央部で発光した最も強い光が遮光され、
光の取り出し効率が低下して全体の発光効率が低下する
という問題があった。 【００１２】また、半導体接合部の発光素子の中央部で
最も強く発光することから、第２の電極２７に少しでも
位置ずれが発生した場合は、発光素子内での発光強度分
布が大きくなるという問題もあった。 【００１３】 本発明は、このような従来装置の問題点
に鑑みてなされたものであり、発光素子に形成される電
極によって光の取り出し効率が低下することを解消する
と共に、電極パターンの位置ずれに起因する発光ばらつ
きを解消した発光ダイオードアレイを提供することを目
的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発光ダイオードアレイでは、基板上に
一導電型半導体層を島状に設けると共に、この一導電型
半導体層の一端部側が露出するように、この一導電型半
導体層上に真性半導体層を設け、この真性半導体層のほ
ぼ中央部に深さ方向で前記一導電型半導体層に到達する
逆導電型半導体領域を帯状に設け、前記一導電型半導体
層の露出部と、この露出部と対向する端部側の前記逆導
電型半導体領域とに電極をそれぞれ接続して設けた。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明に係る発光ダイオードア
レイの一実施形態を示す図であり、図２は図１中のＡ−
Ａ線断面図である。図１および図２において、１は基
板、２はバッファ層、３は一導電型半導体層、４は真性
半導体層、５は逆導電型半導体領域、６はオーミックコ
ンタクト層、７（７ａ、７ｂ）は第１の電極、８は第２
の電極である。 【００１６】基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板、あるい
はサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板から
成る。基板１として半導体基板を用いる場合でも、でき
るだけ高抵抗な半導体基板を用いることが望ましい。ま
た、単結晶半導体基板の場合は、（１００）面などが用
いられ、サファイアの場合はＣ面などが用いられる。 【００１７】基板１上には、基板１と一導電型半導体層
３との格子定数の相違に基づくミスフィット転位を減少
させるために、厚み１〜４μｍ程度のガリウム砒素など
から成るバッファ層２を設ける。 【００１８】バッファ層２上には一導電型半導体層３が
設けられ、この一導電型半導体層３はガリウム砒素やア
ルミニウムガリウム砒素（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）などか
ら成り、例えばシリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）など
の一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 程度含有する。この一導電型半導体層３は
０．１〜３μｍ程度の厚みに形成される。また、この一
導電型半導体層３と後述する第１の電極との接続部に
は、一導電型半導体不純物を高濃度に含有する層を設け
ることが望ましい。 【００１９】一導電型半導体層３上には、この一導電型
半導体層３の一端部側に露出部Ｒが形成されるように、
真性半導体層４が形成される。この真性半導体層４もア
ルミニウムガリウム砒素（Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ）などの
化合物半導体層から成るが、半導体不純物を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下しか含有しない。この真性半導
体層４は０．１〜３μｍ程度の厚みに形成される。 【００２０】この真性半導体層３のほぼ中央部には、逆
導電型半導体領域５が帯状に形成されている。この逆導
電型半導体領域５は、亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導
体不純物を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度
含有し、径２μｍ程度の半円状もしくは半楕円状に形成
されている。また、この逆導電型半導体領域５は、真性
半導体層４の深さ方向で一導電型半導体層３に到達する
ように形成されており、真性半導体層４の幅方向に帯状
に形成されている。さらに、逆導電型半導体領域５と後
述する第２の電極８との接続部には、逆導電型半導体不
純物を１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上含有するオー
ミックコンタクト層６が設けられている。したがって、
逆導電型半導体領域５と第２の電極８は、オーミックコ
ンタクト層６を介して接続されている。一導電型半導体
層３と逆導電型半導体領域５の界面部分で半導体接合部
が形成される。なお、この逆導電型半導体領域５は、化
合物の混晶比が異なる複数の層状に形成してもよい。 【００２１】島状に形成された半導体層２〜６は、例え
