JP2019096682A - Light emitting component, print head, image forming apparatus, and method for manufacturing light emitting component - Google Patents

Light emitting component, print head, image forming apparatus, and method for manufacturing light emitting component Download PDF

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Abstract

To provide a light emitting component that reduces the voltage of a signal supplied to a transfer element, compared with a case where a semiconductor element and a transfer element having the same layer structure as that of a light emitting element are laminated.SOLUTION: A light emitting chip C comprises: a substrate 80; a plurality of laser diodes LD that are provided on the substrate 80; a plurality of setting thyristors S that are laminated respectively on the plurality of laser diodes LD and are turned on to set the plurality of laser diodes LD to emit light or increase the amount of light emission; and a plurality of transfer thyristors T that are provided on the substrate 80 in the lateral direction of the plurality of laser diodes LD, connected respectively to the plurality of setting thyristors S, and upon sequential transfer of an on-state, allow a transition of the setting thyristors S connected thereto to an on-state.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、発光部品、プリントヘッド、画像形成装置及び発光部品の製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting component, a print head, an image forming apparatus, and a method of manufacturing the light emitting component.

特許文献1には、しきい電圧もしくはしきい電流が外部から制御可能な発光素子多数個を、一次元、二次元、もしくは三次元的に配列し、各発光素子のしきい電圧もしくはしきい電流を制御する電極を互いに電気的手段にて接続し、各発光素子に、外部から電圧もしくは電流を印加させるクロックラインを接続した、発光素子アレイが記載されている。   In Patent Document 1, a large number of light emitting elements whose threshold voltage or threshold current can be controlled from the outside are arrayed one-dimensionally, two-dimensionally or three-dimensionally, and the threshold voltage or threshold current of each light emitting element A light emitting element array is described in which electrodes controlling the light emitting diodes are electrically connected to each other, and a clock line for applying a voltage or current from the outside to each light emitting element is connected.

特許文献2には、基板と基板上にアレイ状に配設された面発光型半導体レーザと基板上に配列され前記面発光型半導体レーザの発光を選択的にオン・オフさせるスイッチ素子としてのサイリスタとを備える自己走査型の光源ヘッドが記載されている。   Patent Document 2 discloses a substrate, a surface emitting semiconductor laser disposed in an array on the substrate, and a thyristor as a switch element arranged on the substrate to selectively turn on / off the light emission of the surface emitting semiconductor laser. And a self-scanning light source head is disclosed.

特許文献3には、pnpnpn6層半導体構造の発光素子を構成し、両端のp型第1層とn型第6層、および中央のp型第3層およびn型第4層に電極を設け、pn層に発光ダイオード機能を担わせ、pnpn4層にサイリスタ機能を担わせた自己走査型発光装置が記載されている。   In Patent Document 3, a light emitting element having a pnpn pn 6-layer semiconductor structure is configured, and electrodes are provided on the p-type first layer and the n-type sixth layer at both ends, and the p-type third layer and the n-type fourth layer in the center. There is described a self-scanning light emitting device in which a pn layer has a light emitting diode function and a pnpn 4 layer has a thyristor function.

特開平1−238962号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 1-238962 特開2009−286048号公報JP, 2009-286048, A 特開2001−308385号公報JP 2001-308385 A

ところで、例えば、発光部と駆動部とを備える自己走査型の発光素子アレイにおいて、発光部における発光素子と、駆動部における発光素子を順に駆動する転送素子とを同じ積層半導体層で構成すると、発光素子の発光特性と、転送素子の駆動特性とを独立に設定しにくかった。このため、発光素子を別の積層半導体層で構成し、発光特性と駆動特性とを独立して設定することが考えられる。このとき、発光部における発光素子と発光素子の発光を制御する素子とを積層するとともに、駆動部において発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層すると、転送素子に供給する信号の電圧が高くなり消費電力が大きくなってしまう。
そこで本発明は、発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層する場合に比べ、転送素子に供給する信号の電圧を低減した発光部品などを提供することを目的とする。
By the way, for example, in a self-scanning light emitting element array including a light emitting unit and a driving unit, light emitting elements in the light emitting unit and transfer elements for sequentially driving the light emitting elements in the driving unit are made of the same stacked semiconductor layers. It was difficult to set the light emission characteristics of the device and the drive characteristics of the transfer device independently. For this reason, it is conceivable to configure the light emitting element with another laminated semiconductor layer and to set the light emission characteristic and the drive characteristic independently. At this time, when the light emitting element in the light emitting portion and the element for controlling light emission of the light emitting element are stacked, and the semiconductor element and the transfer element having the same layer configuration as the light emitting element are stacked in the driving portion, The voltage increases and the power consumption increases.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a light emitting component or the like in which the voltage of a signal supplied to a transfer element is reduced as compared to the case where a semiconductor element having the same layer configuration as the light emitting element and the transfer element are stacked.

請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板上に設けられた複数の発光素子と、複数の前記発光素子のそれぞれに積層され、オン状態になることで複数の当該発光素子を発光、又は、発光量を増加させるように設定する複数の設定サイリスタと、複数の前記発光素子の横方向の前記基板上に設けられ、複数の前記設定サイリスタのそれぞれと接続され、オン状態が順に転送されることで、接続された設定サイリスタをオン状態に移行可能にする複数の転送サイリスタとを備える発光部品である。
請求項2に記載の発明は、前記設定サイリスタ及び前記転送サイリスタは、複数の半導体層が積層された、同じ層構成の積層半導体層で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光部品である。
請求項3に記載の発明は、前記設定サイリスタ及び前記転送サイリスタを構成する前記積層半導体層は、当該設定サイリスタ及び当該転送サイリスタの立ち上がり電圧を低減する電圧低減層を備えることを特徴とする請求項2に記載の発光部品である。
請求項4に記載の発明は、前記発光素子は、複数の半導体層が積層された他の積層半導体層で構成され、前記電圧低減層は、当該他の積層半導体層を構成するいずれの半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さいことを特徴とする請求項3に記載の発光部品である。
請求項5に記載の発明は、前記電圧低減層は、前記発光素子の発光層を構成する半導体層よりバンドギャップエネルギが小さいことを特徴とする請求項4に記載の発光部品である。
請求項6に記載の発明は、前記発光素子と前記設定サイリスタとは、トンネル接合層又は金属的な導電性を有するIII−V族化合物層を介して直列接続されていることを特徴とする請求項1に記載の発光部品である。
請求項7に記載の発明は、直列接続された前記発光素子と前記設定サイリスタとに印加される電圧により、当該設定サイリスタがオン状態に移行することで、当該発光素子を発光、又は、発光量を増加させることを特徴とする請求項6に記載の発光部品である。
請求項8に記載の発明は、前記発光素子は、電流経路が狭窄されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光部品である。
請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の発光部品を含む発光手段と、前記発光手段から出射される光を結像させる光学手段と、を備えるプリントヘッドである。
請求項10に記載の発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、請求項1に記載の発光部品を含み、光学手段を介して前記像保持体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置である。
請求項11に記載の発明は、基板上に、複数の発光素子を構成する、複数の半導体層を積層した第1積層半導体層を形成する第1積層半導体層形成工程と、少なくとも複数の前記発光素子が形成される領域を除いて、前記基板上の前記第1積層半導体層をエッチングする第1積層半導体層エッチング工程と、前記基板上及び当該基板上に残された第1積層半導体層上に、オン状態になることで複数の前記発光素子のそれぞれを発光又は発光量を増加させるように設定する複数の設定サイリスタ、及び、順にオン状態が転送されるとともに、オン状態になることでそれぞれ接続される当該設定サイリスタをオン状態に移行可能な状態にする複数の転送サイリスタを構成する、複数の半導体層を積層した第2積層半導体層を形成する第2積層半導体層形成工程とを含む発光部品の製造方法である。
According to the first aspect of the present invention, the substrate, the plurality of light emitting elements provided on the substrate, and the plurality of light emitting elements are stacked, and are turned on to emit light from the plurality of light emitting elements. Alternatively, it is provided on a plurality of setting thyristors set to increase the light emission amount, and on the substrate in the lateral direction of the plurality of light emitting elements, connected to each of the plurality of setting thyristors, and ON states are sequentially transferred Thus, the light emitting component is provided with a plurality of transfer thyristors that can shift the connected setting thyristor to the on state.
The invention according to claim 2 is characterized in that the setting thyristor and the transfer thyristor are constituted by laminated semiconductor layers of the same layer configuration in which a plurality of semiconductor layers are laminated. It is a light emitting component.
The invention according to claim 3 is characterized in that the laminated semiconductor layer constituting the setting thyristor and the transfer thyristor includes a voltage reduction layer which reduces a rising voltage of the setting thyristor and the transfer thyristor. It is a light emitting component as described in 2.
In the invention according to claim 4, the light emitting element is constituted by another laminated semiconductor layer in which a plurality of semiconductor layers are laminated, and the voltage reduction layer is any semiconductor layer constituting the other laminated semiconductor layer The light emitting component according to claim 3, wherein the band gap energy is smaller than that of the light emitting component.
The invention according to claim 5 is the light-emitting component according to claim 4, wherein the voltage reduction layer has a band gap energy smaller than that of the semiconductor layer constituting the light-emitting layer of the light-emitting element.
The invention according to claim 6 is characterized in that the light emitting element and the setting thyristor are connected in series via a tunnel junction layer or a group III-V compound layer having metallic conductivity. It is a light emitting component according to item 1.
The invention according to claim 7 causes the light emitting element to emit light or the light emission amount when the setting thyristor is shifted to the on state by the voltage applied to the light emitting element and the setting thyristor connected in series. The light emitting component according to claim 6, characterized in that
The invention according to claim 8 is the light-emitting component according to claim 1 or 2, wherein the light-emitting element has a narrowed current path.
The invention according to claim 9 is a print head comprising light emitting means including the light emitting component according to claim 1 and optical means for forming an image of light emitted from the light emitting means.
The invention according to claim 10 includes an image carrier, charging means for charging the image carrier, and a light emitting component according to claim 1, and an exposure means for exposing the image carrier through an optical means. And developing means for developing the electrostatic latent image exposed by the exposing means and formed on the image carrier, and transfer means for transferring the image developed on the image carrier to a transferee. It is a forming device.
The invention according to claim 11 is a step of forming a first laminated semiconductor layer, which constitutes a plurality of light emitting elements, and which forms a first laminated semiconductor layer in which a plurality of semiconductor layers are laminated on a substrate; A first stacked semiconductor layer etching step of etching the first stacked semiconductor layer on the substrate except a region in which an element is formed; and on the substrate and the first stacked semiconductor layer left on the substrate. The plurality of setting thyristors set to increase the light emission or the light emission amount of each of the plurality of light emitting elements by being in the on state, and the on state is transferred in order and the connection is made in the on state. A second stacked semiconductor layer forming a second stacked semiconductor layer in which a plurality of semiconductor layers are stacked to form a plurality of transfer thyristors for bringing the setting thyristor into a state in which the setting thyristor can be shifted to the on state It is a manufacturing method of a light-emitting component comprising a layer formation step.

請求項1の発明によれば、発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層する場合に比べ、転送素子に供給する信号の電圧が低減できる。
請求項2の発明によれば、同じ積層半導体層で構成しない場合に比べ、製造が容易になる。
請求項3の発明によれば、電圧低減層を備えない場合に比べ、駆動に用いる素子のオン状態における消費電力が低減する。
請求項4、5の発明によれば、電圧低減層をバンドギャップエネルギで設定しない場合に比べ、電圧低減層の選定が容易になる。
請求項6の発明によれば、トンネル接合層又は金属的な導電性を有するIII−V族化合物層を介さない場合に比べ、発光のために供給する電圧が低減できる。
請求項7の発明によれば、直列接続に印加する電圧で制御しない場合に比べ、点灯制御が容易になる。
請求項8の発明によれば、電流経路を狭窄しない場合に比べ、低消費電力化ができる。
請求項9の発明によれば、発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層する場合に比べ、プリントヘッドの消費電力が低減できる。
請求項10の発明によれば、発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層する場合に比べ、画像形成装置の消費電力が低減できる。
請求項11の発明によれば、発光素子と同じ層構成の半導体素子と転送素子とを積層して製造する場合に比べ、転送素子に供給する信号の電圧が低減できる。
According to the first aspect of the present invention, the voltage of the signal supplied to the transfer element can be reduced compared to the case where the transfer element and the semiconductor element having the same layer configuration as the light emitting element are stacked.
According to the second aspect of the present invention, manufacture is facilitated as compared with the case where the same laminated semiconductor layer is not used.
According to the third aspect of the present invention, the power consumption in the ON state of the element used for driving is reduced as compared with the case where the voltage reduction layer is not provided.
According to the fourth and fifth aspects of the invention, selection of the voltage reduction layer is facilitated as compared with the case where the voltage reduction layer is not set by the band gap energy.
According to the invention of claim 6, the voltage supplied for light emission can be reduced as compared with the case where the tunnel junction layer or the group III-V compound layer having metallic conductivity is not interposed.
According to the seventh aspect of the present invention, lighting control becomes easier as compared with the case where control is not performed by the voltage applied to the series connection.
According to the invention of claim 8, power consumption can be reduced as compared with the case where the current path is not narrowed.
According to the invention of claim 9, the power consumption of the print head can be reduced as compared to the case where the semiconductor element having the same layer configuration as the light emitting element and the transfer element are stacked.
According to the tenth aspect of the present invention, power consumption of the image forming apparatus can be reduced as compared to the case where the semiconductor element having the same layer configuration as the light emitting element and the transfer element are stacked.
According to the eleventh aspect of the present invention, the voltage of the signal supplied to the transfer element can be reduced as compared with the case where the semiconductor element having the same layer configuration as the light emitting element and the transfer element are stacked and manufactured.

第1の実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the entire configuration of an image forming apparatus to which a first embodiment is applied. プリントヘッドの構成の一例を示した断面図である。It is a sectional view showing an example of composition of a print head. 発光装置の一例の上面図である。It is a top view of an example of a light-emitting device. 発光チップの構成、発光装置の信号発生回路の構成及び回路基板上の配線(ライン)の構成の一例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a light emitting chip, the configuration of a signal generation circuit of a light emitting device, and the configuration of wirings (lines) on a circuit board. 第1の実施の形態に係る自己走査型発光素子アレイ(SLED)が搭載された発光チップの回路構成を説明する等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for explaining a circuit configuration of a light emitting chip on which a self-scanning light emitting element array (SLED) according to the first embodiment is mounted. 第1の実施の形態に係る発光チップの平面レイアウト図及び断面図の一例である。(a)は、発光チップの平面レイアウト図、(b)は(a)のVIB−VIB線での断面図である。It is an example of the plane layout figure and sectional drawing of a light emitting chip concerning a 1st embodiment. (A) is a planar layout figure of a light emitting chip, (b) is a sectional view in the VIB-VIB line of (a). 第1の実施の形態に係る発光チップにおいて、レーザダイオード及び設定サイリスタが設けられたアイランド、転送サイリスタなどが設けられたアイランド及び電源線抵抗が設けられたアイランドの拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of an island provided with a laser diode and a setting thyristor, an island provided with a transfer thyristor and the like, and an island provided with a power supply line resistance in the light emitting chip according to the first embodiment. レーザダイオードと設定サイリスタとの積層構造をさらに説明する図である。(a)は、レーザダイオードと設定サイリスタとの積層構造における模式的なエネルギーバンド図、(b)は、トンネル接合層の逆バイアス状態におけるエネルギーバンド図、(c)は、トンネル接合層の電流電圧特性を示す。It is a figure which further demonstrates the laminated structure of a laser diode and a setting thyristor. (A) is a schematic energy band diagram in the laminated structure of the laser diode and the setting thyristor, (b) is an energy band diagram in the reverse bias state of the tunnel junction layer, (c) is a current voltage of the tunnel junction layer Show the characteristics. 発光装置及び発光チップの動作を説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating the operation of the light emitting device and the light emitting chip. 発光チップの製造方法を説明する図である。(a)は、第1積層半導体層形成工程、(b)は、第1積層半導体層エッチング工程、(c)は、第2積層半導体層形成である。It is a figure explaining the manufacturing method of a light emitting chip. (A) is a first laminated semiconductor layer forming step, (b) is a first laminated semiconductor layer etching step, and (c) is a second laminated semiconductor layer formation. 発光チップの製造方法を説明する図である。(d)は、カソード電極形成工程、(e)は、カソード領域形成工程、(f)は、アノード電極形成工程である。It is a figure explaining the manufacturing method of a light emitting chip. (D) is a cathode electrode formation process, (e) is a cathode region formation process, and (f) is an anode electrode formation process. 発光チップの製造方法を説明する図である。(g)は、分離エッチング工程、(h)は、電流阻止部形成工程、(i)は、保護層形成工程である。It is a figure explaining the manufacturing method of a light emitting chip. (G) is a separation etching process, (h) is a current blocking portion forming process, and (i) is a protective layer forming process. 発光チップの製造方法を説明する図である。(j)は、配線形成工程、(k)は、裏面電極形成工程、(l)は、光出射面形成工程である。It is a figure explaining the manufacturing method of a light emitting chip. (J) is a wiring formation process, (k) is a back surface electrode formation process, and (l) is a light emitting surface formation process. 比較のために示す発光チップの断面図である。It is sectional drawing of the light emitting chip shown for comparison. 金属的導電性III−V族化合物層を構成する材料を説明する図である。(a)は、InNの組成比xに対するInNAsのバンドギャップ、(b)は、InNの組成比xに対するInNSbのバンドギャップ、(c)は、VI族元素及びIII−V族化合物の格子定数をバンドギャップに対して示す図である。It is a figure explaining the material which comprises metallic electroconductive III-V compound layer. (A) is the band gap of InNAs to the composition ratio x of InN, (b) is the band gap of InNSb to the composition ratio x of InN, (c) is the lattice constant of the group VI element and the III-V compound It is a figure shown with respect to a band gap. レーザダイオードと電圧低減層を備えた設定サイリスタとが積層されたアイランドなどの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an island etc. in which a laser diode and a setting thyristor provided with a voltage reduction layer were laminated. サイリスタの構造とサイリスタの特性を説明する図である。(a)は、電圧低減層を備えるサイリスタの断面図、(b)は、電圧低減層を備えないサイリスタの断面図、(c)は、サイリスタ特性である。It is a figure explaining the structure of a thyristor, and the characteristic of a thyristor. (A) is a sectional view of a thyristor provided with a voltage reduction layer, (b) is a sectional view of a thyristor not provided with a voltage reduction layer, and (c) is a thyristor characteristic. 半導体層を構成する材料のバンドギャップエネルギを説明する図である。It is a figure explaining the band gap energy of the material which comprises a semiconductor layer. 変形例1−1を説明するレーザダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the laser diode and the setting thyristor which laminated | stacked the laser diode explaining the modification 1-1. 変形例1−2を説明するレーザダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the laser diode and the setting thyristor which laminated | stacked on which the modification 1-2 is demonstrated. 変形例1−3を説明するレーザダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the laser diode and the setting thyristor which laminated | stacked on which the modification 1-3 is demonstrated. 第2の実施の形態に係る発光チップにおける発光ダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island where the light emitting diode and the setting thyristor in the light emitting chip concerning a 2nd embodiment were laminated. 変形例2−1を説明する発光ダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the light emitting diode and the setting thyristor which laminated | stacked the light source explaining the modification 2-1. 変形例2−2を説明する発光ダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the light emitting diode and the setting thyristor which laminated | stacked on which the modification 2-2 is demonstrated. 変形例2−3を説明する発光ダイオードと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the light emitting diode and the setting thyristor which laminated | stacked the light-emitting diode explaining modification 2-3. 第3の実施の形態に係る発光チップの垂直共振器面発光レーザと設定サイリスタSとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island where the vertical cavity surface emitting laser of the light emitting chip concerning a 3rd embodiment and the setting thyristor S were laminated. 変形例3−1を説明する垂直共振器面発光レーザと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the vertical-cavity surface-emitting laser and the setting thyristor are stacked for explaining the modified example 3-1. 変形例3−2を説明する垂直共振器面発光レーザと設定サイリスタとが積層されたアイランドの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the island in which the vertical-cavity surface-emitting laser and the setting thyristor are stacked for explaining the modification 3-2.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下では、アルミニウムをAlとするなど、元素記号を用いて表記する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
In addition, below, it describes using elemental symbol, such as setting aluminum to Al.

