JP3540947B2 - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
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Description
【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用感光ドラムの露光用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5および図6に示す。図6は、図5のX−X線断面図である。図5および図6において、31は半導体基板、32、33は島状半導体層、34は個別電極、35(35a、35b)は共通電極である。
【0003】
半導体基板31上に、一導電型不純物を含有する下層半導体層32を設け、この下層半導体層32上に逆導電型不純物を含有する上層半導体層33を下層半導体層32よりも小面積となるように設け、基板31の対向する端部に共通電極35a、35bを設けて第1の接続線37で下層半導体層32に接続し、この共通電極35a、35bの内側に個別電極34を設けて第2の接続線38で接続している。
【0004】
また、共通電極35a、35bは隣接する島状半導体層32ごとに異なる群に属するように二群に分けて設けられ、個別電極34は隣接する島状半導体層33が同じ個別電極34に接続されるように設けられている。
【0005】
このように構成すると、半導体基板31の同じ側に個別電極34と共通電極35a、35bを設けることができ、個別電極34と共通電極35a、35b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、個別電極34と共通電極35a、35b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。なお、図8中、36は窒化シリコン膜などから成る絶縁膜である。
【0006】
また、共通電極35a、35bを二群に分けて設け、隣接する島状半導体層33が同じ個別電極34に接続されるように形成すると、電極パターンが簡素化され、電極の短絡などを低減できると共に、発光ダイオードが高精細化しても、これら電極34、35と外部回路との接続面積を大きくとることができるという利点がある。
【0007】
ところが、この従来の発光ダイオードアレイでは、図7に示すように、個別電極34は、それぞれ同一ピッチ(P1=P2)で配列されているが、発光ダイオードをダイナミック駆動する場合に、隣接するブロックの一導電型半導体層32を同一の接続線37で同一の共通電極35aに接続しようとすると、偶数番目の個別電極34aと奇数番目の個別電極34bとをブロック毎に入れ替えなければならず、この入れ替え部分における接続線37a、38aの線幅を狭くしたり、大きく迂回させなければならず、短絡や断線を誘発する原因になるという問題があった。このような問題を回避するためには、基板31の短手方向の寸法を大きくする必要があり、装置が大型化するという問題がある。
【0008】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、個別電極の接続線を狭くしたり、大きく迂回させなければならないという問題点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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発光ダイオードアレイでは、基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を列状に積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第1の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に複数の個別電極を列状に設けて第2の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した発光ダイオードアレイにおいて、前記複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことを特徴とする。
【0010】
前記共通電極の外部回路との接続用電極を前記個別電極と同列状に複数設けてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、各請求項に係る発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は請求項1に係る発光ダイオードアレイの一実施形態を示す図、図2は同じく断面図であり、1は基板、2は化合物半導体から成る一導電型半導体層、3は同じく化合物半導体から成る逆導電型半導体層、4は個別電極、5は共通電極である。
【0012】
基板1は、シリコン(Si)などの単結晶半導体基板やサファイア(Al2 O3 )などの単結晶絶縁基板などから成る。単結晶半導体基板の場合、(100)面を<011>方向に2〜7°オフさせた比抵抗ρが1〜3×103 Ω・cm程度の高低抗基板などが好適に用いられる。サファイアの場合、C面基板などが用いられる。
【0013】
この基板1上には、一導電型半導体層2が形成されている。この一導電型半導体層2は、格子定数の不整合による転位を防止するためのバッファ層2aと、電極とのオーミックコンタクトをとるためのコンタクト層2bと、電子を閉じ込めるためのクラッド層2cで構成される。バッファ層2aは1〜4μm程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層2bとクラッド層2cは0.1〜1μm程度の厚みに形成される。バッファ層2aとコンタクト層2bはガリウム砒素などから成り、クラッド層2cはアルミニウムガリウム砒素などから成る。コンタクト層2bはシリコンなどの一導電型半導体不純物を5×1020atoms・cm-3程度含有する。クラッド層2cはシリコンなどの一導電型半導体不純物を2×1018atoms・cm-3程度まで含有する。
【0014】
この一導電型半導体層2上には、逆導電型半導体層3が形成されている。この逆導電型半導体層3は、発光層3a、第二のクラッド層3b、および第2のコンタクト層3cで構成される。発光層3aとクラッド層3bは0.1〜1μm程度の厚みに形成され、第2のコンタクト層3cは0.01〜0.1μm程度の厚みに形成される。発光層3a、第二のクラッド層3bはアルミニウムガリウム砒素などから成り、第二のコンタクト層3cはガリウム砒素などから成る。