ば窒化シリコン膜などから成る保護膜９で被覆され、一
導電型半導体層２の露出部Ｒから半導体基板１上に延在
するように、例えば金（Ａｕ）などから成る第１の電極
７（７ａ、７ｂ）が形成される。一導電型半導体層３は
一つおきに異なる第１の電極７（７ａ、７ｂ）に交互に
接続されている。すなわち、一導電型半導体層３を二つ
の群に分けて、この群ごとに異なる第１の電極７（７
ａ、７ｂ）に接続している。 【００２２】また、逆導電型半導体領域５の表面から第
１の電極７とは反対側の壁面を経由して半導体基板１上
に延在するように第２の電極８が形成されている。すな
わち、異なる群に属する隣接する発光ダイオードごとに
第２の電極８を接続して設けている。第２の電極８の屈
曲部分が外部回路と接続するためのワイヤボンディング
用の端子となる。第１の電極７（７ａ、７ｂ）と第２の
電極８の組み合わせを選択することにより、個々の発光
ダイオードを選択して発光させることができる。 【００２３】上述した発光ダイオードでは、一導電型半
導体層３がｎ型、逆導電型半導体領域５がｐ型であると
すれば、逆導電型半導体領域５と一導電型半導体層３と
の間に順方向に電流を流した場合、一方の第１の電極７
ａを開放した状態で他方の第１の電極７ｂを接続すれ
ば、他方の第１の電極７ｂに接続されている発光ダイオ
ードだけが発光する。したがって、隣接する逆導電型半
導体領域５ごとに共通する第２の電極８を設けても、第
１の電極７（７ａ、７ｂ）は別々に接続されていること
から、この第１の電極７（７ａ、７ｂ）と第２の電極８
との間の接続状態を変えることで隣接する発光ダイオー
ドを選択的に発光させることができる。 【００２４】 次に、本発明に係る発光ダイオードアレ
イの製造方法を図３に基づいて説明する。まず、基板１
上にガリウム砒素などから成るバッファ層２、アルミニ
ウムガリウム砒素などから成る一導電型半導体層３、ア
ルミニウムガリウム砒素などから成る真性半導体層４、
およびガリウム砒素などから成るオーミックコンタクト
層６を順次積層して形成する（同図（ａ）参照）。これ
らの半導体層２〜６は、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法
などで形成される。すなわち、基板１として半導体基板
を用いてＭＯＣＶＤ法で形成する場合、半導体基板の自
然酸化膜を８００〜１０００℃の高温で除去し、次に４
５０℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素
膜を０．１〜２μｍ程度の厚みに成長させた後、５００
〜７００℃まで昇温して再結晶化してガリウム砒素単結
晶を成長させる（二段階成長法）。この場合、ガリウム
の原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇ
ａ）などが用いられ、砒素の原料としてはアルシン（Ａ
ｓＨ3 ）などが用いられる。次に、７５０〜１０００℃
の高温でのアニールと６００℃以下の低温への急冷を数
回繰り返すなどのポストアニールを行う（温度サイクル
法）。続いてバッファ層２を所定厚みまで成長させ、連
続して一導電型半導体層３、真性半導体層４、およびオ
ーミックコンタクト層６を成長させる。アルミニウムガ
リウム砒素層を形成する場合、アルミニウムの原料とし
てはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3Ａｌ）など
が用いられる。導電型を制御するための、半導体不純物
用ガスとしては、シラン（ＳｉＨ4 ）などが用いられ
る。 【００２５】次に、各半導体層２〜６をメサエッチング
して島状に形成し、この島状部上面と側壁部に、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）などから成り、上面部分にス
トライプ状のスリット１１を有する拡散制御層１０をス
パッタリング法などで形成する（同図（ｂ）参照）。 【００２６】次に、拡散制御層１０のスリット１１部分
に逆導電型不純物であるペースト状の亜鉛（Ｚｎ）を塗
布して７００〜８００℃の窒素雰囲気中でアニールする
（同図（ｃ）参照）。 【００２７】その結果、真性半導体層４中に、逆導電型
不純物である亜鉛（Ｚｎ）が拡散して逆導電型不純物領
域５が形成される。この場合、亜鉛（Ｚｎ）は、１×１
０16〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度拡散すれば、発光
領域として利用することができる（同図（ｄ）参照）。 【００２８】次に、拡散制御層１０をエッチング除去
し、さらに一導電型半導体層３の一端部側が露出するよ
うに真性半導体層４をエッチングして一導電型半導体層
３に露出部Ｒを形成し、保護膜９と第１の電極７および
第２の電極８を形成して完成する（図２参照）。 【００２９】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイによれば、基板上に一導電型半導体層を島状
に設けると共に、この一導電型半導体層の一端部側が露