[第1の実施の形態]
ここでは、発光部品の一例である発光チップCを、一例として画像形成装置1に適用するとして説明する。
(画像形成装置1)
図1は、第1の実施の形態が適用される画像形成装置1の全体構成の一例を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。この画像形成装置1は、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部10、画像形成プロセス部10を制御する画像出力制御部30、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3に接続され、これらから受信された画像データに対して予め定められた画像処理を施す画像処理部40を備える。
First Embodiment
Here, the light emitting chip C, which is an example of the light emitting component, will be described as being applied to the image forming apparatus 1 as an example.
(Image forming apparatus 1)
FIG. 1 is a view showing an example of the entire configuration of an image forming apparatus 1 to which the first embodiment is applied. The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is an image forming apparatus generally called a tandem type. The image forming apparatus 1 includes an image forming process unit 10 for forming an image according to image data of each color, an image output control unit 30 for controlling the image forming process unit 10, such as a personal computer (PC) 2 or an image reading apparatus 3 and an image processing unit 40 which performs predetermined image processing on image data received from these.

画像形成プロセス部10は、予め定められた間隔を置いて並列に配置される画像形成ユニット11Y、11M、11C、11K(区別しない場合は、画像形成ユニット11と表記する。)を備える。画像形成ユニット11は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定められた電位で帯電する帯電手段の一例としての帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光するプリントヘッド14、プリントヘッド14によって得られた静電潜像を現像する現像手段の一例としての現像器15を備える。各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kは、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
また、画像形成プロセス部10は、各画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像を被転写体の一例としての記録用紙25に多重転写させるために、この記録用紙25を搬送する用紙搬送ベルト21と、用紙搬送ベルト21を駆動させる駆動ロール22と、感光体ドラム12のトナー像を記録用紙25に転写させる転写手段の一例としての転写ロール23と、記録用紙25にトナー像を定着させる定着器24とを備える。
The image forming process unit 10 includes image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K (in the case of no distinction, described as the image forming unit 11) arranged in parallel at predetermined intervals. The image forming unit 11 includes a photosensitive drum 12 as an example of an image holder that forms an electrostatic latent image and holds a toner image, and an example of a charging unit that charges the surface of the photosensitive drum 12 at a predetermined potential. And a print head 14 for exposing the photosensitive drum 12 charged by the charger 13, and a developing unit 15 as an example of a developing unit for developing an electrostatic latent image obtained by the print head 14. The image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K form toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), respectively.
Further, the image forming process unit 10 performs multiple transfer of toner images of respective colors formed on the photosensitive drums 12 of the respective image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K on a recording sheet 25 as an example of a transfer target. A sheet conveying belt 21 for conveying the recording sheet 25, a driving roll 22 for driving the sheet conveying belt 21, and a transfer roll 23 as an example of a transfer unit for transferring the toner image of the photosensitive drum 12 onto the recording sheet 25. And a fixing unit 24 for fixing the toner image on the recording sheet 25.

この画像形成装置1において、画像形成プロセス部10は、画像出力制御部30から供給される各種の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。そして、画像出力制御部30による制御の下で、パーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3から受信された画像データは、画像処理部40によって画像処理が施され、画像形成ユニット11に供給される。そして、例えば黒(K)色の画像形成ユニット11Kでは、感光体ドラム12が矢印A方向に回転しながら、帯電器13により予め定められた電位に帯電され、画像処理部40から供給された画像データに基づいて発光するプリントヘッド14により露光される。これにより、感光体ドラム12上には、黒(K)色画像に関する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム12上に形成された静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上には黒(K)色のトナー像が形成される。画像形成ユニット11Y、11M、11Cにおいても、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像が形成される。   In the image forming apparatus 1, the image forming process unit 10 performs an image forming operation based on various control signals supplied from the image output control unit 30. The image data received from the personal computer (PC) 2 or the image reading device 3 is subjected to image processing by the image processing unit 40 and supplied to the image forming unit 11 under the control of the image output control unit 30. Ru. Then, for example, in the black (K) color image forming unit 11 K, the photosensitive drum 12 is charged to a predetermined potential by the charger 13 while rotating in the direction of arrow A, and the image supplied from the image processing unit 40 It is exposed by the print head 14 which emits light based on the data. Thereby, an electrostatic latent image relating to a black (K) color image is formed on the photosensitive drum 12. Then, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 12 is developed by the developing device 15, and a black (K) toner image is formed on the photosensitive drum 12. Also in the image forming units 11Y, 11M, and 11C, toner images of respective colors of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) are formed.

各画像形成ユニット11で形成された感光体ドラム12上の各色トナー像は、矢印B方向に移動する用紙搬送ベルト21の移動に伴って供給された記録用紙25に、転写ロール23に印加された転写電界により、順次静電転写され、記録用紙25上に各色トナーが重畳された合成トナー像が形成される。
その後、合成トナー像が静電転写された記録用紙25は、定着器24まで搬送される。定着器24に搬送された記録用紙25上の合成トナー像は、定着器24によって熱及び圧力による定着処理を受けて記録用紙25上に定着され、画像形成装置1から排出される。
Each color toner image on the photosensitive drum 12 formed by each image forming unit 11 is applied to the transfer roll 23 to the recording sheet 25 supplied along with the movement of the sheet conveyance belt 21 moving in the arrow B direction. By the transfer electric field, electrostatic transfer is sequentially performed to form a composite toner image in which the toners of the respective colors are superimposed on the recording sheet 25.
Thereafter, the recording sheet 25 on which the composite toner image is electrostatically transferred is conveyed to the fixing device 24. The composite toner image on the recording sheet 25 conveyed to the fixing unit 24 is subjected to a fixing process by heat and pressure by the fixing unit 24, fixed on the recording sheet 25, and discharged from the image forming apparatus 1.

(プリントヘッド14)
図2は、プリントヘッド14の構成の一例を示した断面図である。露光手段の一例としてのプリントヘッド14は、ハウジング61、感光体ドラム12を露光する複数の発光素子(第1の実施の形態では、発光素子はレーザダイオードLD)を備える光源部63を備えた発光手段の一例としての発光装置65、光源部63から出射された光を感光体ドラム12の表面に結像させる光学手段の一例としてのロッドレンズアレイ64を備える。
発光装置65は、前述した光源部63、光源部63を駆動する信号発生回路110(後述の図3参照)等を搭載する回路基板62を備える。
(Print head 14)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the print head 14. The print head 14 as an example of the exposure unit includes a housing 61 and a light source unit 63 having a plurality of light emitting elements (in the first embodiment, the light emitting element is a laser diode LD) for exposing the photosensitive drum 12. A light emitting device 65 as an example of the means, and a rod lens array 64 as an example of an optical means for forming the light emitted from the light source unit 63 on the surface of the photosensitive drum 12 are provided.
The light emitting device 65 includes a circuit board 62 on which the light source unit 63 and the signal generation circuit 110 (see FIG. 3 described later) for driving the light source unit 63 described above are mounted.

ハウジング61は、例えば金属で形成され、回路基板62及びロッドレンズアレイ64を支持し、光源部63の発光素子の発光面がロッドレンズアレイ64の焦点面となるように設定されている。また、ロッドレンズアレイ64は、感光体ドラム12の軸方向(主走査方向であって、後述する図3、図4(b)のX方向)に沿って配置されている。   The housing 61 is made of metal, for example, and supports the circuit board 62 and the rod lens array 64. The light emitting surface of the light emitting element of the light source unit 63 is set to be the focal plane of the rod lens array 64. The rod lens array 64 is disposed along the axial direction of the photosensitive drum 12 (the main scanning direction, which is the X direction in FIGS. 3 and 4 (b) described later).

(発光装置65)
図3は、発光装置65の一例の上面図である。
図3に例として示す発光装置65では、光源部63は、回路基板62上に、40個の発光部品の一例としての発光チップC1〜C40(区別しない場合は、発光チップCと表記する。)が、主走査方向であるX方向に二列に千鳥状に配置して構成されている。発光チップC1〜C40の構成は同じであってよい。
本明細書では、「〜」は、番号によってそれぞれが区別された複数の構成要素を示すもので、「〜」の前後に記載されたもの及びその間の番号のものを含むことを意味する。例えば、発光チップC1〜C40は、発光チップC1から番号順に発光チップC40までを含む。
(Light-emitting device 65)
FIG. 3 is a top view of an example of the light emitting device 65.
In the light emitting device 65 shown as an example in FIG. 3, the light source unit 63 is a light emitting chip C1 to C40 as an example of 40 light emitting components on the circuit board 62 (if not distinguished, it is described as a light emitting chip C). Are arranged in a staggered manner in two rows in the X direction, which is the main scanning direction. The configuration of the light emitting chips C1 to C40 may be the same.
As used herein, "-" refers to a plurality of components that are each distinguished by a number, and is meant to include those described before and after "-" and those in between. For example, the light emitting chips C1 to C40 include the light emitting chips C1 to the light emitting chips C40 in numerical order.

なお、第1の実施の形態では、発光チップCの数として、合計40個を用いたが、これに限定されない。
そして、発光装置65は、光源部63を駆動する信号発生回路110を搭載している。信号発生回路110は、例えば集積回路(IC)などで構成されている。なお、発光装置65が信号発生回路110を搭載していなくともよい。このときは、信号発生回路110は、発光装置65の外部に設けられ、発光チップCを制御する制御信号などを、ケーブルなどを介して供給する。ここでは、発光装置65は信号発生回路110を備えるとして説明する。
発光チップCの配列についての詳細は後述する。
In the first embodiment, a total of 40 light emitting chips C are used, but the present invention is not limited to this.
The light emitting device 65 is mounted with a signal generating circuit 110 for driving the light source unit 63. The signal generation circuit 110 is configured by, for example, an integrated circuit (IC). The light emitting device 65 may not have the signal generation circuit 110 mounted thereon. At this time, the signal generation circuit 110 is provided outside the light emitting device 65, and supplies a control signal or the like for controlling the light emitting chip C through a cable or the like. Here, the light emitting device 65 is described as including the signal generating circuit 110.
Details of the arrangement of the light emitting chips C will be described later.

図4は、発光チップCの構成、発光装置65の信号発生回路110の構成及び回路基板62上の配線(ライン)の構成の一例を示した図である。図4(a)は発光チップCの構成を示し、図4(b)は発光装置65の信号発生回路110の構成及び回路基板62上の配線(ライン)の構成を示す。なお、図4(b)では、発光チップC1〜C40の内、発光チップC1〜C9の部分を示している。   FIG. 4 is a view showing an example of the configuration of the light emitting chip C, the configuration of the signal generation circuit 110 of the light emitting device 65, and the configuration of the wirings (lines) on the circuit board 62. FIG. 4A shows the configuration of the light emitting chip C, and FIG. 4B shows the configuration of the signal generation circuit 110 of the light emitting device 65 and the configuration of the wiring (line) on the circuit board 62. In FIG. 4B, of the light emitting chips C1 to C40, portions of the light emitting chips C1 to C9 are shown.

はじめに、図4(a)に示す発光チップCの構成を説明する。
発光チップCは、表面形状が矩形である基板80の表面において、長辺の一辺に近い側に長辺に沿って列状に設けられた複数のレーザダイオードLD1〜LD128(区別しない場合は、レーザダイオードLDと表記する。)を含んで構成される発光部102を備える。さらに、発光チップCは、基板80の表面の長辺方向の両端部に、各種の制御信号等を取り込むための複数のボンディングパッドである端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)を備える。なお、これらの端子は、基板80の一端部からφI端子、φ1端子の順に設けられ、基板80の他端部からVga端子、φ2端子の順に設けられている。そして、発光部102は、φ1端子とφ2端子との間に設けられている。さらに、基板80の裏面にはVsub端子として裏面電極91(後述する図6参照)が設けられている。レーザダイオードLDは、発光素子(発光に用いる素子)の一例である。ここで、基板80の表面において、レーザダイオードLD1〜LD128の配列の方向をx方向、x方向と直交する方向をy方向とする。
First, the configuration of the light emitting chip C shown in FIG. 4A will be described.
The light emitting chip C has a plurality of laser diodes LD1 to LD128 provided in a row along the long side on the side closer to one side of the long side on the surface of the substrate 80 whose surface shape is rectangular (in the case of no distinction, laser And a light emitting unit 102 configured to include the diode LD. Further, the light emitting chip C has terminals (φ1 terminal, φ2 terminal, Vga terminal, φI terminal) which are a plurality of bonding pads for capturing various control signals and the like at both ends in the long side direction of the surface of the substrate 80 Prepare. Note that these terminals are provided in the order of the φI terminal and the φ1 terminal from one end of the substrate 80, and in the order of the Vga terminal and the φ2 terminal from the other end of the substrate 80. The light emitting unit 102 is provided between the φ1 terminal and the φ2 terminal. Furthermore, a back surface electrode 91 (see FIG. 6 described later) is provided on the back surface of the substrate 80 as a Vsub terminal. The laser diode LD is an example of a light emitting element (an element used for light emission). Here, on the surface of the substrate 80, the direction of arrangement of the laser diodes LD1 to LD128 is taken as the x direction, and the direction orthogonal to the x direction is taken as the y direction.

なお、「列状」とは、図4(a)に示したように複数の発光素子(第1の実施の形態ではレーザダイオードLD)が一直線上に配置されている場合に限らず、複数の発光素子のそれぞれの発光素子が、列方向と直交する方向に対して、互いに異なるずれ量を有して配置されている状態でもよい。例えば、それぞれの発光素子が、列方向と直交する方向にずれ量をもって配置されていてもよい。また、隣接する発光素子間で交互に、又は複数の発光素子毎に、ジグザグに配置されていてもよい。   Note that “in a row” is not limited to the case where a plurality of light emitting elements (laser diodes LD in the first embodiment) are disposed on a straight line as shown in FIG. The respective light emitting elements of the light emitting elements may be arranged with different amounts of deviation with respect to the direction orthogonal to the column direction. For example, each light emitting element may be disposed with a shift amount in a direction orthogonal to the column direction. Alternatively, the light emitting elements may be alternately arranged between adjacent light emitting elements, or may be arranged in a zigzag manner for each of a plurality of light emitting elements.

次に、図4(b)により、発光装置65の信号発生回路110の構成及び回路基板62上の配線(ライン)の構成を説明する。
前述したように、発光装置65の回路基板62には、信号発生回路110及び発光チップC1〜C40が搭載され、信号発生回路110と発光チップC1〜C40とを接続する配線(ライン)が設けられている。
Next, the configuration of the signal generation circuit 110 of the light emitting device 65 and the configuration of the wirings (lines) on the circuit board 62 will be described with reference to FIG. 4B.
As described above, the signal generating circuit 110 and the light emitting chips C1 to C40 are mounted on the circuit board 62 of the light emitting device 65, and the wiring (line) connecting the signal generating circuit 110 and the light emitting chips C1 to C40 is provided. ing.

まず、信号発生回路110の構成について説明する。
信号発生回路110には、画像出力制御部30及び画像処理部40(図1参照)より、画像処理された画像データ及び各種の制御信号が入力される。信号発生回路110は、これらの画像データ及び各種の制御信号に基づいて、画像データの並び替えや光量の補正等を行う。
そして、信号発生回路110は、各種の制御信号に基づき、発光チップC1〜C40に、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2を送信する転送信号発生部120を備える。
そしてまた、信号発生回路110は、各種の制御信号に基づき、発光チップC1〜C40に、点灯信号φI1〜φI40(区別しない場合は、点灯信号φIと表記する。)をそれぞれ送信する点灯信号発生部140を備える。
さらにまた、信号発生回路110は、発光チップC1〜C40に電位の基準となる基準電位Vsubを供給する基準電位供給部160、発光チップC1〜C40の駆動のための電源電位Vgaを供給する電源電位供給部170を備える。
First, the configuration of the signal generation circuit 110 will be described.
The signal generation circuit 110 receives image data subjected to image processing and various control signals from the image output control unit 30 and the image processing unit 40 (see FIG. 1). The signal generation circuit 110 rearranges the image data, corrects the light amount, and the like based on the image data and various control signals.
The signal generation circuit 110 includes a transfer signal generation unit 120 that transmits the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 to the light emitting chips C1 to C40 based on various control signals.
Further, the signal generation circuit 110 transmits a lighting signal generation unit to the lighting chips φI1 to φI40 (if not distinguished, the lighting signal φI is written) to the light emitting chips C1 to C40 based on various control signals. 140 is provided.
Furthermore, the signal generation circuit 110 supplies a reference potential supply unit 160 for supplying a reference potential Vsub serving as a potential reference to the light emitting chips C1 to C40, and a power supply potential for supplying a power supply potential Vga for driving the light emitting chips C1 to C40. The supply unit 170 is provided.

なお、基準電位Vsub及び電源電位Vgaは、必ずしも一定の固定値である必要はなく、発光チップCが後述する動作を行う範囲において変動してもよい。第1転送信号φ1、第2転送信号φ2、点灯信号φI1〜φI40についても同様である。   The reference potential Vsub and the power supply potential Vga do not necessarily have to be fixed values, and may fluctuate within the range where the light emitting chip C performs an operation described later. The same applies to the first transfer signal φ1, the second transfer signal φ2, and the lighting signals φI1 to φI40.

次に、発光チップC1〜C40の配列について説明する。
奇数番号の発光チップC1、C3、C5、…は、それぞれの基板80の長辺方向に間隔を設けて一列に配列されている。偶数番号の発光チップC2、C4、C6、…も、同様にそれぞれの基板80の長辺の方向に間隔を設けて一列に配列されている。そして、奇数番号の発光チップC1、C3、C5、…と偶数番号の発光チップC2、C4、C6、…とは、発光チップCに設けられた発光部102側の長辺が向かい合うように、互いに180°回転した状態で千鳥状に配列されている。そして、発光チップC間においてもレーザダイオードLDが主走査方向(X方向)に予め定められた間隔で並ぶように位置が設定されている。なお、図4(b)に示す発光チップC1〜C40に、図4(a)に示したレーザダイオードLDの並び順(レーザダイオードLD1〜LD128の番号順)の方向を矢印で示している。
Next, the arrangement of the light emitting chips C1 to C40 will be described.
The light emitting chips C1, C3, C5,... Of odd numbers are arranged in a line at intervals in the long side direction of the respective substrates 80. The even-numbered light emitting chips C2, C4, C6,... Are similarly arranged in a line at intervals in the long side direction of the respective substrates 80. The odd numbered light emitting chips C1, C3, C5,... And the even numbered light emitting chips C2, C4, C6,. They are arranged in a staggered manner while rotating 180 °. The positions are set so that the laser diodes LD are arranged at predetermined intervals in the main scanning direction (X direction) also between the light emitting chips C. In the light emitting chips C1 to C40 illustrated in FIG. 4B, directions of the arrangement order of the laser diodes LD illustrated in FIG.

信号発生回路110と発光チップC1〜C40とを接続する配線(ライン)について説明する。
回路基板62には、信号発生回路110の基準電位供給部160から、発光チップCの基板80の裏面に設けられたVsub端子である裏面電極91(後述の図6参照)に接続され、基準電位Vsubを供給する電源ライン200aが設けられている。
そして、回路基板62には、信号発生回路110の電源電位供給部170から、発光チップCに設けられたVga端子に接続され、駆動のための電源電位Vgaを供給する電源ライン200bが設けられている。
Wirings (lines) connecting the signal generation circuit 110 and the light emitting chips C1 to C40 will be described.
The circuit substrate 62 is connected from the reference potential supply unit 160 of the signal generation circuit 110 to the back surface electrode 91 (see FIG. 6 described later) which is a Vsub terminal provided on the back surface of the substrate 80 of the light emitting chip C. A power supply line 200a for supplying Vsub is provided.
Then, the circuit board 62 is provided with a power supply line 200 b connected to the Vga terminal provided in the light emitting chip C from the power supply potential supply unit 170 of the signal generation circuit 110 and supplying the power supply potential Vga for driving There is.