【0015】
発光層3aと第二のクラッド層3bは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してAlAsとGaAsの混晶比を異ならしめる。発光層3aと第二のクラッド層3bは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を5×1018atoms・cm-3程度まで含有する。第2のコンタクト層3cは、亜鉛などの逆導電型半導体不純物を2×1019atoms・cm-3以上含有する。
【0016】
この一導電型半導体層2と逆導電型半導体層3は、絶縁膜6で被覆されている。この絶縁膜6は、厚み3000Å程度の窒化シリコン膜などで構成される。
【0017】
第1のコンタクト層2bには、絶縁膜7に形成されたコンタクトホールC1 を介して第1の接続線7が接続されており、第2のコンタクト層3cには絶縁膜7に形成されたコンタクトホールC2 を介して第2の接続線8が接続されている。この個別電極4、共通電極5、第1の接続線7、および第2の接続線8は金(Au)や金とクロム(Cr)の二層構造のものなどで形成され、1μm程度の厚みに形成される。
【0018】
これら電極4、5のパターニングの際には、図3および図4に示すように、A1〜A7、B1〜B7などの領域ごとに、個別電極4のピッチを変化させて(P1≠P2)設ける。例えばダイナミックドライブ方式の発光ダイオードアレイでは、領域A4、B4近傍の配線が密となることが、例えば領域A2、B2および領域A6、B6などにおいても個別電極4の配列ピッチを他の領域よりも若干狭くすると、個別電極4の奇数番目と偶数番目の切り換え部分においても、接続線7、8が大きく迂回することを回避できると共に、線幅を狭くすることを回避できる。
【0019】
また、このように個別電極4の配列ピッチを不規則すると、共通電極5(5a、5b)の外部回路との接続パッド7aを個別電極4の配列内に設けることも可能となり、共通電極5a、5bと外部回路との接続も容易になる。
【0020】
次に、上述のような半導体発光素子の製造方法を説明する。基板1上に、一導電型半導体層2と、逆導電型半導体層3をMOCVD法などで順次積層して形成する。まず、基板温度を400〜500℃に設定して100〜1000Å程度の厚みにアモルファス状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を700〜900℃に上げて所望厚みの半導体層2、3を形成する。この場合、原料ガスとしてはTMG((CH3 )3 Ga)、TEG((C2 H5 )3 Ga)、アルシン(AsH3 )、TMA((CH3 )3 Al)、TEA((C2 H5 )3 Al)などが用いられ、逆導電型を制御するためのガスとしては、シラン(SiH4 )、セレン化水素(H2 Se)、TMZ((CH3 )3 Zn)などが用いられ、キャリアガスとしては、H2 などが用いられる。
【0021】
次に、メサエッチングにより、一導電型半導体層2と逆導電型半導体層3とを島状にパターニングする。このような半導体層2、3のパターニングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングなどで行われる。
【0022】
次に、ドット分離のために、一導電型半導体層2と第1の接続線7との接続部が逆導電型半導体層3から露出するようにエッチングされる。この逆導電型半導体層3のエッチングも、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングなどで行われる。
【0023】
次に、シランガス(SiH4 )とアンモニアガス(NH3 )を用いたプラズマCVD法などで窒化シリコンなどから成る絶縁膜6を形成した後、接続線7、8との接続部にコンタクトホールC1 、C2 を形成する。
【0024】
次に、個別電極4、共通電極5、第1の接続線7、および第2の接続線8となる金属膜を蒸着法やスパッタリング法で形成して、パターニングすることで個別電極4、共通電極5、第1の接続線7、および第2の接続線8を形成する。
【0025】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に係る発明の発光ダイオードアレイによれば、複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことから、電極配線ルールの自由度が高くなり、接続線の迂回を小さくして、配線幅を大きくとることができると共に、装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係る発光ダイオードアレイの実施形態を示す平面図である。
【図2】請求項1に係る発光ダイオードアレイの実施形態を示す断面図である。
【図3】請求項1および2に係る発光ダイオードアレイの全体を示す図である。
【図4】請求項1および2に係る発光ダイオードアレイの一部を拡大して示す図である。
【図5】従来の発光ダイオードアレイを示す平面図である。
【図6】従来の発光ダイオードアレイを示す断面図である。
【図7】従来の発光ダイオードアレイの一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
1‥‥‥基板、2‥‥‥一導電型半導体層、3‥‥‥逆導電型半導体層、4‥‥‥個別電極、5‥‥‥共通電極、6‥‥‥第1の接続線、7‥‥‥第2の接続線
Claims (2)
- 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を列状に積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第1の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に複数の個別電極を列状に設けて第2の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した発光ダイオードアレイにおいて、前記複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 前記共通電極の外部回路との接続用電極を前記個別電極と同列状に複数設けたことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードアレイ。
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