出するように、この一導電型半導体層上に真性半導体層
を設け、この真性半導体層のほぼ中央部に深さ方向にお
いて前記一導電型半導体層に到達する逆導電型半導体領
域を帯状に設け、前記一導電型半導体層の露出部と、こ
の露出部と対向する端部側の前記逆導電型半導体領域と
に電極をそれぞれ接続して設けて成ることから、半導体
接合部の位置を限定でき、電極による発光効率の低下を
抑えることができる。また、半導体接合部の面積を狭く
して、電流を集中させて発光効率を上げることができ
る。さらに、半導体接合部を一列分でパターニングによ
り位置決めするので、発光の集中するところが電極コン
タクト配置によることなく、光スポットの直列性が向上
し、印画品質が向上する。
イに関し、特にページプリンタの感光ドラム用露光源な
どに用いられる発光ダイオードアレイに関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の発光ダイオードアレイを図４および図５に示す。図５
は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５にお
いて、２１は半導体基板、２２はバッファ層、２３は一
導電型半導体層、２４は逆導電型半導体層、２５はオー
ミックコンタクト層、２６は第１の電極、２７は第２の
電極、２８は保護膜である。 【０００３】半導体基板２１は、例えばシリコン（Ｓ
ｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基
板などから成る。バッファ層２２、一導電型半導体層２
３、逆導電型半導体層２４、およびオーミックコンタク
ト層２５は、ガリウム砒素またはアルミニウムガリウム
砒素などの化合物半導体層などから成る。一導電型半導
体層２３と逆導電型半導体層２４の界面部分で半導体接
合部が形成される。この一導電型半導体層２３と逆導電
型半導体層２４は、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法など
でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成
る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチングなど
によって島状に形成される。 【０００４】半導体基板２１の裏面側のほぼ全面には、
第１の電極２６が形成されている。また、一導電型半導
体層２３と逆導電型半導体層２４の表面部分には、例え
ば窒化シリコン（ＳｉＮx ）などから成る保護膜２８が
形成されており、この保護膜２８に形成されたスルーホ
ールを介して、例えば金（Ａｕ）などから成る第２の電
極２７が形成されている。この第２の電極２７は、逆導
電型半導体層２４の上面部分から壁面部分を経由して、
半導体基板２１の端面近傍まで、隣接する半導体層２２
〜２５ごとに交互に他の端面側に延在するように形成さ
れている。なお、第２の電極２７を半導体層２２〜２５
の同じ列側に設けることもある。 【０００５】島状半導体層２２〜２５、第１の電極２６
および第２の電極２７で個々の発光ダイオードが構成さ
れ、この発光ダイオードは半導体基板２１上に一列状に
並ぶように配置される。なお、第２の電極２７はその広
幅部分において外部回路とボンディングワイヤなどで接
続される。 【０００６】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板２１の裏面側に第１の電極２６を設
けると共に、半導体基板２１の表面側に第２の電極２７
を設けていることから、第１の電極２６と第２の電極２
７の形成工程が二回になり、製造工程が煩雑になるとい
う問題があった。また、第１の電極２６と第２の電極２
７が半導体基板２１の表裏両面にあると、ワイヤボンデ
ィング法などで外部回路と接続する際に、その接続作業
が困難であるという問題もあった。 【０００７】そこで、本発明者等は、特願平７−１９２
８５７号において、図６および図７に示すように、半導
体基板２１上に、バッファ層２２を介して、一導電型半
導体層２３を設けると共に、この一導電型半導体層２３
上に、この一導電型半導体層２３よりも小面積な逆導電
型半導体層２４を設け、一導電型半導体層２３の露出部
Ｒに第１の電極２６を接続して設け、逆導電型半導体層
２４にオーミックコンタクト層２５を介して、第２の電
極２７を接続して設けた発光ダイオードアレイを提案し
た。なお、図７中、２８は窒化シリコン膜などから成る
保護膜である。 【０００８】このように構成すると、半導体基板２１の
同じ側に第１の電極２６（２６ａ、２６ｂ）と第２の電
極２７を設けることができ、第１の電極２６と第２の電
極２７とを一回の工程で同時に形成できることから、発
光ダイオードアレイの製造工程が簡略化されると共に、
第１の電極２６と第２の電極２７が同じ側に位置するこ
とから、ワイヤボンディング法などによる外部回路との
接続作業も容易になる。 【０００９】また、第１の電極２６（２６ａ、２６ｂ）
は、図６に示すように、隣接する一導電型半導体層２３
毎に異なる群に属するように二群に分けて設けられ、第