回路基板62には、信号発生回路110の転送信号発生部120から、発光チップC1〜C40のφ1端子に第1転送信号φ1を送信するための第1転送信号ライン201、発光チップC1〜C40のφ2端子に第2転送信号φ2を送信するための第2転送信号ライン202が設けられている。第1転送信号φ1、第2転送信号φ2は、発光チップC1〜C40に共通(並列)に送信される。   The first transfer signal line 201 for transmitting the first transfer signal φ1 to the φ1 terminals of the light emitting chips C1 to C40 from the transfer signal generation unit 120 of the signal generating circuit 110 on the circuit board 62, and the light emitting chips C1 to C40. A second transfer signal line 202 for transmitting a second transfer signal φ2 to the φ2 terminal is provided. The first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 are transmitted to the light emitting chips C1 to C40 in common (in parallel).

そしてまた、回路基板62には、信号発生回路110の点灯信号発生部140から、各発光チップC1〜C40のそれぞれのφI端子に、それぞれ電流制限抵抗RIを介して、点灯信号φI1〜φI40を送信する点灯信号ライン204−1〜204−40(区別しない場合は、点灯信号ライン204と表記する。)が設けられている。   Further, to the circuit board 62, the lighting signal generating unit 140 of the signal generating circuit 110 transmits the lighting signals φI1 to φI40 to the respective φI terminals of the light emitting chips C1 to C40 via the current limiting resistors RI. Lighting signal lines 204-1 to 204-40 (in the case of no distinction, they are described as lighting signal lines 204) are provided.

以上説明したように、回路基板62上のすべての発光チップC1〜C40に、基準電位Vsub、電源電位Vgaが共通に供給される。第1転送信号φ1、第2転送信号φ2も、発光チップC1〜C40に共通(並列)に送信される。一方、点灯信号φI1〜φI40は、発光チップC1〜C40にそれぞれ個別に送信される。   As described above, the reference potential Vsub and the power supply potential Vga are commonly supplied to all the light emitting chips C1 to C40 on the circuit board 62. The first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 are also transmitted to the light emitting chips C1 to C40 in common (in parallel). On the other hand, the lighting signals φI1 to φI40 are individually transmitted to the light emitting chips C1 to C40.

(発光チップC)
図5は、第1の実施の形態に係る自己走査型発光素子アレイ(SLED:Self-Scanning Light Emitting Device)が搭載された発光チップCの回路構成を説明する等価回路図である。以下において説明する各素子は、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)を除き、発光チップC上のレイアウト(後述する図6参照)に基づいて配置されている。なお、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)の位置は、図4(a)と異なるが、信号発生回路110との接続の関係の説明のため、図中左端に示している。そして、基板80の裏面に設けられたVsub端子を、基板80の外に引き出して示している。
ここでは、信号発生回路110との関係において発光チップC1を例に、発光チップCを説明する。そこで、図5において、発光チップCを発光チップC1(C)と表記する。他の発光チップC2〜C40の構成は、発光チップC1と同じである。
(Light emitting chip C)
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the circuit configuration of the light emitting chip C on which the self-scanning light emitting element array (SLED: Self-Scanning Light Emitting Device) according to the first embodiment is mounted. The elements described below are arranged based on the layout on the light emitting chip C (see FIG. 6 described later) except for the terminals (φ1 terminal, φ2 terminal, Vga terminal, φI terminal). The positions of the terminals (φ1 terminal, φ2 terminal, Vga terminal, φI terminal) are different from those in FIG. 4A, but are shown at the left end in the figure for the explanation of the connection with the signal generating circuit 110. . The Vsub terminal provided on the back surface of the substrate 80 is shown drawn out of the substrate 80.
Here, the light emitting chip C will be described taking the light emitting chip C1 as an example in relation to the signal generating circuit 110. Therefore, in FIG. 5, the light emitting chip C is referred to as a light emitting chip C1 (C). The configuration of the other light emitting chips C2 to C40 is the same as that of the light emitting chip C1.

発光チップC1(C)は、列状に配列されたレーザダイオードLD1〜LD128で構成される発光部102(図4(a)参照)を備える。
そして、発光チップC1(C)は、レーザダイオードLDと同様に列状に配列された、設定サイリスタS1〜S128(区別しない場合は、設定サイリスタSと表記する。)を備える。レーザダイオードLD1〜LD128及び設定サイリスタS1〜S128は、同じ番号のレーザダイオードLDと設定サイリスタSとが直列接続されている。ここでは、レーザダイオードLDのカソードと設定サイリスタSのアノードとが接続されている。なお、後述する図6(b)に示すように、設定サイリスタSは、基板80上に列状に配列されたレーザダイオードLD上に積層されている。よって、設定サイリスタS1〜S128も列状に配列されている。
The light emitting chip C1 (C) includes a light emitting unit 102 (see FIG. 4A) configured by the laser diodes LD1 to LD128 arranged in a line.
The light emitting chip C1 (C) includes setting thyristors S1 to S128 (in the case of no distinction, the setting thyristor S is described) arranged in a row as in the laser diode LD. In the laser diodes LD1 to LD128 and the setting thyristors S1 to S128, the laser diode LD of the same number and the setting thyristor S are connected in series. Here, the cathode of the laser diode LD and the anode of the setting thyristor S are connected. As shown in FIG. 6B described later, the setting thyristors S are stacked on the laser diodes LD arranged in a line on the substrate 80. Thus, the setting thyristors S1 to S128 are also arranged in a row.

設定サイリスタSは、後述するようにオン状態になることで、レーザダイオードLDを発光、又は、発光量を増加させる。つまり、設定サイリスタSは、レーザダイオードLDを発光した状態、又は、発光量が増加した状態に設定する。よって、設定サイリスタSと表記する。また、設定サイリスタSを介して、レーザダイオードLDに電流が供給される。このことから、設定サイリスタSをレーザダイオードLDの発光を制御する素子、又は、レーザダイオードLDを駆動する素子と呼ぶことがある。そして、設定サイリスタSをサイリスタと表記することがある。   The setting thyristor S emits light or increases the light emission amount of the laser diode LD by being turned on as described later. That is, the setting thyristor S sets the laser diode LD in a light emitting state or a light emitting amount increasing state. Therefore, it is described as a setting thyristor S. In addition, a current is supplied to the laser diode LD via the setting thyristor S. From this, the setting thyristor S may be referred to as an element that controls light emission of the laser diode LD or an element that drives the laser diode LD. The set thyristor S may be described as a thyristor.

さらに、発光チップC1(C)は、レーザダイオードLD1〜LD128、設定サイリスタS1〜S128と同様に列状に配列された転送サイリスタT1〜T128(区別しない場合は、転送サイリスタTと表記する。)を備える。   Further, in the light emitting chip C1 (C), transfer thyristors T1 to T128 (in the case of no distinction, they are referred to as transfer thyristor T) are arranged in a row like the laser diodes LD1 to LD128 and setting thyristors S1 to S128. Prepare.

なお、ここでは転送素子の一例として転送サイリスタTを用いて説明するが、順にオン状態になる素子であれば他の回路素子であってもよく、例えば、シフトレジスタや複数のトランジスタを組み合わせた回路素子を用いてもよい。
また、発光チップC1(C)は、転送サイリスタT1〜T128をそれぞれ番号順に2つをペアにして、それぞれのペアの間に結合ダイオードD1〜D127(区別しない場合は、結合ダイオードDと表記する。)を備える。
さらに、発光チップC1(C)は、電源線抵抗Rg1〜Rg128(区別しない場合は、電源線抵抗Rgと表記する。)を備える。
Here, although the transfer thyristor T is described as an example of the transfer element, another circuit element may be used as long as the element is turned on in order. For example, a circuit combining a shift register or a plurality of transistors An element may be used.
In the light emitting chip C1 (C), two transfer thyristors T1 to T128 are paired in order of number, and coupling diodes D1 to D127 (in the case of no distinction, they are denoted as coupling diodes D). ).
Furthermore, the light emitting chip C1 (C) includes power supply line resistances Rg1 to Rg128 (when not distinguished, it is described as a power supply line resistance Rg).

また、発光チップC1(C)は、1個のスタートダイオードSDを備える。そして、後述する第1転送信号φ1が送信される第1転送信号線72と第2転送信号φ2が送信される第2転送信号線73とに過剰な電流が流れるのを防止するために設けられた電流制限抵抗R1、R2を備える。
ここでは、設定サイリスタS1〜S128、転送サイリスタT1〜T128、電源線抵抗Rg1〜Rg128、結合ダイオードD1〜D127、スタートダイオードSD、電流制限抵抗R1、R2により駆動部101が構成される。
In addition, the light emitting chip C1 (C) includes one start diode SD. Then, it is provided to prevent an excessive current from flowing in a first transfer signal line 72 to which a first transfer signal φ1 described later is transmitted and a second transfer signal line 73 to which a second transfer signal φ2 is transmitted. Current limiting resistors R1 and R2.
Here, the drive unit 101 includes the setting thyristors S1 to S128, the transfer thyristors T1 to T128, the power supply line resistances Rg1 to Rg128, the coupling diodes D1 to D127, the start diode SD, and the current limiting resistances R1 and R2.

発光部102のレーザダイオードLD1〜LD128、駆動部101の及び設定サイリスタS1〜S128、転送サイリスタT1〜T128は、図5中において、左側から番号順に配列されている。さらに、結合ダイオードD1〜D127、電源線抵抗Rg1〜Rg128も、図中左側から番号順に配列されている。   The laser diodes LD1 to LD128 of the light emitting unit 102, the setting thyristors S1 to S128, and the transfer thyristors T1 to T128 of the driving unit 101 are arranged in numerical order from the left side in FIG. Furthermore, the coupling diodes D1 to D127 and the power supply line resistances Rg1 to Rg128 are also arranged in numerical order from the left side in the drawing.

そして、発光チップCは、電源電位Vgaが供給される電源線71、第1転送信号φ1が供給される第1転送信号線72、第2転送信号φ2が供給される第2転送信号線73、レーザダイオードLDに点灯のための電流を供給する点灯信号線75を備える。   The light emitting chip C includes a power supply line 71 to which the power supply potential Vga is supplied, a first transfer signal line 72 to which the first transfer signal φ1 is supplied, and a second transfer signal line 73 to which the second transfer signal φ2 is supplied. A lighting signal line 75 for supplying a current for lighting the laser diode LD is provided.

第1の実施の形態では、発光部102におけるレーザダイオードLD、駆動部101における設定サイリスタS、転送サイリスタT及び電源線抵抗Rgはそれぞれ128個とした。なお、結合ダイオードDの数は、転送サイリスタTの数より1個少ない127個である。
レーザダイオードLDなどの数は、上記に限らず、予め定められた個数とすればよい。そして、転送サイリスタTの数は、レーザダイオードLDの数より多くてもよい。
In the first embodiment, the number of laser diodes LD in the light emitting unit 102, the setting thyristors S in the driving unit 101, the transfer thyristors T, and the power supply line resistance Rg are 128, respectively. The number of coupling diodes D is 127, which is one less than the number of transfer thyristors T.
The number of laser diodes LD and the like is not limited to the above, and may be a predetermined number. The number of transfer thyristors T may be larger than the number of laser diodes LD.

上記のダイオード(レーザダイオードLD、結合ダイオードD、スタートダイオードSD)は、アノード端子(アノード)、カソード端子(カソード)を備える2端子の半導体素子、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は、アノード端子(アノード)、ゲート端子(ゲート)、カソード端子(カソード)の3端子を有する半導体素子である。
なお、後述するように、ダイオード(レーザダイオードLD、結合ダイオードD、スタートダイオードSD)、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は、電極として構成されたアノード端子、ゲート端子、カソード端子を必ずしも備えない場合がある。よって、以下では、端子を略して( )内で表記する場合がある。
The diode (laser diode LD, coupling diode D, start diode SD) is a two-terminal semiconductor device having an anode terminal (anode) and a cathode terminal (cathode), and the thyristor (setting thyristor S, transfer thyristor T) is an anode The semiconductor device has three terminals: a terminal (anode), a gate terminal (gate), and a cathode terminal (cathode).
As described later, the diodes (laser diode LD, coupling diode D, start diode SD) and thyristors (setting thyristor S, transfer thyristor T) do not necessarily have an anode terminal configured as an electrode, a gate terminal, and a cathode terminal. It may not be. Therefore, in the following, a terminal may be abbreviated and described in ().

では次に、発光チップC1(C)における各素子の電気的な接続について説明する。
レーザダイオードLDのそれぞれのアノードは、発光チップC1(C)の基板80に接続される(アノードコモン)。これらのアノードは、基板80の裏面に設けられたVsub端子である裏面電極91(後述の図6(b)参照)を介して電源ライン200a(図4(b)参照)に接続される。この電源ライン200aは、基準電位供給部160から基準電位Vsubが供給される。
なお、この接続はp型の基板80を用いた際の構成であり、n型の基板を用いる場合は極性が逆となり、不純物を添加していないイントリンシック(i)型の基板を用いる場合には、基板の駆動部101及び発光部102が設けられる側に、基準電位Vsubを供給する電源ライン200aと接続される端子が設けられる。
Next, electrical connection of each element in the light emitting chip C1 (C) will be described.
The respective anodes of the laser diodes LD are connected to the substrate 80 of the light emitting chip C1 (C) (anode common). These anodes are connected to the power supply line 200a (see FIG. 4B) via the back surface electrode 91 (see FIG. 6B described later) which is a Vsub terminal provided on the back surface of the substrate 80. The power supply line 200 a is supplied with the reference potential Vsub from the reference potential supply unit 160.
Note that this connection is a configuration when using a p-type substrate 80, and when using an n-type substrate, the polarity is reversed, and when using an intrinsic (i) -type substrate to which no impurity is added. A terminal connected to the power supply line 200a for supplying the reference potential Vsub is provided on the side where the driving unit 101 and the light emitting unit 102 of the substrate are provided.

そして、レーザダイオードLDのそれぞれのカソードは、設定サイリスタSのアノードに接続されている。
設定サイリスタSのそれぞれのカソードは、点灯信号線75に接続されている。点灯信号線75は、φI端子に接続されている。発光チップC1では、φI端子は、発光チップC1(C)の外側に設けられた電流制限抵抗RIを介して点灯信号ライン204−1に接続され、点灯信号発生部140から点灯信号φI1が送信される(図4(b)参照)。点灯信号φI1は、レーザダイオードLD1〜LD128に点灯のための電流を供給する。なお、他の発光チップC2〜C40のφI端子には、それぞれ電流制限抵抗RIを介して点灯信号ライン204−2〜204−40が接続され、点灯信号発生部140から点灯信号φI2〜φI40が送信される(図4(b)参照)。
The cathodes of the laser diodes LD are connected to the anodes of the setting thyristors S.
The cathodes of the setting thyristors S are connected to the lighting signal line 75. The lighting signal line 75 is connected to the φI terminal. In the light emitting chip C1, the φI terminal is connected to the lighting signal line 204-1 via the current limiting resistor RI provided outside the light emitting chip C1 (C), and the lighting signal φI1 is transmitted from the lighting signal generation unit 140 (See Figure 4 (b)). The lighting signal φI1 supplies a current for lighting to the laser diodes LD1 to LD128. The lighting signal lines 204-2 to 204-40 are connected to the φI terminals of the other light emitting chips C2 to C40 through the current limiting resistors RI, and the lighting signals φI2 to φI40 are transmitted from the lighting signal generation unit 140. (See FIG. 4 (b)).

転送サイリスタTの配列に沿って、奇数番号の転送サイリスタT1、T3、…のカソードは、第1転送信号線72に接続されている。そして、第1転送信号線72は、電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている。このφ1端子には、第1転送信号ライン201(図4(b)参照)が接続され、転送信号発生部120から第1転送信号φ1が送信される。
一方、転送サイリスタTの配列に沿って、偶数番号の転送サイリスタT2、T4、…のカソードは、第2転送信号線73に接続されている。そして、第2転送信号線73は、電流制限抵抗R2を介してφ2端子に接続されている。このφ2端子には、第2転送信号ライン202(図4(b)参照)が接続され、転送信号発生部120から第2転送信号φ2が送信される。
The cathodes of the odd-numbered transfer thyristors T 1, T 3,... Are connected to the first transfer signal line 72 along the arrangement of the transfer thyristors T. The first transfer signal line 72 is connected to the φ1 terminal through the current limiting resistor R1. The first transfer signal line 201 (see FIG. 4B) is connected to the φ1 terminal, and the first transfer signal φ1 is transmitted from the transfer signal generation unit 120.
On the other hand, along the arrangement of the transfer thyristors T, the cathodes of the even-numbered transfer thyristors T 2, T 4,... Are connected to the second transfer signal line 73. The second transfer signal line 73 is connected to the φ2 terminal through the current limiting resistor R2. The second transfer signal line 202 (see FIG. 4B) is connected to the φ2 terminal, and the second transfer signal φ2 is transmitted from the transfer signal generation unit 120.

転送サイリスタT1〜T128のそれぞれのゲートGt1〜Gt128(区別しない場合は、ゲートGtと表記する。)は、同じ番号の設定サイリスタS1〜S128のゲートGs1〜Gs128(区別しない場合は、ゲートGsと表記する。)に、1対1で接続されている。よって、ゲートGt1〜Gt128とゲートGs1〜Gs128とは、同じ番号のものが電気的に同電位になっている。よって、例えばゲートGt1(ゲートGs1)と表記して、電位が同じであることを示す。   The gates Gt1 to Gt128 (in the case of no distinction, denoted as the gate Gt) of the transfer thyristors T1 to T128 are denoted as gates Gs1 to Gs128 (in the case of not being distinguished, the gate Gs) of the setting thyristors S1 to S128 of the same number. ) Are connected one-on-one. Therefore, the gates Gt1 to Gt128 and the gates Gs1 to Gs128 have the same numbers and are electrically at the same potential. Therefore, for example, the gate Gt1 (gate Gs1) indicates that the potential is the same.

転送サイリスタT1〜T128のそれぞれのゲートGt1〜Gt128を番号順に2個ずつペアとしたゲートGt間に、結合ダイオードD1〜D127がそれぞれ接続されている。すなわち、結合ダイオードD1〜D127はそれぞれがゲートGt1〜Gt128のそれぞれの間に挟まれるように直列接続されている。そして、結合ダイオードD1の向きは、ゲートGt1からゲートGt2に向かって電流が流れる方向に接続されている。他の結合ダイオードD2〜D127についても同様である。   Coupling diodes D1 to D127 are respectively connected between the gates Gt in which the gates Gt1 to Gt128 of the transfer thyristors T1 to T128 are paired in order of number. That is, the coupling diodes D1 to D127 are connected in series so as to be respectively sandwiched between the gates Gt1 to Gt128. The direction of the coupling diode D1 is connected in the direction in which current flows from the gate Gt1 to the gate Gt2. The same applies to the other coupling diodes D2 to D127.

転送サイリスタTのゲートGtは、転送サイリスタTのそれぞれに対応して設けられた電源線抵抗Rgを介して、電源線71に接続されている。電源線71はVga端子に接続されている。Vga端子には、電源ライン200b(図4(b)参照)が接続され、電源電位供給部170から電源電位Vgaが供給される。なお、設定サイリスタSのゲートGsは、転送サイリスタTのゲートGtに接続されているので、設定サイリスタSのゲートGsも、電源線抵抗Rgを介して、電源線71に接続されている。   The gates Gt of the transfer thyristors T are connected to the power supply line 71 via power supply line resistances Rg provided corresponding to the respective transfer thyristors T. The power supply line 71 is connected to the Vga terminal. The power supply line 200b (see FIG. 4B) is connected to the Vga terminal, and the power supply potential Vga is supplied from the power supply potential supply unit 170. Since the gate Gs of the setting thyristor S is connected to the gate Gt of the transfer thyristor T, the gate Gs of the setting thyristor S is also connected to the power supply line 71 via the power supply line resistance Rg.

そして、転送サイリスタT1のゲートGt1は、スタートダイオードSDのカソードに接続されている。一方、スタートダイオードSDのアノードは、第2転送信号線73に接続されている。   The gate Gt1 of the transfer thyristor T1 is connected to the cathode of the start diode SD. On the other hand, the anode of the start diode SD is connected to the second transfer signal line 73.

図6は、第1の実施の形態に係る発光チップCの平面レイアウト図及び断面図の一例である。図6(a)は、発光チップCの平面レイアウト図、図6(b)は、図6(a)のVIB−VIB線での断面図である。ここでは、発光チップCと信号発生回路110との接続関係を示さないので、発光チップC1を例とすることを要しない。よって、発光チップCと表記する。   FIG. 6 is an example of a plan layout view and a cross sectional view of the light emitting chip C according to the first embodiment. 6 (a) is a plan layout view of the light emitting chip C, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line VIB-VIB of FIG. 6 (a). Here, since the connection relationship between the light emitting chip C and the signal generation circuit 110 is not shown, it is not necessary to take the light emitting chip C1 as an example. Therefore, the light emitting chip C is described.

図6(a)では、レーザダイオードLD1〜LD4、設定サイリスタS1〜S4及び転送サイリスタT1〜T4を中心とした部分を示している。なお、端子(φ1端子、φ2端子、Vga端子、φI端子)の位置は、図4(a)と異なるが、説明の便宜上、図中左端部に示している。そして、基板80の裏面に設けられたVsub端子(裏面電極91)は、基板80の外に引き出して示している。図4(a)に対応させて端子を設けるとすると、φ2端子、φI端子、電流制限抵抗R2は、基板80の右端部に設けられる。また、スタートダイオードSDは基板80の右端部に設けられてもよい。   FIG. 6A shows a portion centered on the laser diodes LD1 to LD4, the setting thyristors S1 to S4, and the transfer thyristors T1 to T4. The positions of the terminals (φ1 terminal, φ2 terminal, Vga terminal, φI terminal) are different from those in FIG. 4A, but are shown at the left end in the drawing for the sake of convenience. The Vsub terminal (back electrode 91) provided on the back surface of the substrate 80 is drawn out of the substrate 80 and shown. Assuming that terminals are provided corresponding to FIG. 4A, the φ2 terminal, the φI terminal, and the current limiting resistor R2 are provided at the right end of the substrate 80. The start diode SD may be provided at the right end of the substrate 80.

そして、図6(a)では、矢印でレーザダイオードLDの光が出射する方向を示す。ここでは、レーザダイオードLDの光が出射する面を劈開面としている。レーザダイオードLDの光が出射する面を劈開面とする理由は後述する。   Then, in FIG. 6A, the arrow indicates the direction in which the light of the laser diode LD is emitted. Here, the surface from which the light of the laser diode LD is emitted is taken as a cleavage surface. The reason why the surface from which the light of the laser diode LD is emitted is a cleavage surface will be described later.

図6(a)のVIB−VIB線での断面図である図6(b)では、図中下より設定サイリスタS1/レーザダイオードLD1、転送サイリスタT1、結合ダイオードD1、電源線抵抗Rg1が示されている。なお、レーザダイオードLD1上に設定サイリスタS1が積層されている。
そして、図6(a)、(b)の図中には、主要な素子や端子を名前により表記している。なお、基板80の表面において、レーザダイオードLD(レーザダイオードLD1〜LD4)の配列の方向がx方向、x方向と直交する方向がy方向である。そして、基板80の裏面から表面に向かう方向をz方向とする。なお、xy平面に沿った方向を横方向、z方向を上方、-z方向を下方と呼ぶことがある。
In FIG. 6B, which is a cross-sectional view taken along the line VIB-VIB of FIG. 6A, the setting thyristor S1 / laser diode LD1, the transfer thyristor T1, the coupling diode D1, and the power supply line resistance Rg1 are shown from the bottom of the figure. ing. The setting thyristor S1 is stacked on the laser diode LD1.
And in the figure of FIG. 6 (a), (b), the main element and terminal are described by the name. In the front surface of the substrate 80, the arrangement direction of the laser diodes LD (laser diodes LD1 to LD4) is the x direction, and the direction orthogonal to the x direction is the y direction. The direction from the back surface to the front surface of the substrate 80 is taken as the z direction. Note that the direction along the xy plane may be referred to as the lateral direction, the z direction as the upper side, and the −z direction as the lower side.

発光チップCの平面レイアウトを、図6(a)により説明する。発光チップCには、複数のアイランド(島)(アイランド301〜アイランド306など)が構成されている。
アイランド301には、レーザダイオードLD1及び設定サイリスタS1が設けられている。アイランド302には、転送サイリスタT1及び結合ダイオードD1が設けられている。アイランド303には、電源線抵抗Rg1が設けられている。アイランド304には、スタートダイオードSDが設けられている。アイランド305には電流制限抵抗R1が、アイランド306には電流制限抵抗R2が設けられている。
そして、発光チップCには、アイランド301、302、303と同様なアイランドが、並列して複数形成されている。これらのアイランドには、レーザダイオードLD2、LD3、LD4、…、設定サイリスタS2、S3、S4、…、転送サイリスタT2、T3、T4、…、結合ダイオードD2、D3、D4、…などが、アイランド301、302、303と同様に設けられている。
The planar layout of the light emitting chip C will be described with reference to FIG. The light emitting chip C includes a plurality of islands (islands 301 to 306, etc.).
The island 301 is provided with a laser diode LD1 and a setting thyristor S1. The island 302 is provided with a transfer thyristor T1 and a coupling diode D1. The island 303 is provided with a power supply line resistance Rg1. The island 304 is provided with a start diode SD. The island 305 is provided with a current limiting resistor R1 and the island 306 is provided with a current limiting resistor R2.
In the light emitting chip C, a plurality of islands similar to the islands 301, 302, and 303 are formed in parallel. In these islands, laser diode LD2, LD3, LD4, ..., setting thyristors S2, S3, S4, ..., transfer thyristors T2, T3, T4, ..., coupling diodes D2, D3, D4, ..., etc., island 301 , 302, 303 in the same manner.

ここで、図6(a)、(b)により、アイランド301〜アイランド306について詳細に説明する。
アイランド301は、図6(b)に示すように、p型の基板80(基板80)上に、p型のアノード層81(pアノード層81)、発光層82、n型のカソード層83(nカソード層83)、トンネル接合(トンネルダイオード)層84(トンネル接合層84)、p型のアノード層85(pアノード層85)、n型のゲート層86(nゲート層86)、p型のゲート層87(pゲート層87)、n型のカソード層88(nカソード層88)が順に設けられて構成されている。
Here, the islands 301 to 306 will be described in detail with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).
The island 301, as shown in FIG. 6B, includes a p-type anode layer 81 (p-anode layer 81), a light-emitting layer 82, and an n-type cathode layer 83 (p-type substrate 80 (substrate 80)). n cathode layer 83), tunnel junction (tunnel diode) layer 84 (tunnel junction layer 84), p-type anode layer 85 (p-anode layer 85), n-type gate layer 86 (n-gate layer 86), p-type A gate layer 87 (p gate layer 87) and an n-type cathode layer 88 (n cathode layer 88) are sequentially provided.

アイランド301に設けられたレーザダイオードLD1は、pアノード層81、発光層82、nカソード層83で構成され、同じくアイランド301に設けられた設定サイリスタS1は、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88で構成されている。そして、設定サイリスタS1は、nカソード層88(領域311)上に設けられたn型のオーミック電極321(nオーミック電極321)をカソード電極とし、nカソード層88を除去して露出させたpゲート層87上に設けられたp型のオーミック電極331(pオーミック電極331)をゲートGs1の電極(ゲート端子Gs1と表記することがある。)とする。   The laser diode LD1 provided in the island 301 is composed of the p anode layer 81, the light emitting layer 82, and the n cathode layer 83, and the setting thyristor S1 similarly provided in the island 301 is the p anode layer 85, the n gate layer 86, The p gate layer 87 and the n cathode layer 88 are formed. The setting thyristor S1 uses the n-type ohmic electrode 321 (n ohmic electrode 321) provided on the n cathode layer 88 (region 311) as a cathode electrode, and the p gate is exposed by removing the n cathode layer 88. The p-type ohmic electrode 331 (p ohmic electrode 331) provided on the layer 87 is an electrode of the gate Gs1 (sometimes referred to as a gate terminal Gs1).

なお、pアノード層81には、電流狭窄層81b(後述する図7参照)が含まれている。電流狭窄層81bは、レーザダイオードLDに流れる電流を、レーザダイオードLDの中央部に制限する(電流狭窄する)ために設けられている。すなわち、レーザダイオードLDの周辺部は、メサエッチングに起因して欠陥が多い。このため、非発光再結合が起こりやすい。そこで、レーザダイオードLDの中央部が電流の流れやすい電流通過部αとなり、周辺部が電流の流れにくい電流阻止部βとなるように、電流狭窄層81bが設けられている。図6(a)のレーザダイオードLD1に示すように、破線の内側が電流通過部α、破線の外側が電流阻止部βである。   The p-anode layer 81 includes a current confinement layer 81 b (see FIG. 7 described later). The current confinement layer 81 b is provided to limit (current confinement) the current flowing through the laser diode LD to the central portion of the laser diode LD. That is, the peripheral portion of the laser diode LD has many defects due to the mesa etching. Therefore, non-radiative recombination is likely to occur. Therefore, the current narrowing layer 81b is provided such that the central portion of the laser diode LD becomes a current passing portion α where current easily flows and the peripheral portion becomes a current blocking portion β where current hardly flows. As shown in the laser diode LD1 of FIG. 6A, the inside of the broken line is the current passing portion α, and the outside of the broken line is the current blocking portion β.

レーザダイオードLDの光が出射する側に電流阻止部βがあると、損失が発生し、光量が低下するおそれがある。そこで、レーザダイオードLDの矢印で示す光が出射する光出射面(端面)は、電流阻止部βを除去するように劈開面としている。このため、レーザダイオードLDの光出射面側(図6(a)の−y方向)には、電流阻止部βがない。なお、エッチングによりレーザダイオードLDの光が出射する面を形成してもよく、損失が小さい場合には、電流阻止部βの部分を除去することを要しない。また、電流阻止部βの部分を除去しないメリットとして、光が出射する部分に発光しない部分(窓構造)を設けることで、端面出射型において高光出力時に問題となるCOD(Catastrophic Optical Damage)を回避しうる。   If the current blocking portion β is on the side from which the light of the laser diode LD is emitted, a loss may occur and the light amount may be reduced. Therefore, the light emitting surface (end surface) from which the light indicated by the arrow of the laser diode LD is emitted is a cleavage surface so as to remove the current blocking portion β. For this reason, there is no current blocking portion β on the light emitting surface side (the −y direction in FIG. 6A) of the laser diode LD. The surface from which the light of the laser diode LD is emitted may be formed by etching, and when the loss is small, it is not necessary to remove the portion of the current blocking portion β. In addition, as a merit not to remove the portion of the current blocking portion β, by providing a portion (window structure) which does not emit light in a portion from which light is emitted, COD (Catastrophic Optical Damage) which becomes a problem at high light output in the end surface emission type is avoided. It can.

電流狭窄層81bを設けると非発光再結合に消費される電力が抑制されるので、低消費電力化が図れるとともに光取り出し効率が向上する。なお、光取り出し効率とは、電力当たりに取り出すことができる光量である。   When the current confinement layer 81b is provided, the power consumed for non-radiative recombination is suppressed, so power consumption can be reduced and the light extraction efficiency is improved. The light extraction efficiency is the amount of light that can be extracted per power.

電流阻止部βを、後述するように酸化により形成する場合には、アイランド301の周囲から等距離の領域が電流阻止部βとなるが、図6(a)では、電流阻止部βを模式的に示しており、アイランド301の周囲から等距離としてない。つまり、図6(a)のアイランド301のy方向の電流阻止部βの幅と、±x方向の電流阻止部βの幅とが異なるように表記している。
なお、電流狭窄層81bについては、後述する。
When the current blocking portion β is formed by oxidation as described later, a region equidistant from the periphery of the island 301 is the current blocking portion β, but in FIG. 6A, the current blocking portion β is schematically shown. , And not equidistant from the perimeter of the island 301. That is, the width of the current blocking portion β in the y direction of the island 301 in FIG. 6A is different from the width of the current blocking portion β in the ± x direction.
The current confinement layer 81b will be described later.

アイランド302は、p型の基板80上に、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88が順に設けられて構成されている。なお、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88は、設定サイリスタS1を構成する積層半導体層と同じである。
アイランド302に設けられた転送サイリスタT1は、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88で構成されている。そして、nカソード層88(領域313)上に設けられたnオーミック電極323をカソード端子とし、nカソード層88を除去して露出させたpゲート層87上に設けられたpオーミック電極332をゲートGt1の端子(ゲート端子Gt1と表記することがある。)とする。
The island 302 is configured by sequentially providing a p anode layer 85, an n gate layer 86, a p gate layer 87, and an n cathode layer 88 on a p-type substrate 80. The p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 are the same as the laminated semiconductor layers constituting the setting thyristor S1.
The transfer thyristor T <b> 1 provided in the island 302 is composed of ap anode layer 85, an n gate layer 86, ap gate layer 87, and an n cathode layer 88. The n ohmic electrode 323 provided on the n cathode layer 88 (region 313) is used as a cathode terminal, and the p ohmic electrode 332 provided on the p gate layer 87 exposed by removing the n cathode layer 88 is gated. A terminal of Gt1 (sometimes referred to as a gate terminal Gt1) is used.

同じく、アイランド302に設けられた結合ダイオードD1は、pゲート層87、nカソード層88で構成されている。そして、nカソード層88(領域314)上に設けられたnオーミック電極324をカソード端子とし、nカソード層88を除去して露出させたpゲート層87上に設けられたpオーミック電極332をアノード端子とする。つまり、結合ダイオードD1は、pゲート層87をアノードとし、nカソード層88をカソードとする。ここでは、結合ダイオードD1のアノード端子であるpオーミック電極332は、ゲートGt1(ゲート端子Gt1)と同じである。   Similarly, the coupling diode D1 provided in the island 302 is composed of ap gate layer 87 and an n cathode layer 88. The n ohmic electrode 324 provided on the n cathode layer 88 (region 314) is used as a cathode terminal, and the p ohmic electrode 332 provided on the p gate layer 87 exposed by removing the n cathode layer 88 is used as an anode. Use as a terminal. That is, the coupling diode D1 uses the p gate layer 87 as an anode and the n cathode layer 88 as a cathode. Here, the p-ohmic electrode 332 which is the anode terminal of the coupling diode D1 is the same as the gate Gt1 (gate terminal Gt1).

アイランド303は、p型の基板80上に、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87が順に設けられて構成されている。なお、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87は、設定サイリスタS1を構成する積層半導体層と同じである。
アイランド303に設けられた電源線抵抗Rg1は、pゲート層87で構成されている。つまり、電源線抵抗Rg1は、pゲート層87上に設けられたpオーミック電極333とpオーミック電極334との間のpゲート層87を抵抗とする。
The island 303 is configured by sequentially providing a p anode layer 85, an n gate layer 86, and a p gate layer 87 on a p-type substrate 80. The p-anode layer 85, the n-gate layer 86, and the p-gate layer 87 are the same as the laminated semiconductor layers constituting the setting thyristor S1.
The power supply line resistance Rg1 provided in the island 303 is configured by the p gate layer 87. That is, the power supply line resistance Rg1 uses the p gate layer 87 between the p ohmic electrode 333 and the p ohmic electrode 334 provided on the p gate layer 87 as a resistance.

アイランド304は、アイランド302と同様にp型の基板80上に、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88が順に設けられて構成されている。そして、アイランド304に設けられたスタートダイオードSDは、pゲート層87、nカソード層88から構成される。つまり、スタートダイオードSDは、nカソード層88(領域315)上に設けられたnオーミック電極325をカソード端子とする。さらに、nカソード層88を除去して露出させたpゲート層87上に設けられたpオーミック電極335をアノード端子とする。つまり、スタートダイオードSDは、pゲート層87をアノードとし、nカソード層88をカソードとする。   Similar to the island 302, the island 304 is configured by sequentially providing a p anode layer 85, an n gate layer 86, a p gate layer 87, and an n cathode layer 88 on a p-type substrate 80. The start diode SD provided in the island 304 is composed of the p gate layer 87 and the n cathode layer 88. That is, the start diode SD uses the n ohmic electrode 325 provided on the n cathode layer 88 (region 315) as a cathode terminal. Furthermore, the p ohmic electrode 335 provided on the p gate layer 87 exposed by removing the n cathode layer 88 is used as an anode terminal. That is, the start diode SD uses the p gate layer 87 as an anode and the n cathode layer 88 as a cathode.

アイランド305、306は、アイランド303と同様にp型の基板80上に、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87が順に設けられて構成されている。そして、アイランド303に設けられた電流制限抵抗R1、アイランド306に設けられた電流制限抵抗R2は、アイランド303に設けられた電源線抵抗Rg1と同様に、それぞれが2個のpオーミック電極(符号なし)間のpゲート層87を抵抗とする。   Similar to the island 303, the islands 305 and 306 are configured by sequentially providing a p anode layer 85, an n gate layer 86, and a p gate layer 87 on a p-type substrate 80. The current limiting resistor R1 provided in the island 303 and the current limiting resistor R2 provided in the island 306 are each provided with two p-ohmic electrodes (no reference numeral) like the power supply line resistance Rg1 provided in the island 303. ) Between the p-gate layers 87).

そして、発光チップCには、図6(b)に示すように、これらのアイランドの表面及び側面を覆うように設けられた絶縁材料で構成された保護層90が設けられている。
図6(a)では、矢印でレーザダイオードLDの光が出射する方向を示している。レーザダイオードLDの光が出射する面は、前述したように劈開面となっている。このため、レーザダイオードLDの光が出射する面には、保護層90は設けられていない。
なお、保護層90を除去しないで、レーザダイオードLDの光を保護層90を介して出射させる場合には、保護層90は、レーザダイオードLDが出射する光に対して透光性であることがよい。
Then, as shown in FIG. 6B, the light emitting chip C is provided with a protective layer 90 made of an insulating material provided so as to cover the surfaces and the side surfaces of these islands.
In FIG. 6A, the arrow indicates the direction in which the light of the laser diode LD is emitted. The surface from which the light of the laser diode LD is emitted is a cleavage surface as described above. For this reason, the protective layer 90 is not provided on the surface from which the light of the laser diode LD is emitted.
When the light of the laser diode LD is emitted through the protective layer 90 without removing the protective layer 90, the protective layer 90 should be translucent to the light emitted by the laser diode LD. Good.

そして、これらのアイランドと電源線71、第1転送信号線72、第2転送信号線73、点灯信号線75などの配線とが、保護層90に設けられたスルーホール(図6(a)では○で示す。)を介して接続されている。以下の説明では、保護層90及びスルーホールについての説明を省略する。   Then, through-holes (FIG. 6A) in which these islands and wirings such as the power supply line 71, the first transfer signal line 72, the second transfer signal line 73, and the lighting signal line 75 are provided in the protective layer 90. It is connected via)). In the following description, descriptions of the protective layer 90 and the through holes will be omitted.

また、図6(b)に示すように、基板80の裏面にはVsub端子となる裏面電極91が設けられている。   Further, as shown in FIG. 6B, on the back surface of the substrate 80, a back surface electrode 91 to be a Vsub terminal is provided.

上記したpアノード層81、発光層82、nカソード層83、トンネル接合層84、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88は、それぞれが半導体層であって、エピタキシャル成長によりモノリシックに積層される。
そして、相互に分離された複数のアイランド(アイランド301〜アイランド306など)になるように、アイランド間の半導体層がエッチング(メサエッチング)により除去されている。なお、pアノード層81が基板80を兼ねてもよい。
The p anode layer 81, the light emitting layer 82, the n cathode layer 83, the tunnel junction layer 84, the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 are semiconductor layers, It is laminated monolithically by epitaxial growth.
Then, the semiconductor layer between the islands is removed by etching (mesa etching) so as to be a plurality of islands separated from one another (such as the islands 301 to 306). The p anode layer 81 may double as the substrate 80.

ここでは、pアノード層81、nカソード層83の表記は、レーザダイオードLDを構成する場合の機能(働き)に対応させている。すなわち、pアノード層81はアノード、nカソード層83はカソードとして機能する。なお、レーザダイオードLDでは、pアノード層81、nカソード層83のそれぞれはクラッドとして機能する。よって、pアノード(クラッド)層81、nカソード(クラッド)層83と表記することがある。   Here, the notation of the p anode layer 81 and the n cathode layer 83 corresponds to the function (function) in the case of constituting the laser diode LD. That is, the p anode layer 81 functions as an anode, and the n cathode layer 83 functions as a cathode. In the laser diode LD, each of the p anode layer 81 and the n cathode layer 83 functions as a cladding. Therefore, it may be described as the p anode (cladding) layer 81 and the n cathode (cladding) layer 83.