２の電極２７は異なる群に属し、且つ隣接する逆導電型
半導体層２４が同じ第２の電極２７に接続するように設
けられている。 【００１０】この従来の発光ダイオードアレイでは、隣
接する一導電型半導体層２３の反対の端部側が交互に露
出するように露出部Ｒを発光素子列の両側に振り分けて
設けて、この露出部Ｒに第１の電極２６を接続したもの
であり、第２の電極２７も隣接する逆導電型半導体層２
４毎に反対の端部側に接続して設けられている。 【００１１】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、第２の電極２７がオーミックコンタクト層２５
を介して、逆導電型半導体層２４のほぼ中央部の長い領
域にわたって形成されており、この第２の電極２７で半
導体接合部の中央部で発光した最も強い光が遮光され、
光の取り出し効率が低下して全体の発光効率が低下する
という問題があった。 【００１２】また、半導体接合部の発光素子の中央部で
最も強く発光することから、第２の電極２７に少しでも
位置ずれが発生した場合は、発光素子内での発光強度分
布が大きくなるという問題もあった。 【００１３】 本発明は、このような従来装置の問題点
に鑑みてなされたものであり、発光素子に形成される電
極によって光の取り出し効率が低下することを解消する
と共に、電極パターンの位置ずれに起因する発光ばらつ
きを解消した発光ダイオードアレイを提供することを目
的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発光ダイオードアレイでは、基板上に
一導電型半導体層を島状に設けると共に、この一導電型
半導体層の一端部側が露出するように、この一導電型半
導体層上に真性半導体層を設け、この真性半導体層のほ
ぼ中央部に深さ方向で前記一導電型半導体層に到達する
逆導電型半導体領域を帯状に設け、前記一導電型半導体
層の露出部と、この露出部と対向する端部側の前記逆導
電型半導体領域とに電極をそれぞれ接続して設けた。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明に係る発光ダイオードア
レイの一実施形態を示す図であり、図２は図１中のＡ−
Ａ線断面図である。図１および図２において、１は基
板、２はバッファ層、３は一導電型半導体層、４は真性
半導体層、５は逆導電型半導体領域、６はオーミックコ
ンタクト層、７（７ａ、７ｂ）は第１の電極、８は第２
の電極である。 【００１６】基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板、あるい
はサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板から
成る。基板１として半導体基板を用いる場合でも、でき
るだけ高抵抗な半導体基板を用いることが望ましい。ま
た、単結晶半導体基板の場合は、（１００）面などが用
いられ、サファイアの場合はＣ面などが用いられる。 【００１７】基板１上には、基板１と一導電型半導体層
３との格子定数の相違に基づくミスフィット転位を減少
させるために、厚み１〜４μｍ程度のガリウム砒素など
から成るバッファ層２を設ける。 【００１８】バッファ層２上には一導電型半導体層３が
設けられ、この一導電型半導体層３はガリウム砒素やア
ルミニウムガリウム砒素（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）などか
ら成り、例えばシリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）など
の一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 程度含有する。この一導電型半導体層３は
０．１〜３μｍ程度の厚みに形成される。また、この一
導電型半導体層３と後述する第１の電極との接続部に
は、一導電型半導体不純物を高濃度に含有する層を設け
ることが望ましい。 【００１９】一導電型半導体層３上には、この一導電型
半導体層３の一端部側に露出部Ｒが形成されるように、
真性半導体層４が形成される。この真性半導体層４もア
ルミニウムガリウム砒素（Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ）などの
化合物半導体層から成るが、半導体不純物を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下しか含有しない。この真性半導
体層４は０．１〜３μｍ程度の厚みに形成される。 【００２０】この真性半導体層３のほぼ中央部には、逆
導電型半導体領域５が帯状に形成されている。この逆導
電型半導体領域５は、亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導
体不純物を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度
含有し、径２μｍ程度の半円状もしくは半楕円状に形成