また、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88の表記は、設定サイリスタS及び転送サイリスタTを構成する場合の機能(働き)に対応させている。すなわち、pアノード層85はアノード、nゲート層86、pゲート層87はゲート、nカソード層88はカソードとして機能する。
なお、結合ダイオードD、電源線抵抗Rgを構成する場合には、前述したように異なる機能を有する。
The notations of the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 correspond to the functions (functions) in the case of configuring the setting thyristor S and the transfer thyristor T. That is, the p anode layer 85 functions as an anode, the n gate layer 86, the p gate layer 87 functions as a gate, and the n cathode layer 88 functions as a cathode.
When the coupling diode D and the power supply line resistance Rg are formed, they have different functions as described above.

図6(a)において、各素子間の接続関係を説明する。
点灯信号線75は、幹部75aと複数の枝部75bとを備える。幹部75aは設定サイリスタS/レーザダイオードLDの列方向に延びるように設けられている。枝部75bは幹部75aから枝分かれして、アイランド301に設けられた設定サイリスタS1のカソード端子であるnオーミック電極321と接続されている。他の設定サイリスタSのカソード端子も同様に点灯信号線75に接続されている。そして点灯信号線75は、φI端子に接続されている。
The connection relationship between each element will be described with reference to FIG.
The lighting signal line 75 includes a trunk 75a and a plurality of branches 75b. The trunk 75a is provided to extend in the column direction of the setting thyristor S / laser diode LD. The branch 75 b branches from the trunk 75 a and is connected to an n-ohmic electrode 321 which is a cathode terminal of the setting thyristor S 1 provided on the island 301. The cathode terminals of the other setting thyristors S are similarly connected to the lighting signal line 75. The lighting signal line 75 is connected to the φI terminal.

第1転送信号線72は、アイランド302に設けられた転送サイリスタT1のカソード端子であるnオーミック電極323に接続されている。第1転送信号線72には、アイランド302と同様なアイランドに設けられた他の奇数番号の転送サイリスタTのカソード端子にも接続されている。第1転送信号線72は、アイランド305に設けられた電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている。
一方、第2転送信号線73は、符号を付さないアイランドに設けられた偶数番号の転送サイリスタTのカソード端子であるnオーミック電極(符号なし)に接続されている。第2転送信号線73は、アイランド306に設けられた電流制限抵抗R2を介してφ2端子に接続されている。
The first transfer signal line 72 is connected to an n-ohmic electrode 323 which is a cathode terminal of the transfer thyristor T <b> 1 provided in the island 302. The first transfer signal line 72 is also connected to cathode terminals of other odd-numbered transfer thyristors T provided on an island similar to the island 302. The first transfer signal line 72 is connected to the φ1 terminal through the current limiting resistor R1 provided in the island 305.
On the other hand, the second transfer signal line 73 is connected to an n-ohmic electrode (no reference numeral) which is a cathode terminal of the even-numbered transfer thyristor T provided in the island not having a reference numeral. The second transfer signal line 73 is connected to the φ2 terminal through the current limiting resistor R2 provided in the island 306.

電源線71は、アイランド303に設けられた電源線抵抗Rg1の一方の端子であるpオーミック電極334に接続されている。他の電源線抵抗Rgの一方の端子も電源線71に接続されている。電源線71は、Vga端子に接続されている。   The power supply line 71 is connected to a p-ohmic electrode 334 which is one terminal of the power supply line resistance Rg1 provided on the island 303. One terminal of the other power supply line resistance Rg is also connected to the power supply line 71. The power supply line 71 is connected to the Vga terminal.

そして、アイランド301に設けられた設定サイリスタS1のゲート端子Gs1であるpオーミック電極331は、アイランド302に設けられた転送サイリスタT1のゲート端子Gt1であるpオーミック電極332に接続配線76で接続されている。   The p ohmic electrode 331 which is the gate terminal Gs1 of the setting thyristor S1 provided in the island 301 is connected to the p ohmic electrode 332 which is the gate terminal Gt1 of the transfer thyristor T1 provided in the island 302 by the connection wiring 76. There is.

そして、アイランド302に設けられた転送サイリスタT1のゲート端子Gt1であるpオーミック電極332は、アイランド303の電源線抵抗Rg1の他方の端子であるpオーミック電極333に接続配線77で接続されている。
アイランド302に設けられた結合ダイオードD1のカソード端子であるnオーミック電極324は、隣接する転送サイリスタT2のゲート端子Gt2であるp型オーミック電極(符号なし)に接続配線79で接続されている。
ここでは説明を省略するが、他のレーザダイオードLD、設定サイリスタS、転送サイリスタT、結合ダイオードD等についても同様である。
The p ohmic electrode 332 which is the gate terminal Gt1 of the transfer thyristor T1 provided in the island 302 is connected to the p ohmic electrode 333 which is the other terminal of the power supply line resistance Rg1 of the island 303 by the connection wiring 77.
An n-ohmic electrode 324 which is a cathode terminal of the coupling diode D1 provided in the island 302 is connected to a p-type ohmic electrode (without a reference numeral) which is a gate terminal Gt2 of the adjacent transfer thyristor T2 by a connection wiring 79.
Although the description is omitted here, the same applies to other laser diodes LD, setting thyristors S, transfer thyristors T, coupling diodes D, and the like.

また、アイランド302の転送サイリスタT1のゲート端子Gt1であるpオーミック電極332は、アイランド304に設けられたスタートダイオードSDのカソード端子であるnオーミック電極325に接続配線78で接続されている。スタートダイオードSDのアノード端子であるpオーミック電極335は、第2転送信号線73に接続されている。
なお、上記の接続及び構成は、p型の基板80を用いた際のものであり、n型の基板を用いる場合は、極性が逆となる。また、i型の基板を用いる場合は、基板の駆動部101及び発光部102が設けられる側に、基準電位Vsubを供給する電源ライン200aと接続される端子が設けられる。そして、接続及び構成は、p型の基板を用いる場合、n型の基板を用いる場合のどちらかと同様になる。
The p ohmic electrode 332 which is the gate terminal Gt1 of the transfer thyristor T1 of the island 302 is connected to the n ohmic electrode 325 which is the cathode terminal of the start diode SD provided in the island 304 by the connection wiring 78. A p-ohmic electrode 335 which is an anode terminal of the start diode SD is connected to the second transfer signal line 73.
The above connection and configuration are those when using a p-type substrate 80, and when using an n-type substrate, the polarity is reversed. Further, in the case of using an i-type substrate, a terminal connected to the power supply line 200a for supplying the reference potential Vsub is provided on the side of the substrate where the driver portion 101 and the light emitting portion 102 are provided. The connection and configuration are the same as either of the cases of using an n-type substrate when using a p-type substrate.

(発光チップCの基本動作)
図7は、第1の実施の形態に係る発光チップCにおいて、レーザダイオードLD1及び設定サイリスタS1が設けられたアイランド301、転送サイリスタTなどが設けられたアイランド302及び電源線抵抗Rg1が設けられたアイランド303の拡大断面図である。また、図7は、図6(a)のVIB−VIB線での断面図であるが、図6(b)とは逆の−x方向から見た断面図である。
(Basic operation of light emitting chip C)
In FIG. 7, in the light emitting chip C according to the first embodiment, the island 301 provided with the laser diode LD1 and the setting thyristor S1, the island 302 provided with the transfer thyristor T and the like, and the power supply line resistance Rg1 are provided. It is an expanded sectional view of island 303. As shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VIB-VIB in FIG. 6A, but is a cross-sectional view seen from the -x direction opposite to FIG. 6B.

以下では、アイランド301におけるレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1との積層構造、及び、アイランド302における転送サイリスタT1について詳述する。   The laminated structure of the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 in the island 301 and the transfer thyristor T1 in the island 302 will be described in detail below.

アイランド301に示すように、レーザダイオードLD1は、クラッド層として働くpアノード層81、発光層82、クラッド層として働くnカソード層83で構成されている。よって、pアノード層81をpアノード(クラッド)層81、nカソード(クラッド)層83と表記し、図7において、pアノード(クラッド)層81をp(クラッド)、nカソード(クラッド)層83をn(クラッド)と表記する。   As shown in the island 301, the laser diode LD1 is composed of ap anode layer 81 acting as a cladding layer, a light emitting layer 82, and an n cathode layer 83 acting as a cladding layer. Therefore, the p anode layer 81 is referred to as the p anode (cladding) layer 81 and the n cathode (cladding) layer 83, and in FIG. 7, the p anode (cladding) layer 81 is p (cladding) and n cathode (cladding) layer 83 Is denoted by n (cladding).

pアノード(クラッド)層81は、電流狭窄層81bを含んで構成されている。すなわち、pアノード(クラッド)層81は、下側pアノード(クラッド)層81a、電流狭窄層81b、上側pアノード(クラッド)層81cで構成されている。   The p anode (cladding) layer 81 is configured to include a current confinement layer 81 b. That is, the p-anode (cladding) layer 81 is composed of a lower p-anode (cladding) layer 81a, a current confinement layer 81b, and an upper p-anode (cladding) layer 81c.

発光層82は、井戸(ウエル)層と障壁(バリア)層とが交互に積層された量子井戸構造である。なお、発光層82は、不純物を添加していないイントリンシック(i)層であってもよい。また、発光層82は、量子井戸構造以外であってもよく、例えば、量子線(量子ワイヤ)や量子箱(量子ドット)であってもよい。   The light emitting layer 82 is a quantum well structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked. The light emitting layer 82 may be an intrinsic (i) layer to which no impurity is added. The light emitting layer 82 may have a structure other than the quantum well structure, and may be, for example, a quantum wire (quantum wire) or a quantum box (quantum dot).

発光層82から出射する光がpアノード(クラッド)層81とnカソード(クラッド)層83との間に閉じ込められるとともに、発光層82の側面(端面)間でレーザ発振するように、pアノード(クラッド)層81、nカソード(クラッド)層83、発光層82が設定されている。この場合、光は、矢印で示すように、発光層82の側面(端面)を光出射面として、基板80に平行に出射する。   While the light emitted from the light emitting layer 82 is confined between the p anode (cladding) layer 81 and the n cathode (cladding) layer 83, the p anode ( A cladding layer 81, an n cathode (cladding) layer 83, and a light emitting layer 82 are set. In this case, light is emitted parallel to the substrate 80 with the side surface (end surface) of the light emitting layer 82 as a light emission surface, as shown by the arrow.

設定サイリスタS1は、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88から構成されている。図7では、pアノード層85をpアノード又はp、nゲート層86をnゲート又はn、pゲート層87をpゲート又はp、nカソード層88をnカソード又はnと表記する。   The setting thyristor S <b> 1 includes ap anode layer 85, an n gate layer 86, ap gate layer 87, and an n cathode layer 88. In FIG. 7, the p anode layer 85 is described as a p anode or p, the n gate layer 86 as an n gate or n, the p gate layer 87 as a p gate or p, and an n cathode layer 88 as an n cathode or n.

一方、アイランド302に設けられた転送サイリスタT1は、設定サイリスタS1と同様にpアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88から構成されている。つまり、設定サイリスタS及び転送サイリスタTは、pnpnの4層構造である。   On the other hand, the transfer thyristor T1 provided in the island 302 is composed of the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 as in the setting thyristor S1. That is, the setting thyristor S and the transfer thyristor T have a pnpn four-layer structure.

前述したように、アイランド301におけるレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とは、トンネル接合層84を介して積層されている。つまり、レーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とは直列接続されている。そして、設定サイリスタS1のカソード端子であるnオーミック電極321は、点灯信号φI1が供給される点灯信号線75に接続され、レーザダイオードLD1のアノードであるpアノード(クラッド)層81は、基準電位Vsubが供給されるp型の基板80に接続されている。つまり、直列接続されたレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とには、基準電位Vsubと点灯信号φI1の電位との間の電圧が印加される。   As described above, the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 in the island 301 are stacked via the tunnel junction layer 84. That is, the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 are connected in series. The n-ohmic electrode 321 which is the cathode terminal of the setting thyristor S1 is connected to the lighting signal line 75 to which the lighting signal φI1 is supplied, and the p anode (cladding) layer 81 which is the anode of the laser diode LD1 has the reference potential Vsub. Are connected to a p-type substrate 80 to be supplied. That is, a voltage between the reference potential Vsub and the potential of the lighting signal φI1 is applied to the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 connected in series.

一方、アイランド302における転送サイリスタT1のカソード端子であるnオーミック電極323は、第1転送信号φ1が供給される第1転送信号線72に接続されている。転送サイリスタT1のアノードであるpアノード層85は、基準電位Vsubが供給されるp型の基板80に接続されている。つまり、転送サイリスタT1には、基準電位Vsubと第1転送信号φ1の電位との間の電圧が印加される。   On the other hand, the n-ohmic electrode 323 which is the cathode terminal of the transfer thyristor T1 in the island 302 is connected to the first transfer signal line 72 to which the first transfer signal φ1 is supplied. The p-anode layer 85, which is the anode of the transfer thyristor T1, is connected to the p-type substrate 80 to which the reference potential Vsub is supplied. That is, a voltage between the reference potential Vsub and the potential of the first transfer signal φ1 is applied to the transfer thyristor T1.

<トンネル接合層84>
ここで、トンネル接合層84を説明する。
図8は、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとの積層構造をさらに説明する図である。図8(a)は、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとの積層構造における模式的なエネルギーバンド図、図8(b)は、トンネル接合層84の逆バイアス状態におけるエネルギーバンド図、図8(c)は、トンネル接合層84の電流電圧特性を示す。
<Tunnel junction layer 84>
Here, the tunnel junction layer 84 will be described.
FIG. 8 is a diagram further illustrating the laminated structure of the laser diode LD and the setting thyristor S. As shown in FIG. 8 (a) is a schematic energy band diagram in the laminated structure of the laser diode LD and the setting thyristor S, FIG. 8 (b) is an energy band diagram in the reverse bias state of the tunnel junction layer 84, FIG. ) Shows the current-voltage characteristic of the tunnel junction layer 84.

トンネル接合層84は、n型の不純物(ドーパント)を高濃度に添加(ドープ)したn++層84aと、p型の不純物を高濃度に添加したp++層84bとで構成されている。
図8(a)のエネルギーバンド図に示すように、図7のnオーミック電極321と裏面電極91との間に、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとが順バイアスになるように電圧を印加すると、トンネル接合層84のn++層84aとp++層84bとの間が逆バイアスになる。
Tunnel junction layer 84 is n-type impurity (dopant) is constituted by a n ++ layer 84a was added at a high concentration (dope) was added p-type impurity at a high concentration and p ++ layer 84b.
As shown in the energy band diagram of FIG. 8A, when a voltage is applied between the n ohmic electrode 321 and the back surface electrode 91 of FIG. 7 so that the laser diode LD and the setting thyristor S have a forward bias, A reverse bias occurs between the n ++ layer 84 a and the p ++ layer 84 b of the tunnel junction layer 84.

トンネル接合層84は、n型の不純物を高濃度に添加したn++層84aと、p型の不純物を高濃度に添加したp++層84bとの接合である。このため、空乏領域の幅が狭く、順バイアスされると、n++層84a側の伝導帯(コンダクションバンド)からp++層84b側の価電子帯(バレンスバンド)に電子がトンネルする。この際、負性抵抗特性が表れる。
一方、図8(b)に示すように、トンネル接合層84(トンネル接合)は、逆バイアス(−V)されると、p++層84b側の価電子帯(バレンスバンド)の電位Evが、n++層84a側の伝導帯(コンダクションバンド)の電位Ecより上になる。そして、p++層84bの価電子帯(バレンスバンド)から、n++層84a側の伝導帯(コンダクションバンド)に電子がトンネルする。そして、逆バイアス電圧(−V)が増加するほど、電子がトンネルしやすくなる。すなわち、図8(c)に示すように、トンネル接合層84(トンネル接合)は、逆バイアスにおいて、電流が流れやすい。
Tunnel junction layer 84 is bonded to the n ++ layer 84a doped with an n-type impurity at a high concentration, the p ++ layer 84b doped with the p-type impurity at a high concentration. Therefore, when the width of the depletion region is narrow and forward biased, electrons tunnel from the conduction band (conduction band) on the n ++ layer 84 a side to the valence band (valence band) on the p ++ layer 84 b side. At this time, negative resistance characteristics appear.
On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the tunnel junction layer 84 (tunnel junction) is reverse biased (-V), the potential Ev of the valence band (valence band) on the p ++ layer 84b side is It is higher than the potential Ec of the conduction band (conduction band) on the n ++ layer 84 a side. The valence band of the p ++ layer 84b from (valence band), electrons tunnel to the n ++ layer 84a side of the conduction band (conduction band). Then, as the reverse bias voltage (-V) increases, electrons are more likely to tunnel. That is, as shown in FIG. 8C, in the tunnel junction layer 84 (tunnel junction), current easily flows in the reverse bias.

よって、図8(a)に示すように、設定サイリスタSがターンオンすると、トンネル接合層84が逆バイアスであっても、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとの間で電流が流れる。これにより、レーザダイオードLDが発光(点灯)する。
後述するように、設定サイリスタSは、接続された転送サイリスタTがターンオンしてオン状態になると、オン状態への移行が可能な状態(移行可能な状態)になる。そして、点灯信号φIが後述するように「L」になると、設定サイリスタSがターンオンしてオン状態になるとともに、レーザダイオードLDを点灯させる(点灯を設定する)。
Therefore, as shown in FIG. 8A, when the setting thyristor S is turned on, current flows between the laser diode LD and the setting thyristor S even if the tunnel junction layer 84 is reverse biased. Thereby, the laser diode LD emits light (lights up).
As described later, when the connected transfer thyristor T is turned on to be in the on state, the setting thyristor S is in a state in which the transition to the on state is possible (transition possible state). Then, when the lighting signal φI becomes “L” as described later, the setting thyristor S is turned on and turned on, and the laser diode LD is turned on (lighting is set).

<サイリスタ>
次に、サイリスタ(転送サイリスタT、設定サイリスタS)の基本的な動作を説明する。サイリスタは、前述したように、アノード端子(アノード)、カソード端子(カソード)、ゲート端子(ゲート)の3端子を有する半導体素子であって、例えば、GaAs、GaAlAs、AlAsなどによるp型の半導体層(pアノード層85、pゲート層87)、n型の半導体層(nゲート層86、nカソード層88)を基板80上に積層して構成されている。つまり、サイリスタは、pnpn構造を成している。ここでは、p型の半導体層とn型の半導体層とで構成されるpn接合の順方向電位(拡散電位)Vdを一例として1.5Vとして説明する。
<Thyristor>
Next, the basic operation of the thyristor (transfer thyristor T, setting thyristor S) will be described. As described above, a thyristor is a semiconductor device having three terminals of an anode terminal (anode), a cathode terminal (cathode), and a gate terminal (gate), and is a p-type semiconductor layer made of GaAs, GaAlAs, AlAs, etc. (P anode layer 85, p gate layer 87), and n type semiconductor layers (n gate layer 86, n cathode layer 88) are stacked on the substrate 80. That is, the thyristor has a pnpn structure. Here, the forward potential (diffusion potential) Vd of the pn junction formed of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer will be described as 1.5 V as an example.

以下では、一例として、Vsub端子である裏面電極91(図5、図6参照)に供給される基準電位Vsubをハイレベル電位(以下では「H」と表記する。)として0V(以下では「H」又は「H」(0V)と表記する。)、第1ローレベル電位として−3.3V(以下では「L1」(−3.3V)と表記する。)、第2ローレベル電位として−5V(以下では「L2」(−5V)と表記する。)とする。
Vga端子に供給される電源電位Vgaは、「L1」(−3.3V)である。また、第1転送信号φ1、第2転送信号φ2は、「H」(0V)と「L1」(−3.3V)とを有する信号である。そして、点灯信号φIは、「H」(0V)と「L2」(−5V)とを有する信号である。
Hereinafter, as an example, reference potential Vsub supplied to back surface electrode 91 (see FIGS. 5 and 6) which is a Vsub terminal is 0 V (hereinafter referred to as “H”) as a high level potential (hereinafter referred to as “H”). Or "H" (0 V). -3.3 V as the first low level potential (hereinafter referred to as "L1" (-3.3 V)), -5 V as the second low level potential. " (Hereinafter, it is described as "L2" (-5V).).
The power supply potential Vga supplied to the Vga terminal is “L1” (−3.3 V). The first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 are signals having “H” (0 V) and “L1” (−3.3 V). The lighting signal φI is a signal having “H” (0 V) and “L2” (−5 V).

まず、サイリスタ単体の動作を説明する。ここでは、サイリスタのアノードは0Vであるとする。
アノードとカソードとの間に電流が流れていないオフ状態のサイリスタは、しきい電圧以下の電位(絶対値で以上となる負の電位)がアノードとカソードとの間に印加されるとオン状態に移行(ターンオン)する。ここで、サイリスタのしきい電圧は、ゲートの電位からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値である。
オン状態になると、サイリスタのゲートは、アノード端子の電位に近い電位になる。ここでは、アノードは0Vであるので、ゲートは、0Vになるとする。また、オン状態のサイリスタのカソードは、アノードの電位からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた電位に近い電位となる。ここでは、アノードは0Vであるので、オン状態のサイリスタのカソードは、−1.5Vに近い電位(絶対値が1.5Vより大きい負の電位)となる。なお、カソードの電位は、オン状態のサイリスタに電流を供給する電源との関係で設定される。
First, the operation of the thyristor alone will be described. Here, it is assumed that the anode of the thyristor is 0V.
An off-state thyristor in which no current flows between the anode and the cathode is turned on when a potential lower than the threshold voltage (a negative potential greater than the absolute value) is applied between the anode and the cathode. Transition (turn on). Here, the threshold voltage of the thyristor is a value obtained by subtracting the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction from the potential of the gate.
When turned on, the gate of the thyristor is at a potential close to the potential of the anode terminal. Here, since the anode is at 0V, the gate is at 0V. In addition, the cathode of the thyristor in the on state has a potential close to the potential obtained by subtracting the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction from the potential of the anode. Here, since the anode is at 0 V, the cathode of the thyristor in the on state has a potential close to -1.5 V (a negative potential greater than 1.5 V in absolute value). The potential of the cathode is set in relation to a power supply that supplies a current to the thyristor in the on state.

オン状態のサイリスタは、カソードが、オン状態を維持するために必要な電位(上記の−1.5Vに近い電位)より高い電位(絶対値が小さい負の電位、0V又は正の電位)になると、オフ状態に移行(ターンオフ)する。
一方、オン状態のサイリスタのカソードに、オン状態を維持するために必要な電位以下の電位(絶対値で以上となる負の電位)が継続的に印加され、オン状態を維持しうる電流(維持電流)が供給されると、サイリスタはオン状態を維持する。
The thyristor in the on state has a potential (negative potential with a small absolute value, 0 V or positive potential) higher than the potential required to maintain the on state (potential close to -1.5 V above) , Transition to the off state (turn off).
On the other hand, a potential lower than the potential required to maintain the on state (a negative potential equal to or greater than the absolute value) is continuously applied to the cathode of the on-state thyristor to maintain the on-state current When the current is supplied, the thyristor maintains the on state.

転送サイリスタT1の動作を具体的に説明する。転送サイリスタT1は、アノードに基準電位Vsub(「H」(0V))、カソードに第1転送信号φ1の電位(「H」(0V)又は「L1」(−3.3V))が印加される。ここで、第1転送信号φ1が「L1」(−3.3V)であるとすると、転送サイリスタT1のアノードとカソードとの間に、−3.3Vが印加される。よって、転送サイリスタT1のしきい電圧が−3.3V以下の電位(絶対値で以上となる負の電位)の場合、つまりゲートGt1が−1.8V以上の電位(絶対値で以下となる負の電位)の場合に、転送サイリスタT1がターンオンする。また、転送サイリスタT1のしきい電圧以下の電圧(絶対値で以上となる電圧)が、カソードとアノードとの間に印加されると、転送サイリスタT1がターンオンする。
なお、他の転送サイリスタTも同様である。
The operation of the transfer thyristor T1 will be specifically described. In the transfer thyristor T1, the reference potential Vsub ("H" (0 V)) is applied to the anode, and the potential ("H" (0 V) or "L1" (-3.3 V)) of the first transfer signal φ1 is applied to the cathode. . Here, assuming that the first transfer signal φ1 is “L1” (−3.3 V), −3.3 V is applied between the anode and the cathode of the transfer thyristor T1. Therefore, when the threshold voltage of the transfer thyristor T1 is a potential of -3.3 V or less (a negative potential exceeding the absolute value), that is, the potential of the gate Gt1 is -1.8 V or more (a negative value of the absolute value or less) , The transfer thyristor T1 is turned on. In addition, when a voltage equal to or lower than the threshold voltage of the transfer thyristor T1 (a voltage higher than the absolute value) is applied between the cathode and the anode, the transfer thyristor T1 is turned on.
The same applies to the other transfer thyristors T.

次に、直列接続されたレーザダイオードLD及び設定サイリスタSの動作を、レーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とで説明する。
直列接続されたレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とには、基準電位Vsub(「H」(0V))と点灯信号φI1(「H」(0V)又は「L2」(−5V))の電位とが印加される。点灯信号φI1が「L2」(−5V)であるとすると、−5Vが、レーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とに分圧される。ここでは、レーザダイオードLD1に印加される電圧を、仮に−1.7Vであるとして説明する。すると、設定サイリスタS1がオフ状態の場合、設定サイリスタS1に−3.3Vが印加される。上記した転送サイリスタT1と同様に、設定サイリスタS1のしきい電圧が、−3.3V以下の電位(絶対値で以上となる負の電位)の場合、つまりゲートGs1が−1.8V以上の電位(絶対値で以下となる負の電位)の場合に、設定サイリスタS1がターンオンする。すると、直列接続されたレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とに電流が流れて、レーザダイオードLD1が点灯(発光)する。
Next, operations of the laser diode LD and the setting thyristor S connected in series will be described using the laser diode LD1 and the setting thyristor S1.
For the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 connected in series, the reference potential Vsub (“H” (0 V)) and the potential of the lighting signal φ I1 (“H” (0 V) or “L2” (−5 V)) Applied. Assuming that the lighting signal φI1 is “L2” (−5 V), −5 V is divided into the laser diode LD1 and the setting thyristor S1. Here, it is assumed that the voltage applied to the laser diode LD1 is -1.7 V, for example. Then, when the setting thyristor S1 is in the off state, -3.3 V is applied to the setting thyristor S1. As in the case of the transfer thyristor T1 described above, in the case where the threshold voltage of the setting thyristor S1 is a potential of -3.3 V or less (a negative potential which exceeds the absolute value), that is, the potential of the gate Gs1 is -1.8 V or more In the case of (a negative potential which is less than the absolute value), the setting thyristor S1 is turned on. Then, current flows through the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 connected in series, and the laser diode LD1 is lighted (emitted).

一方、設定サイリスタS1のしきい電圧が−3.3Vより絶対値において大きい場合には、設定サイリスタS1はターンオンせず、オフ状態を維持する。よって、レーザダイオードLD1も非点灯(非発光)を維持する。
なお、設定サイリスタS1がターンオンすると、直列接続されたレーザダイオードLD1と設定サイリスタS1とに印加される電圧が絶対値において低下する。しかし、設定サイリスタS1に印加される電圧が、設定サイリスタS1のオン状態を維持する電圧であれば、設定サイリスタS1はオン状態を維持する。これによりレーザダイオードLD1も点灯(発光)を継続する。
なお、他のレーザダイオードLDと設定サイリスタSとでも同様である。
On the other hand, when the threshold voltage of the setting thyristor S1 is larger than -3.3 V in absolute value, the setting thyristor S1 is not turned on and maintains the off state. Therefore, the laser diode LD1 also maintains non-lighting (non-emission).
When the setting thyristor S1 is turned on, the voltage applied to the laser diode LD1 and the setting thyristor S1 connected in series decreases at an absolute value. However, if the voltage applied to the setting thyristor S1 is a voltage that maintains the on state of the setting thyristor S1, the setting thyristor S1 maintains the on state. As a result, the laser diode LD1 also continues lighting (emission).
The same applies to the other laser diodes LD and the setting thyristors S.

このようにすることで、レーザダイオードLDを駆動する設定サイリスタSとレーザダイオードLDとの制御を点灯信号φIで行えるため、点灯制御が容易になる。   In this way, since control of the setting thyristor S for driving the laser diode LD and the laser diode LD can be performed by the lighting signal φI, lighting control becomes easy.

なお、上記に示した電圧は一例であって、設定サイリスタS、転送サイリスタTの特性、又は/及び、レーザダイオードLDの発光波長や光量によって変えることになる。その際は、「L1」又は/及び「L2」を調整すればよい。   The voltage shown above is an example, and changes according to the characteristics of the setting thyristor S, the transfer thyristor T, and / or the light emission wavelength or the light amount of the laser diode LD. In that case, “L1” or / and “L2” may be adjusted.

サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は、GaAsなどの半導体で構成されるので、オン状態において、nゲート層86とpゲート層87との間で発光することがある。なお、サイリスタが出射する光の量は、カソードの面積及びカソードとアノードとの間に流す電流によって決まる。よって、サイリスタからの発光を利用しない場合には、例えば、カソードの面積を小さくしたり、電極(設定サイリスタS1におけるnオーミック電極321又は/及び転送サイリスタT1におけるnオーミック電極323)や配線を構成する材料などによって遮光したりすることで、不要な光を抑制するようにしてもよい。   Since the thyristors (setting thyristors S and transfer thyristors T) are made of a semiconductor such as GaAs, they may emit light between the n gate layer 86 and the p gate layer 87 in the on state. The amount of light emitted from the thyristor is determined by the area of the cathode and the current flowing between the cathode and the anode. Therefore, when light emission from a thyristor is not used, for example, the area of the cathode is reduced, or an electrode (n ohmic electrode 321 in setting thyristor S1 and / or n ohmic electrode 323 in transfer thyristor T1) or wiring is formed. Unwanted light may be suppressed by light shielding with a material or the like.

(発光装置65の動作)
次に、発光装置65の動作について説明する。
前述したように、発光装置65は発光チップC1〜C40を備える(図3、4参照)。
発光チップC1〜C40は並列に駆動されるので、発光チップC1の動作を説明すれば足りる。
<タイミングチャート>
図9は、発光装置65及び発光チップCの動作を説明するタイミングチャートである。
図9では、発光チップC1のレーザダイオードLD1〜LD5の5個のレーザダイオードLDの点灯(発光)又は非点灯(非発光)を制御(点灯制御と表記する。)する部分のタイミングチャートを示している。なお、図9では、発光チップC1のレーザダイオードLD1、LD2、LD3、LD5を点灯させ、レーザダイオードLD4を非点灯(非発光)としている。
(Operation of light emitting device 65)
Next, the operation of the light emitting device 65 will be described.
As described above, the light emitting device 65 includes the light emitting chips C1 to C40 (see FIGS. 3 and 4).
Since the light emitting chips C1 to C40 are driven in parallel, it suffices to explain the operation of the light emitting chip C1.
<Timing chart>
FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the light emitting device 65 and the light emitting chip C.
FIG. 9 shows a timing chart of a portion for controlling (referred to as lighting control) the lighting (emission) or non-lighting (non-emission) of the five laser diodes LD of the laser diode LD1 to LD5 of the light emitting chip C1. There is. In FIG. 9, the laser diodes LD1, LD2, LD3, and LD5 of the light emitting chip C1 are turned on, and the laser diode LD4 is turned off (no light emission).

図9において、時刻aから時刻lへとアルファベット順に時刻が経過するとする。レーザダイオードLD1は、期間T(1)において、レーザダイオードLD2は、期間T(2)において、レーザダイオードLD3は、期間T(3)において、レーザダイオードLD4は、期間T(4)において点灯(発光)又は非点灯(非発光)の制御(点灯制御)がされる。以下、同様にして番号が5以上のレーザダイオードLDが点灯制御される。
ここでは、期間T(1)、T(2)、T(3)、…は同じ長さの期間とし、それぞれを区別しないときは期間Tと呼ぶ。
In FIG. 9, it is assumed that time passes in alphabetical order from time a to time l. The laser diode LD1 is turned on in period T (1), the laser diode LD2 is turned on in period T (2), the laser diode LD3 is turned on in period T (3), and the laser diode LD4 is turned on in period T (4). ) Or non-lighting (non-lighting) control (lighting control). Hereinafter, the laser diode LD of which the number is 5 or more is controlled to be lit in the same manner.
Here, the periods T (1), T (2), T (3),... Have the same length, and are referred to as the period T when they are not distinguished from one another.

φ1端子(図5、図6参照)に送信される第1転送信号φ1及びφ2端子(図5、図6参照)に送信される第2転送信号φ2は、「H」(0V)と「L1」(−3.3V)との2つの電位を有する信号である。そして、第1転送信号φ1及び第2転送信号φ2は、連続する2つの期間T(例えば、期間T(1)と期間T(2))を単位として波形が繰り返される。以下では、「H」(0V)及び「L1」(−3.3V)を、「H」及び「L1」と省略する場合がある。   The first transfer signals φ1 and φ2 transmitted to the φ1 terminal (see FIGS. 5 and 6) and the second transfer signal φ2 transmitted to the φ2 terminals (see FIGS. 5 and 6) are “H” (0 V) and “L1”. Signal having two potentials (“-3.3 V”). The waveforms of the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 are repeated in units of two consecutive periods T (for example, period T (1) and period T (2)). In the following, “H” (0 V) and “L1” (−3.3 V) may be abbreviated as “H” and “L1”.

第1転送信号φ1は、期間T(1)の開始時刻bで「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行し、時刻fで「L1」から「H」に移行する。そして、期間T(2)の終了時刻iにおいて、「H」から「L1」に移行する。
第2転送信号φ2は、期間T(1)の開始時刻bにおいて「H」(0V)であって、時刻eで「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行する。そして、期間T(2)の終了時刻i後の時刻jにおいて「L1」から「H」に移行する。
第1転送信号φ1と第2転送信号φ2とを比較すると、第2転送信号φ2は、第1転送信号φ1を時間軸上で期間T後ろにずらしたものに当たる。一方、第2転送信号φ2は、期間T(1)において、破線で示す波形及び期間T(2)での波形が、期間T(3)以降において繰り返す。第2転送信号φ2の期間T(1)の波形が期間T(3)以降と異なるのは、期間T(1)は発光装置65が動作を開始する期間であるためである。
The first transfer signal φ1 shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V) at start time b of period T (1), and shifts from “L1” to “H” at time f. . Then, at the end time i of the period T (2), the state transitions from “H” to “L1”.
The second transfer signal φ2 is “H” (0 V) at the start time b of the period T (1), and shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V) at time e. Then, at time j after the end time i of the period T (2), the state changes from “L1” to “H”.
When the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 are compared, the second transfer signal φ2 corresponds to the first transfer signal φ1 shifted behind the period T on the time axis. On the other hand, in the second transfer signal φ2, the waveform indicated by the broken line and the waveform in the period T (2) in the period T (1) are repeated after the period T (3). The waveform of the period T (1) of the second transfer signal φ2 is different from that of the period T (3) or later, because the period T (1) is a period in which the light emitting device 65 starts operation.

第1転送信号φ1と第2転送信号φ2との一組の転送信号は、後述するように、転送サイリスタTのオン状態を番号順に転送(伝播)させることにより、オン状態の転送サイリスタTと同じ番号のレーザダイオードLDを、点灯(発光)又は非点灯(非発光)の制御(点灯制御)の対象として指定する。   The pair of transfer signals of the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 is the same as the transfer thyristor T in the on state by transferring (propagating) the on state of the transfer thyristor T in order of numbers as described later. The laser diode LD of the number is designated as a target of lighting (emission) or non-lighting (non-emission) control (lighting control).

次に、発光チップC1のφI端子に送信される点灯信号φI1について説明する。なお、他の発光チップC2〜C40には、それぞれ点灯信号φI2〜φI40が送信される。点灯信号φI1は、「H」(0V)と「L2」(−5V)との2つの電位を有する信号である。以下では、「H」(0V)及び「L2」(−5V)を、「H」及び「L2」と省略する場合がある。
ここでは、発光チップC1のレーザダイオードLD1に対する点灯制御の期間T(1)において、点灯信号φI1を説明する。点灯信号φI1は、期間T(1)の開始時刻bにおいて「H」(0V)であって、時刻cで「H」(0V)から「L2」(−5V)に移行する。そして、時刻dで「L2」から「H」に移行し、時刻eにおいて「H」を維持する。
Next, the lighting signal φI1 transmitted to the φI terminal of the light emitting chip C1 will be described. The lighting signals φI2 to φI40 are transmitted to the other light emitting chips C2 to C40, respectively. The lighting signal φI1 is a signal having two potentials of “H” (0 V) and “L2” (−5 V). Below, "H" (0 V) and "L2" (-5 V) may be abbreviated as "H" and "L2".
Here, the lighting signal φI1 will be described in a period T (1) of lighting control of the laser diode LD1 of the light emitting chip C1. The lighting signal φI1 is “H” (0 V) at the start time b of the period T (1), and shifts from “H” (0 V) to “L2” (−5 V) at time c. Then, at time d, "L2" shifts to "H", and at time e, "H" is maintained.

図4、図5、図6、図7を参照しつつ、図9に示したタイミングチャートにしたがって、発光装置65及び発光チップC1の動作を説明する。なお、以下では、レーザダイオードLD1、LD2を点灯制御する期間T(1)、T(2)について説明する。   The operations of the light emitting device 65 and the light emitting chip C1 will be described according to the timing chart shown in FIG. 9 with reference to FIGS. 4, 5, 6 and 7. In the following, periods T (1) and T (2) in which the laser diodes LD1 and LD2 are controlled to light will be described.

(1)時刻a
<発光装置65>
時刻aにおいて、発光装置65の信号発生回路110の基準電位供給部160は、基準電位Vsubを「H」(0V)に設定する。電源電位供給部170は、電源電位Vgaを「L1」(−3.3V)に設定する。すると、発光装置65の回路基板62上の電源ライン200aは基準電位Vsubの「H」(0V)になり、発光チップC1〜C40のそれぞれのVsub端子は「H」になる(図4参照)。
同様に、電源ライン200bは電源電位Vgaの「L1」(−3.3V)になり、発光チップC1〜C40のそれぞれのVga端子は「L1」になる(図4参照)。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれの電源線71は「L1」になる(図5参照)。
(1) Time a
<Light Emitting Device 65>
At time a, the reference potential supply unit 160 of the signal generation circuit 110 of the light emitting device 65 sets the reference potential Vsub to “H” (0 V). Power supply potential supply unit 170 sets power supply potential Vga to “L1” (−3.3 V). Then, the power supply line 200a on the circuit substrate 62 of the light emitting device 65 becomes "H" (0 V) of the reference potential Vsub, and the Vsub terminals of the light emitting chips C1 to C40 become "H" (see FIG. 4).
Similarly, the power supply line 200b becomes "L1" (-3.3 V) of the power supply potential Vga, and the Vga terminals of the light emitting chips C1 to C40 become "L1" (see FIG. 4). As a result, the power supply lines 71 of the light emitting chips C1 to C40 become “L1” (see FIG. 5).

そして、信号発生回路110の転送信号発生部120は第1転送信号φ1、第2転送信号φ2をそれぞれ「H」(0V)に設定する。すると、第1転送信号ライン201及び第2転送信号ライン202が「H」になる(図4参照)。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれのφ1端子及びφ2端子が「H」になる。電流制限抵抗R1を介してφ1端子に接続されている第1転送信号線72の電位も「H」になり、電流制限抵抗R2を介してφ1端子に接続されている第2転送信号線73も「H」になる(図5参照)。   Then, the transfer signal generation unit 120 of the signal generation circuit 110 sets the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 to “H” (0 V). Then, the first transfer signal line 201 and the second transfer signal line 202 become “H” (see FIG. 4). As a result, the φ1 terminal and the φ2 terminal of each of the light emitting chips C1 to C40 become “H”. The potential of the first transfer signal line 72 connected to the φ1 terminal through the current limiting resistor R1 also becomes “H”, and the second transfer signal line 73 connected to the φ1 terminal through the current limiting resistor R2 is also It becomes "H" (see FIG. 5).