されている。また、この逆導電型半導体領域５は、真性
半導体層４の深さ方向で一導電型半導体層３に到達する
ように形成されており、真性半導体層４の幅方向に帯状
に形成されている。さらに、逆導電型半導体領域５と後
述する第２の電極８との接続部には、逆導電型半導体不
純物を１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以上含有するオー
ミックコンタクト層６が設けられている。したがって、
逆導電型半導体領域５と第２の電極８は、オーミックコ
ンタクト層６を介して接続されている。一導電型半導体
層３と逆導電型半導体領域５の界面部分で半導体接合部
が形成される。なお、この逆導電型半導体領域５は、化
合物の混晶比が異なる複数の層状に形成してもよい。 【００２１】島状に形成された半導体層２〜６は、例え
ば窒化シリコン膜などから成る保護膜９で被覆され、一
導電型半導体層２の露出部Ｒから半導体基板１上に延在
するように、例えば金（Ａｕ）などから成る第１の電極
７（７ａ、７ｂ）が形成される。一導電型半導体層３は
一つおきに異なる第１の電極７（７ａ、７ｂ）に交互に
接続されている。すなわち、一導電型半導体層３を二つ
の群に分けて、この群ごとに異なる第１の電極７（７
ａ、７ｂ）に接続している。 【００２２】また、逆導電型半導体領域５の表面から第
１の電極７とは反対側の壁面を経由して半導体基板１上
に延在するように第２の電極８が形成されている。すな
わち、異なる群に属する隣接する発光ダイオードごとに
第２の電極８を接続して設けている。第２の電極８の屈
曲部分が外部回路と接続するためのワイヤボンディング
用の端子となる。第１の電極７（７ａ、７ｂ）と第２の
電極８の組み合わせを選択することにより、個々の発光
ダイオードを選択して発光させることができる。 【００２３】上述した発光ダイオードでは、一導電型半
導体層３がｎ型、逆導電型半導体領域５がｐ型であると
すれば、逆導電型半導体領域５と一導電型半導体層３と
の間に順方向に電流を流した場合、一方の第１の電極７
ａを開放した状態で他方の第１の電極７ｂを接続すれ
ば、他方の第１の電極７ｂに接続されている発光ダイオ
ードだけが発光する。したがって、隣接する逆導電型半
導体領域５ごとに共通する第２の電極８を設けても、第
１の電極７（７ａ、７ｂ）は別々に接続されていること
から、この第１の電極７（７ａ、７ｂ）と第２の電極８
との間の接続状態を変えることで隣接する発光ダイオー
ドを選択的に発光させることができる。 【００２４】 次に、本発明に係る発光ダイオードアレ
イの製造方法を図３に基づいて説明する。まず、基板１
上にガリウム砒素などから成るバッファ層２、アルミニ
ウムガリウム砒素などから成る一導電型半導体層３、ア
ルミニウムガリウム砒素などから成る真性半導体層４、
およびガリウム砒素などから成るオーミックコンタクト
層６を順次積層して形成する（同図（ａ）参照）。これ
らの半導体層２〜６は、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法
などで形成される。すなわち、基板１として半導体基板
を用いてＭＯＣＶＤ法で形成する場合、半導体基板の自
然酸化膜を８００〜１０００℃の高温で除去し、次に４
５０℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素
膜を０．１〜２μｍ程度の厚みに成長させた後、５００
〜７００℃まで昇温して再結晶化してガリウム砒素単結
晶を成長させる（二段階成長法）。この場合、ガリウム
の原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇ
ａ）などが用いられ、砒素の原料としてはアルシン（Ａ
ｓＨ3 ）などが用いられる。次に、７５０〜１０００℃
の高温でのアニールと６００℃以下の低温への急冷を数
回繰り返すなどのポストアニールを行う（温度サイクル
法）。続いてバッファ層２を所定厚みまで成長させ、連
続して一導電型半導体層３、真性半導体層４、およびオ
ーミックコンタクト層６を成長させる。アルミニウムガ
リウム砒素層を形成する場合、アルミニウムの原料とし
てはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3Ａｌ）など
が用いられる。導電型を制御するための、半導体不純物
用ガスとしては、シラン（ＳｉＨ4 ）などが用いられ
る。 【００２５】次に、各半導体層２〜６をメサエッチング
して島状に形成し、この島状部上面と側壁部に、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）などから成り、上面部分にス
トライプ状のスリット１１を有する拡散制御層１０をス
パッタリング法などで形成する（同図（ｂ）参照）。 【００２６】次に、拡散制御層１０のスリット１１部分
に逆導電型不純物であるペースト状の亜鉛（Ｚｎ）を塗
布して７００〜８００℃の窒素雰囲気中でアニールする
（同図（ｃ）参照）。 【００２７】その結果、真性半導体層４中に、逆導電型
不純物である亜鉛（Ｚｎ）が拡散して逆導電型不純物領