さらに、信号発生回路110の点灯信号発生部140は、点灯信号φI1〜φI40をそれぞれ「H」(0V)に設定する。すると、点灯信号ライン204−1〜204−40が「H」になる(図4参照)。これにより、発光チップC1〜C40のそれぞれのφI端子が、電流制限抵抗RIを介して「H」になり、φI端子に接続された点灯信号線75も「H」(0V)になる(図5参照)。   Furthermore, the lighting signal generation unit 140 of the signal generating circuit 110 sets the lighting signals φI1 to φI40 to “H” (0 V). Then, the lighting signal lines 204-1 to 204-40 become "H" (see FIG. 4). As a result, each φI terminal of the light emitting chips C1 to C40 becomes “H” via the current limiting resistance RI, and the lighting signal line 75 connected to the φI terminal also becomes “H” (0 V) (FIG. 5) reference).

<発光チップC1>
転送サイリスタTのアノード(pアノード層85)は、基板80の裏面に設けられた裏面電極91を介して、「H」(0V)に設定されたVsub端子に接続されている(図6参照)。
<Light-emitting chip C1>
The anode (p anode layer 85) of the transfer thyristor T is connected to the Vsub terminal set to “H” (0 V) via the back surface electrode 91 provided on the back surface of the substrate 80 (see FIG. 6). .

奇数番号の転送サイリスタT1、T3、T5、…のそれぞれのカソード(nカソード層88)は、nオーミック電極(転送サイリスタT1では、nオーミック電極323)を介して、第1転送信号線72の「H」(0V)に設定されている。偶数番号の転送サイリスタT2、T4、T6、…のそれぞれのカソード(nカソード層88)は、nオーミック電極を介して、第2転送信号線73の「H」(0V)に設定されている。よって、転送サイリスタTは、アノード及びカソードがともに「H」(0V)となり、オフ状態にある。   The respective cathodes (n cathode layers 88) of the odd-numbered transfer thyristors T1, T3, T5,... Are connected to the first transfer signal line 72 via n ohmic electrodes (n ohmic electrodes 323 in the transfer thyristor T1). It is set to “H” (0 V). The cathode (n cathode layer 88) of each of the even-numbered transfer thyristors T2, T4, T6,... Is set to “H” (0 V) of the second transfer signal line 73 via the n ohmic electrode. Therefore, the transfer thyristor T has both the anode and the cathode at “H” (0 V), and is in the off state.

レーザダイオードLDのアノード(pアノード(クラッド)層81)は、基板80の裏面に設けられた裏面電極91を介して、「H」(0V)に設定されたVsub端子に接続されている(図6参照)。一方、設定サイリスタSのカソード(nカソード層88)は、nオーミック電極321を介して点灯信号線75に接続され、「H」(0V)に設定されている。よって、直列接続されたレーザダイオードLD及び設定サイリスタSのそれぞれは、アノード及びカソードがともに「H」(0V)となり、オフ状態にある。   The anode (p anode (cladding) layer 81) of the laser diode LD is connected to the Vsub terminal set to “H” (0 V) via the back surface electrode 91 provided on the back surface of the substrate 80 (see FIG. 6). On the other hand, the cathode (n cathode layer 88) of the setting thyristor S is connected to the lighting signal line 75 through the n ohmic electrode 321, and is set to "H" (0 V). Therefore, in each of the laser diode LD and the setting thyristor S connected in series, the anode and the cathode both become “H” (0 V) and are in the off state.

ゲートGt1は、前述したように、スタートダイオードSDのカソードに接続されている。ゲートGt1は、電源線抵抗Rg1を介して、電源電位Vga(「L1」(−3.3V))の電源線71に接続されている。そして、スタートダイオードSDのアノードは、第2転送信号線73の「H」(0V)に設定されている。よって、スタートダイオードSDは順バイアスとなり、スタートダイオードSDのカソード(ゲートGt1)は、スタートダイオードSDのアノードの電位(「H」(0V))からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値(−1.5V)になる。また、ゲートGt1が−1.5Vになると、結合ダイオードD1は、アノード(ゲートGt1)が−1.5Vで、カソードが電源線抵抗Rg2を介して電源線71(「L1」(−3.3V))に接続されているので、順バイアスになる。よって、ゲートGt2の電位は、ゲートGt1の電位(−1.5V)からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた−3Vになる。さらに、結合ダイオードD2は、アノード(ゲートGt1)が−3Vで、カソードが電源線抵抗Rg2を介して電源線71(「L1」(−3.3V))に接続されている。しかし、電位差が−0.3Vと順方向電位Vd(1.5V)より絶対値において小さいので、ゲートGt3の電位は、電源電位Vga(「L1」(−3.3V))になる。つまり、3以上の番号のゲートGtには、スタートダイオードSDのアノードが「H」(0V)の第2転送信号線73に接続されていることの影響は及ばず、これらのゲートGtの電位は、電源線71の電位である電源電位Vga(「L1」(−3.3V))になっている。   The gate Gt1 is connected to the cathode of the start diode SD, as described above. The gate Gt1 is connected to the power supply line 71 of the power supply potential Vga ("L1" (-3.3 V)) through the power supply line resistance Rg1. The anode of the start diode SD is set to “H” (0 V) of the second transfer signal line 73. Therefore, the start diode SD is forward biased, and the cathode (gate Gt1) of the start diode SD changes from the potential ("H" (0 V)) of the anode of the start diode SD to the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction. It becomes the subtracted value (-1.5 V). Also, when the gate Gt1 becomes -1.5 V, the coupling diode D1 has the anode (gate Gt1) at -1.5 V and the cathode at the power supply line 71 ("L1" (-3.3 V) via the power supply line resistance Rg2. Because it is connected to), it becomes forward bias. Therefore, the potential of the gate Gt2 is −3 V obtained by subtracting the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction from the potential (−1.5 V) of the gate Gt1. Further, the coupling diode D2 has an anode (gate Gt1) of -3 V and a cathode connected to the power supply line 71 ("L1" (-3.3 V)) via the power supply line resistance Rg2. However, since the potential difference is -0.3 V, which is smaller than the forward potential Vd (1.5 V) in absolute value, the potential of the gate Gt3 becomes the power supply potential Vga ("L1" (-3.3 V)). That is, the gate Gt of three or more numbers is not affected by the fact that the anode of the start diode SD is connected to the second transfer signal line 73 of "H" (0 V), and the potentials of these gates Gt are The potential of the power supply line 71 is the power supply potential Vga ("L1" (-3.3 V)).

なお、ゲートGtはゲートGsであるので、ゲートGsの電位は、ゲートGtの電位と同じである。よって、転送サイリスタT、設定サイリスタSのしきい電圧は、ゲートGt(ゲートGs)の電位からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた値となる。すなわち、転送サイリスタT1、設定サイリスタS1のしきい電圧は−3V、転送サイリスタT2、設定サイリスタS2のしきい電圧は−4.5V、転送サイリスタT3、番号が3以上の転送サイリスタT、設定サイリスタSのしきい電圧は−4.8Vとなっている。   Since the gate Gt is the gate Gs, the potential of the gate Gs is the same as the potential of the gate Gt. Therefore, the threshold voltage of the transfer thyristor T and the setting thyristor S is a value obtained by subtracting the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction from the potential of the gate Gt (gate Gs). That is, the threshold voltage of the transfer thyristor T1 and the setting thyristor S1 is -3 V, the transfer thyristor T2 and the threshold voltage of the setting thyristor S2 are -4.5 V, the transfer thyristor T3, the transfer thyristor T having a number of 3 or more, and the setting thyristor S The threshold voltage is -4.8V.

(2)時刻b
図9に示す時刻bにおいて、第1転送信号φ1が、「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行する。これにより発光装置65は、動作を開始する。
第1転送信号φ1が「H」から「L1」に移行すると、φ1端子及び電流制限抵抗R1を介して、第1転送信号線72の電位が、「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行する。すると、転送サイリスタT1のカソードが「L1」となり、転送サイリスタT1のアノードとカソードとの間に−3.3Vが印加される。転送サイリスタT1は、しきい電圧が−3Vであるので、ターンオンする。転送サイリスタT1がターンオンすることで、第1転送信号線72の電位は、転送サイリスタT1のアノードの電位(「H」(0V))からpn接合の順方向電位Vd(1.5V)を引いた−1.5Vに近い電位(絶対値が1.5Vより大きい負の電位)になる。ここでは、第1転送信号線72の電位は、−1.5Vになるとして説明する。
(2) Time b
At time b shown in FIG. 9, the first transfer signal φ1 shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V). Thereby, the light emitting device 65 starts operation.
When the first transfer signal φ1 shifts from “H” to “L1”, the potential of the first transfer signal line 72 changes from “H” (0 V) to “L1” (−) through the φ1 terminal and the current limiting resistor R1. Transition to 3.3V). Then, the cathode of the transfer thyristor T1 becomes "L1", and -3.3 V is applied between the anode and the cathode of the transfer thyristor T1. The transfer thyristor T1 is turned on because the threshold voltage is −3V. As the transfer thyristor T1 is turned on, the potential of the first transfer signal line 72 is obtained by subtracting the forward potential Vd (1.5 V) of the pn junction from the potential (“H” (0 V)) of the anode of the transfer thyristor T1. It becomes a potential close to -1.5 V (a negative potential whose absolute value is greater than 1.5 V). Here, the potential of the first transfer signal line 72 will be described as being -1.5V.

なお、番号が3以上の奇数番号の転送サイリスタTは、しきい電圧が−4.8Vである。番号が3以上の奇数番号の転送サイリスタTに印加される電圧(第1転送信号線72の電位)は、−1.5Vになるので、番号が3以上の奇数番号の転送サイリスタTはターンオンしない。
一方、偶数番号の転送サイリスタTは、第2転送信号φ2が「H」(0V)であって、カソードが接続された第2転送信号線73が「H」(0V)であるのでターンオンできない。
In addition, the threshold voltage of the transfer thyristor T having an odd number of 3 or more is -4.8V. The voltage (potential of the first transfer signal line 72) applied to the odd-numbered transfer thyristors T whose number is 3 or more is -1.5 V, so the odd-numbered transfer thyristors T whose number is 3 or more do not turn on .
On the other hand, the even-numbered transfer thyristors T can not be turned on because the second transfer signal φ2 is “H” (0 V) and the second transfer signal line 73 to which the cathode is connected is “H” (0 V).

転送サイリスタT1がターンオンすると、ゲートGt1(ゲートGs1)の電位は、転送サイリスタT1のアノードの電位である「H」(0V)になる。そして、ゲートGt2(ゲートGs2)の電位が−1.5V、ゲートGt3(ゲートGs3)の電位が−3V、番号が4以上のゲートGt(ゲートGs)の電位が電源電位Vgaの「L1」(−3.3V)になる。
ゲートGs1の電位が「H」(0V)になると、設定サイリスタS1のしきい電圧が−1.5Vとなる。また、転送サイリスタT2、設定サイリスタS2のしきい電圧が−3V、転送サイリスタT3、設定サイリスタS3のしきい電圧が−4.5V、番号が4以上の転送サイリスタT、設定サイリスタSのしきい電圧が−4.8Vになる。
When the transfer thyristor T1 is turned on, the potential of the gate Gt1 (gate Gs1) becomes “H” (0 V) which is the potential of the anode of the transfer thyristor T1. Then, the potential of the gate Gt2 (gate Gs2) is −1.5 V, the potential of the gate Gt3 (gate Gs3) is −3 V, and the potential of the gate Gt (gate Gs) whose number is 4 or more is “L1” (power potential Vga) -3.3V).
When the potential of the gate Gs1 becomes “H” (0 V), the threshold voltage of the setting thyristor S1 becomes −1.5 V. The threshold voltage of the transfer thyristor T2 and the setting thyristor S2 is -3 V, the threshold voltage of the transfer thyristor T3 and the setting thyristor S3 is -4.5 V, and the threshold voltage of the transfer thyristor T and the setting thyristor S is 4 or more. Becomes -4.8V.

しかし、第1転送信号線72は、オン状態の転送サイリスタT1により−1.5Vになっているので、オフ状態の奇数番号の転送サイリスタTはターンオンしない。第2転送信号線73は、「H」(0V)であるので、偶数番号の転送サイリスタTはターンオンしない。点灯信号線75は「H」(0V)であるので、いずれのレーザダイオードLDも点灯しない。   However, since the first transfer signal line 72 is set to -1.5 V by the on-state transfer thyristor T1, the odd-numbered transfer thyristors T in the off state are not turned on. Since the second transfer signal line 73 is “H” (0 V), the even-numbered transfer thyristors T are not turned on. Since the lighting signal line 75 is "H" (0 V), none of the laser diodes LD are lit.

時刻bの直後(ここでは、時刻bにおける信号の電位の変化によってサイリスタなどの変化が生じた後、定常状態になった時をいう。他の場合も同様である。)において、転送サイリスタT1がオン状態にあって、他の転送サイリスタT、設定サイリスタS、レーザダイオードLDはオフ状態にある。   Immediately after time b (in this case, a change in the potential of the signal at time b causes a change in the thyristor or the like and then a steady state is obtained. The same applies to the other cases). In the on state, the other transfer thyristors T, the setting thyristors S, and the laser diode LD are in the off state.

(3)時刻c
時刻cにおいて、点灯信号φI1が「H」(0V)から「L2」(−5V)に移行する。
点灯信号φI1が「H」から「L2」に移行すると、電流制限抵抗RI及びφI端子を介して、点灯信号線75が「H」(0V)から「L2」(−5V)に移行する。すると、レーザダイオードLDに−1.7Vが印加されるため、設定サイリスタS1に−3.3Vが印加される。すると、しきい電圧が−1.5Vである設定サイリスタS1がターンオンする。これにより、設定サイリスタS1と直列接続されたレーザダイオードLD1が点灯(発光)する。そして、点灯信号線75の電位が−3.2Vに近い電位になる。ここでは、点灯信号線75の電位が−3.2Vになるとする。なお、設定サイリスタS2はしきい電圧が−3Vである。しかし、レーザダイオードLD2に−1.7Vが印加されるので、設定サイリスタS2に印加される電圧は−1.5Vになる。よって、設定サイリスタS2はターンオンしない。
時刻cの直後において、転送サイリスタT1、設定サイリスタS1がオン状態にあって、レーザダイオードLD1が点灯(発光)している。
(3) Time c
At time c, the lighting signal φI1 shifts from “H” (0 V) to “L2” (−5 V).
When the lighting signal φI1 shifts from “H” to “L2”, the lighting signal line 75 shifts from “H” (0 V) to “L2” (−5 V) via the current limiting resistors RI and φI terminals. Then, since -1.7 V is applied to the laser diode LD, -3.3 V is applied to the setting thyristor S1. Then, the setting thyristor S1 whose threshold voltage is −1.5 V is turned on. As a result, the laser diode LD1 connected in series with the setting thyristor S1 is lit (emitted). Then, the potential of the lighting signal line 75 becomes a potential close to -3.2V. Here, it is assumed that the potential of the lighting signal line 75 is −3.2V. The setting thyristor S2 has a threshold voltage of -3V. However, since -1.7V is applied to the laser diode LD2, the voltage applied to the setting thyristor S2 is -1.5V. Thus, the setting thyristor S2 is not turned on.
Immediately after time c, the transfer thyristor T1 and the setting thyristor S1 are in the on state, and the laser diode LD1 is lit (emit light).

(4)時刻d
時刻dにおいて、点灯信号φI1が「L2」(−5V)から「H」(0V)に移行する。
点灯信号φI1が「L2」から「H」に移行すると、電流制限抵抗RI及びφI端子を介して、点灯信号線75の電位が−3.2Vから「H」(0V)に移行する。すると、設定サイリスタS1及びレーザダイオードLD1のそれぞれのカソード及びアノードが「H」(0V)になって、設定サイリスタS1がターンオフするとともに、レーザダイオードLD1が消灯する(非点灯(非発光)になる)。レーザダイオードLD1の点灯期間は、点灯信号φI1が「H」から「L2」に移行した時刻cから、点灯信号φI1が「L2」から「H」に移行する時刻dまでの、点灯信号φI1が「L2」である期間となる。
時刻dの直後において、転送サイリスタT1がオン状態にある。
(4) Time d
At time d, the lighting signal φI1 shifts from “L2” (−5 V) to “H” (0 V).
When the lighting signal φI1 shifts from “L2” to “H”, the potential of the lighting signal line 75 shifts from −3.2 V to “H” (0 V) through the current limiting resistors RI and φI terminals. Then, the cathode and the anode of each of the setting thyristor S1 and the laser diode LD1 turn to "H" (0 V), and the setting thyristor S1 is turned off and the laser diode LD1 is turned off . During the lighting period of the laser diode LD1, the lighting signal .phi.I1 is "d" from time c when the lighting signal .phi.I1 shifts from "H" to "L2" to It is a period of "L2".
Immediately after time d, the transfer thyristor T1 is in the on state.

(5)時刻e
時刻eにおいて、第2転送信号φ2が「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行する。ここで、レーザダイオードLD1を点灯制御する期間T(1)が終了し、レーザダイオードLD2を点灯制御する期間T(2)が開始する。
第2転送信号φ2が「H」から「L1」に移行すると、φ2端子を介して第2転送信号線73の電位が「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行する。前述したように、転送サイリスタT2は、しきい電圧が−3Vであるので、ターンオンする。
これにより、ゲートGt2(ゲートGs2)の電位が「H」(0V)、ゲートGt3(ゲートGs3)の電位が−1.5V、ゲートGt4(ゲートGs4)の電位が−3V、番号が5以上のゲートGt(ゲートGs)の電位が「L1」(−3.3V)になる。
時刻eの直後において、転送サイリスタT1、T2がオン状態にある。
(5) Time e
At time e, the second transfer signal φ2 shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V). Here, the period T (1) for controlling the lighting of the laser diode LD1 ends, and the period T (2) for controlling the lighting of the laser diode LD2 starts.
When the second transfer signal φ2 shifts from “H” to “L1”, the potential of the second transfer signal line 73 shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V) via the φ2 terminal. . As described above, the transfer thyristor T2 is turned on because the threshold voltage is −3V.
Thus, the potential of the gate Gt2 (gate Gs2) is “H” (0 V), the potential of the gate Gt3 (gate Gs3) is −1.5 V, the potential of the gate Gt4 (gate Gs4) is −3 V, and the number is 5 or more. The potential of the gate Gt (gate Gs) becomes “L1” (−3.3 V).
Immediately after time e, the transfer thyristors T1 and T2 are in the on state.

(6)時刻f
時刻fにおいて、第1転送信号φ1が「L1」(−3.3V)から「H」(0V)に移行する。
第1転送信号φ1が「L1」から「H」に移行すると、φ1端子を介して第1転送信号線72の電位が「L1」から「H」に移行する。すると、オン状態の転送サイリスタT1は、アノード及びカソードがともに「H」(0V)になって、ターンオフする。
すると、ゲートGt1(ゲートGs1)の電位は、電源線抵抗Rg1を介して、電源線71の電源電位Vga(「L1」(−3.3V))に向かって変化する。これにより、結合ダイオードD1が電流の流れない方向に電位が加えられた状態(逆バイアス)になる。よって、ゲートGt2(ゲートGs2)が「H」(0V)である影響は、ゲートGt1(ゲートGs1)には及ばなくなる。すなわち、逆バイアスの結合ダイオードDで接続されたゲートGtを有する転送サイリスタTは、しきい電圧が−4.8Vになって、第1転送信号φ1又は第2転送信号φ2が「L1」(−3.3V)になっても、ターンオンしない。
時刻fの直後において、転送サイリスタT2がオン状態にある。
(6) Time f
At time f, the first transfer signal φ1 shifts from “L1” (−3.3 V) to “H” (0 V).
When the first transfer signal φ1 shifts from “L1” to “H”, the potential of the first transfer signal line 72 shifts from “L1” to “H” via the φ1 terminal. Then, both the anode and the cathode of the transfer thyristor T1 in the on state become “H” (0 V) and are turned off.
Then, the potential of the gate Gt1 (gate Gs1) changes toward the power supply potential Vga (“L1” (−3.3 V)) of the power supply line 71 via the power supply line resistance Rg1. As a result, a potential is applied (reverse bias) in the direction in which the coupling diode D1 does not flow current. Therefore, the influence that the gate Gt2 (gate Gs2) is "H" (0 V) does not affect the gate Gt1 (gate Gs1). That is, in the transfer thyristor T having the gate Gt connected by the reverse bias coupling diode D, the threshold voltage becomes −4.8 V, and the first transfer signal φ1 or the second transfer signal φ2 is “L1” (− Even if it becomes 3.3V, it does not turn on.
Immediately after time f, the transfer thyristor T2 is in the on state.