域５が形成される。この場合、亜鉛（Ｚｎ）は、１×１
０16〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度拡散すれば、発光
領域として利用することができる（同図（ｄ）参照）。 【００２８】次に、拡散制御層１０をエッチング除去
し、さらに一導電型半導体層３の一端部側が露出するよ
うに真性半導体層４をエッチングして一導電型半導体層
３に露出部Ｒを形成し、保護膜９と第１の電極７および
第２の電極８を形成して完成する（図２参照）。 【００２９】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイによれば、基板上に一導電型半導体層を島状
に設けると共に、この一導電型半導体層の一端部側が露
出するように、この一導電型半導体層上に真性半導体層
を設け、この真性半導体層のほぼ中央部に深さ方向にお
いて前記一導電型半導体層に到達する逆導電型半導体領
域を帯状に設け、前記一導電型半導体層の露出部と、こ
の露出部と対向する端部側の前記逆導電型半導体領域と
に電極をそれぞれ接続して設けて成ることから、半導体
接合部の位置を限定でき、電極による発光効率の低下を
抑えることができる。また、半導体接合部の面積を狭く
して、電流を集中させて発光効率を上げることができ
る。さらに、半導体接合部を一列分でパターニングによ
り位置決めするので、発光の集中するところが電極コン
タクト配置によることなく、光スポットの直列性が向上
し、印画品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る発光ダイオードアレイの一実施
形態を示す平面図である。 【図２】 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 【図３】 本発明に係る半導体半導体素子の製造方法を
示す工程図である。 【図４】 従来の発光ダイオードアレイを示す図であ
る。 【図５】 図４の中のＡ−Ａ線断面である。 【図６】 従来の他の発光ダイオードアレイを示す図で
ある。 【図７】 図６中のＡ−Ａ線断面図である。 【符号の説明】 １………基板、３………一導電型半導体層、４………真
性半導体層、５逆導電型半導体領域、７………第１の電
極、８………第２の電極
形態を示す平面図である。 【図２】 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 【図３】 本発明に係る半導体半導体素子の製造方法を
示す工程図である。 【図４】 従来の発光ダイオードアレイを示す図であ
る。 【図５】 図４の中のＡ−Ａ線断面である。 【図６】 従来の他の発光ダイオードアレイを示す図で
ある。 【図７】 図６中のＡ−Ａ線断面図である。 【符号の説明】 １………基板、３………一導電型半導体層、４………真
性半導体層、５逆導電型半導体領域、７………第１の電
極、８………第２の電極
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 基板上に一導電型半導体層を島状に設け
ると共に、この一導電型半導体層の一端部側が露出する
ように、この一導電型半導体層上に真性半導体層を設
け、この真性半導体層の略中央部に深さ方向で前記一導
電型半導体層に到達する逆導電型半導体領域を帯状に設
け、前記一導電型半導体層の露出部と、この露出部と対
向する端部側の前記逆導電型半導体領域とに電極をそれ
ぞれ接続して設けた発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20501097A JP3506585B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20501097A JP3506585B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154797A JPH1154797A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3506585B2 true JP3506585B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=16499963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20501097A Expired - Fee Related JP3506585B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3506585B2 (ja) |
-
1997
- 1997-07-30 JP JP20501097A patent/JP3506585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1154797A (ja) | 1999-02-26 |
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