(7)その他
時刻gにおいて、点灯信号φI1が「H」(0V)から「L2」(−5V)に移行すると、時刻cでのレーザダイオードLD1及び設定サイリスタS1と同様に、設定サイリスタS2がターンオンして、レーザダイオードLD2が点灯(発光)する。
そして、時刻hにおいて、点灯信号φI1が「L2」(−5V)から「H」(0V)に移行すると、時刻dでのレーザダイオードLD1及び設定サイリスタS1と同様に、設定サイリスタS2がターンオフして、レーザダイオードLD2が消灯する。
さらに、時刻iにおいて、第1転送信号φ1が「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行すると、時刻bでの転送サイリスタT1又は時刻eでの転送サイリスタT2と同様に、しきい電圧が−3Vの転送サイリスタT3がターンオンする。時刻iで、レーザダイオードLD2を点灯制御する期間T(2)が終了し、レーザダイオードLD3を点灯制御する期間T(3)が開始する。
以降は、これまで説明したことの繰り返しとなる。
(7) Others At time g, when the lighting signal φI1 shifts from “H” (0 V) to “L2” (−5 V), the setting thyristor S2 is turned on similarly to the laser diode LD1 and setting thyristor S1 at time c. Then, the laser diode LD2 lights up (emits light).
When the lighting signal φI1 shifts from “L2” (−5 V) to “H” (0 V) at time h, the setting thyristor S2 is turned off as in the case of the laser diode LD1 and setting thyristor S1 at time d. , The laser diode LD2 is turned off.
Furthermore, when the first transfer signal φ1 shifts from “H” (0 V) to “L1” (−3.3 V) at time i, it is similar to the transfer thyristor T1 at time b or the transfer thyristor T2 at time e. The transfer thyristor T3 having a threshold voltage of -3 V is turned on. At time i, the period T (2) for controlling the lighting of the laser diode LD2 ends, and the period T (3) for controlling the lighting of the laser diode LD3 starts.
The following is a repetition of what has been described.

なお、レーザダイオードLDを点灯(発光)させないで、非点灯(非発光)のままとするときは、図9のレーザダイオードLD4を点灯制御する期間T(4)における時刻kから時刻lに示す点灯信号φI1のように、点灯信号φIを「H」(0V)のままとすればよい。このようにすることで、設定サイリスタS4のしきい電圧が−1.5Vであっても、設定サイリスタS4はターンオンせず、レーザダイオードLD4は非点灯(非発光)のままとなる。   When the laser diode LD is not lighted (emitted) and kept non-lighted (not lighted), the lighting shown from time k to time l in the period T (4) in which the laser diode LD4 in FIG. 9 is lighted is controlled. As with the signal φI1, the lighting signal φI may be kept at “H” (0 V). By doing this, even if the threshold voltage of the setting thyristor S4 is -1.5 V, the setting thyristor S4 is not turned on, and the laser diode LD4 remains unlit (not emitting light).

以上説明したように、転送サイリスタTのゲートGtは結合ダイオードDによって相互に接続されている。よって、ゲートGtの電位が変化すると、電位が変化したゲートGtに、順バイアスの結合ダイオードDを介して接続されたゲートGtの電位が変化する。これにより、電位が変化したゲートを有する転送サイリスタTのしきい電圧が変化する。転送サイリスタTは、しきい電圧が−3.3V以上(絶対値で以下である負の値)と、第1転送信号φ1又は第2転送信号φ2が「H」(0V)から「L1」(−3.3V)に移行するタイミングにおいてターンオンする。
そして、転送サイリスタTがオン状態になると、ゲートGtの電位は0Vになる。これにより、ゲートGtにゲートGsが接続された設定サイリスタSは、しきい電圧が−1.5Vとなる。よって、点灯信号φIが「H」(0V)から「L2」(−5V)に移行すると、設定サイリスタSは、アノードとカソード間に−3.3Vが印加されて、ターンオンする。そして、設定サイリスタSに直列接続されたレーザダイオードLDが点灯(発光)する。
As described above, the gates Gt of the transfer thyristors T are mutually connected by the coupling diode D. Therefore, when the potential of the gate Gt changes, the potential of the gate Gt connected to the gate Gt whose potential has changed via the forward-biased coupling diode D changes. Thereby, the threshold voltage of the transfer thyristor T having the gate whose potential has changed is changed. In the transfer thyristor T, the threshold voltage is −3.3 V or more (absolute value is a negative value below), and the first transfer signal φ1 or the second transfer signal φ2 is “H” (0 V) to “L1” ( Turn on at the timing of transition to −3.3 V).
Then, when the transfer thyristor T is turned on, the potential of the gate Gt becomes 0V. As a result, in the setting thyristor S whose gate Gt is connected to the gate Gt, the threshold voltage becomes -1.5V. Therefore, when the lighting signal φI shifts from “H” (0 V) to “L2” (−5 V), the setting thyristor S is applied with −3.3 V between the anode and the cathode and turned on. Then, the laser diode LD connected in series to the setting thyristor S lights up (emits light).

すなわち、転送サイリスタTはオン状態になることで、設定サイリスタSをオン状態への移行が可能な状態にする。つまり、転送サイリスタTはオン状態になることで、点灯制御の対象であるレーザダイオードLDを指定する。そして、点灯信号φIが「L2」(−5V)となると、点灯制御の対象であるレーザダイオードLDに直列接続された設定サイリスタSがターンオンするとともに、レーザダイオードLDが点灯(発光)する。
なお、点灯信号φIが「H」(0V)に維持されると、設定サイリスタSをオフ状態に維持するとともに、レーザダイオードLDを非点灯(非発光)に維持する。すなわち、点灯信号φIは、レーザダイオードLDの点灯/非点灯を設定する。
このように、画像データに応じて点灯信号φIを設定して、各レーザダイオードLDの点灯又は非点灯を制御する。
That is, when the transfer thyristor T is turned on, the setting thyristor S can be shifted to the on state. That is, when the transfer thyristor T is turned on, the laser diode LD to be subjected to lighting control is designated. Then, when the lighting signal φI becomes “L2” (−5 V), the setting thyristor S connected in series to the laser diode LD to be subjected to lighting control is turned on, and the laser diode LD is lit (lighted).
When the lighting signal φI is maintained at “H” (0 V), the setting thyristor S is maintained in the OFF state, and the laser diode LD is maintained in non-lighting (non-emission). That is, the lighting signal φI sets lighting / non-lighting of the laser diode LD.
Thus, the lighting signal φI is set according to the image data to control lighting or non-lighting of each laser diode LD.

(発光チップCの製造方法)
発光チップCの製造方法について説明する。
図10、図11、図12及び図13は、発光チップCの製造方法を説明する図である。図10(a)は、第1積層半導体層形成工程、図10(b)は、第1積層半導体層エッチング工程、図10(c)は、第2積層半導体層形成である。図11(d)は、カソード電極形成工程、図11(e)は、カソード領域形成工程、図11(f)は、アノード電極形成工程、図12(g)は、分離エッチング工程、図12(h)は、電流阻止部形成工程、図12(i)は、保護層形成工程である。図13(j)は、配線形成工程、図13(k)は、裏面電極形成工程、図13(l)は、光出射面形成工程である。
ここでは、図7に示したアイランド301、302の断面図で説明する。これらのアイランドの断面図は、図6(a)のVIB−VIB線での断面図であるが、図6(b)とは逆の−x方向から見た断面図である。なお、アイランド303は、アイランド302と同様であるので省略する。また、不純物の導電型をp、nで表記する。
以下順に説明する。
(Method of manufacturing light emitting chip C)
A method of manufacturing the light emitting chip C will be described.
10, 11, 12 and 13 are diagrams for explaining a method of manufacturing the light emitting chip C. As shown in FIG. 10 (a) is a first laminated semiconductor layer forming step, FIG. 10 (b) is a first laminated semiconductor layer etching step, and FIG. 10 (c) is a second laminated semiconductor layer formation. 11 (d) shows a cathode electrode forming step, FIG. 11 (e) shows a cathode region forming step, FIG. 11 (f) shows an anode electrode forming step, FIG. 12 (g) shows a separation etching step, FIG. h) shows a current blocking portion forming step, and FIG. 12 (i) shows a protective layer forming step. FIG. 13 (j) shows a wiring formation step, FIG. 13 (k) shows a back surface electrode formation step, and FIG. 13 (l) shows a light emitting surface formation step.
Here, it demonstrates with sectional drawing of the island 301,302 shown in FIG. The cross-sectional views of these islands are cross-sectional views taken along the line VIB-VIB in FIG. 6A, but are cross-sectional views seen from the −x direction reverse to FIG. The island 303 is omitted because it is the same as the island 302. Also, the conductivity type of the impurity is denoted by p and n.
These will be described in order.

図10(a)に示す第1積層半導体層形成工程では、p型の基板80上に、pアノード(クラッド)層81、発光層82、nカソード(クラッド)層83、トンネル接合層84及びpアノード層85の一部として機能するpアノード層85pを順にエピタキシャル成長させて、第1積層半導体層を形成する。なお、製造方法を説明する図では、pアノード(クラッド)層81をp、nカソード(クラッド)層83をnと表記する。   In the first laminated semiconductor layer forming step shown in FIG. 10A, the p anode (cladding) layer 81, the light emitting layer 82, the n cathode (cladding) layer 83, the tunnel junction layer 84 and p are formed on the p type substrate 80. The p-anode layer 85p functioning as a part of the anode layer 85 is epitaxially grown in order to form a first stacked semiconductor layer. In the drawings for explaining the manufacturing method, the p anode (cladding) layer 81 is denoted as p, and the n cathode (cladding) layer 83 is denoted as n.

ここでは、基板80は、p型のGaAsを例として説明するが、n型のGaAs、不純物を添加していないイントリンシック(i)のGaAsでもよい。また、InP、GaN、InAs、その他III−V族、II−VI材料からなる半導体基板、サファイア、Si、Geなどでもよい。基板を変更した場合、基板上にモノリシックに積層される材料は、基板の格子定数に略整合(歪構造、歪緩和層、メタモルフィック成長を含む)する材料を用いる。一例として、InAs基板上には、InAs、InAsSb、GaInAsSbなどを使用し、InP基板上にはInP、InGaAsPなどを使用し、GaN基板上又はサファイア基板上には、GaN、AlGaN、InGaNを使用し、Si基板上にはSi、SiGe、GaPなどを使用すればよい。   Here, although the substrate 80 is described using p-type GaAs as an example, n-type GaAs or intrinsic (i) GaAs not doped with impurities may be used. In addition, semiconductor substrates made of InP, GaN, InAs, other III-V, II-VI materials, sapphire, Si, Ge, etc. may be used. When the substrate is changed, the material monolithically stacked on the substrate uses a material that substantially matches (including a strain structure, a strain relaxation layer, and metamorphic growth) the lattice constant of the substrate. As an example, InAs, InAsSb, GaInAsSb or the like is used on an InAs substrate, InP, InGaAsP or the like is used on an InP substrate, and GaN, AlGaN, InGaN is used on a GaN substrate or sapphire substrate. On the Si substrate, Si, SiGe, GaP or the like may be used.

ここでは、電流阻止部β(図6(a)参照)は、Alを含む層を酸化して形成するとする。よって、pアノード(クラッド)層81は、下側pアノード(クラッド)層81a、電流狭窄層81b、上側pアノード(クラッド)層81cを順に積層して構成されている。
pアノード(クラッド)層81の下側pアノード(クラッド)層81a、上側pアノード(クラッド)層81cは、例えば不純物濃度5×1017/cmのp型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
ここでは、電流狭窄層81bは、例えばAlAs又はAlの不純物濃度が高いp型のAlGaAsである。Alが酸化されてAlが形成されることにより、電気抵抗が高くなって、電流経路を狭窄するものであればよい。
Here, the current blocking portion β (see FIG. 6A) is formed by oxidizing a layer containing Al. Therefore, the p-anode (cladding) layer 81 is configured by sequentially laminating a lower p-anode (cladding) layer 81a, a current confinement layer 81b, and an upper p-anode (cladding) layer 81c.
The lower p anode (cladding) layer 81 a and the upper p anode (cladding) layer 81 c of the p anode (cladding) layer 81 are, for example, p-type Al 0.9 GaAs with an impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.
Here, the current confinement layer 81 b is, for example, p-type AlGaAs having a high impurity concentration of AlAs or Al. Any material may be used as long as Al is oxidized to form Al 2 O 3 to increase the electric resistance and narrow the current path.

発光層82は、井戸(ウエル)層と障壁(バリア)層とが交互に積層された量子井戸構図である。井戸層は、例えばGaAs、AlGaAs、InGaAs、GaAsP、AlGaInP、GaInAsP、GaInPなどであり、障壁層は、AlGaAs、GaAs、GaInP、GaInAsPなどである。なお、発光層82は、量子線(量子ワイヤ)や量子箱(量子ドット)であってもよい。   The light emitting layer 82 has a quantum well structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked. The well layer is, for example, GaAs, AlGaAs, InGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaInAsP, GaInP or the like, and the barrier layer is AlGaAs, GaAs, GaInP, GaInAsP or the like. The light emitting layer 82 may be a quantum wire (quantum wire) or a quantum box (quantum dot).

nカソード(クラッド)層83は、例えば不純物濃度5×1017/cmのn型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。 The n cathode (cladding) layer 83 is, for example, n-type Al 0.9 GaAs having an impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.

トンネル接合層84は、n型の不純物を高濃度に添加したn++層84aとn型の不純物を高濃度に添加したp++層84bとの接合で構成されている。n++層84a及びp++層84bは、例えば不純物濃度1×1020/cmと高濃度である。なお、通常の接合の不純物濃度は、1017/cm台〜1018/cm台である。n++層84aとp++層84bとの組み合わせ(以下では、n++層84a/p++層84bで表記する。)は、例えばn++GaInP/p++GaAs、n++GaInP/p++AlGaAs、n++GaAs/p++GaAs、n++AlGaAs/p++AlGaAs、n++InGaAs/p++InGaAs、n++GaInAsP/p++GaInAsP、n++GaAsSb/p++GaAsSbである。なお、組み合わせを相互に変更したものでもよい。 The tunnel junction layer 84 is formed of a junction of an n ++ layer 84 a to which an n-type impurity is heavily doped and a p ++ layer 84 b to which an n-type impurity is heavily doped. n ++ layer 84a and p ++ layer 84b is a high concentration of, for example an impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3. The impurity concentration of the normal junction is 10 17 / cm 3 to 10 18 / cm 3 . The combination (hereinafter, referred to with n ++ layer 84a / p ++ layer 84b.) between the n ++ layer 84a and the p ++ layer 84b is, for example n ++ GaInP / p ++ GaAs, n ++ GaInP / p ++ AlGaAs, n ++ GaAs / p ++ GaAs, n ++ AlGaAs / p ++ AlGaAs, n ++ InGaAs / p ++ InGaAs, n ++ GaInAsP / p ++ GaInAsP, n ++ GaAsSb / p ++ GaAsSb. The combinations may be mutually changed.

pアノード層85の一部であるpアノード層85pは、空気などに触れることで不純物を高濃度に添加したトンネル接合層84が劣化することを抑制するために設けられた保護(キャップ)層である。ここでは、キャップ層としてpアノード層85の一部を用いたが、トンネル接合層84の劣化が抑制されれば、キャップ層を他の材料で構成してもよい。また、キャップ層であるpアノード層85pは、次にpアノード層85が形成される前に除去されてもよい。
pアノード層85pは、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
The p-anode layer 85p, which is a part of the p-anode layer 85, is a protective (cap) layer provided to suppress deterioration of the tunnel junction layer 84 to which impurities are added at high concentration by contact with air or the like. is there. Here, although a part of the p anode layer 85 is used as the cap layer, the cap layer may be made of another material as long as deterioration of the tunnel junction layer 84 is suppressed. Also, the cap layer p anode layer 85p may be removed before the p anode layer 85 is formed next.
The p-anode layer 85p is, for example, p-type Al 0.9 GaAs with an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.

図10(b)に示す第1積層半導体層エッチング工程では、アイランド301(図6(a)、(b)、図7参照)となる部分を残すように、第1積層半導体層を公知のフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを設けた後、第1積層半導体層をエッチングして、基板80の表面を露出させる。なお、基板80の表面を露出させないで、下側pアノード(クラッド)層81aの厚さ方向における一部が残っていてもよい。
このエッチングは、硫酸系のエッチング液(重量比において硫酸:過酸化水素水:水=1:10:300)などを用いたウェットエッチングで行いうる。また、例えば塩化ホウ素などを用いた異方性ドライエッチング(RIE)で行ってもよい。
In the first stacked semiconductor layer etching step shown in FIG. 10 (b), the first stacked semiconductor layer is exposed to a known photo, leaving a portion to be the island 301 (see FIGS. 6 (a) and 6 (b) and FIG. 7). After providing a resist pattern using a lithography technique, the first laminated semiconductor layer is etched to expose the surface of the substrate 80. A portion of the lower p anode (cladding) layer 81 a in the thickness direction may remain without exposing the surface of the substrate 80.
This etching can be performed by wet etching using a sulfuric acid-based etching solution (sulfuric acid: hydrogen peroxide water: water = 1: 10: 300 in weight ratio) or the like. Alternatively, anisotropic dry etching (RIE) using, for example, boron chloride may be performed.

次に、図10(c)に示す第2積層半導体層形成工程では、第1積層半導体層エッチング工程で残された第1積層半導体層上及び第1積層半導体層のエッチングで露出させた基板80の表面に、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88を順にエピタキシャル成長させて第2積層半導体層を形成する。なお、第1積層半導体層上では、キャップ層として機能するpアノード層85p上にpアノード層85が形成される。そして、pアノード層85pは、pアノード層85と一体となってアノードとして機能する。以下では、pアノード層85pを含めてpアノード層85と表記する。   Next, in the second stacked semiconductor layer forming step shown in FIG. 10C, the substrate 80 exposed by etching the first stacked semiconductor layer and the first stacked semiconductor layer left in the first stacked semiconductor layer etching step. The p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 are sequentially epitaxially grown on the surface of the second semiconductor layer to form a second stacked semiconductor layer. The p-anode layer 85 is formed on the p-anode layer 85p functioning as a cap layer on the first stacked semiconductor layer. The p-anode layer 85p functions as an anode integrally with the p-anode layer 85. Hereinafter, the p-anode layer 85p and the p-anode layer 85 will be referred to.

pアノード層85は、この層のみでpアノード層85として作用する厚さを有している。pアノード層85は、キャップ層であるpアノード層85pと同じく、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。 The p anode layer 85 has a thickness that acts as the p anode layer 85 only in this layer. The p-anode layer 85 is, for example, p-type Al 0.9 GaAs having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 , like the p-anode layer 85 p which is a cap layer. Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.

nゲート層86は、例えば不純物濃度1×1017/cmのn型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
pゲート層87は、例えば不純物濃度1×1017/cmのp型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
nカソード層88は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
The n gate layer 86 is, for example, n-type Al 0.9 GaAs having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.
The p gate layer 87 is, for example, p-type Al 0.9 GaAs with an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.
The n cathode layer 88 is, for example, n-type Al 0.9 GaAs having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.

第1積層半導体層及び第2積層半導体層は、例えば有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、分子線エピタキシー法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)などによって積層される。   The first stacked semiconductor layer and the second stacked semiconductor layer are stacked by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), or the like.

図11(d)に示すカソード電極形成工程では、nカソード層88上に、nオーミック電極(nオーミック電極321、323、324など)が形成される。
nオーミック電極には、例えばnカソード層88のn型のGaAs系の半導体層とオーミックコンタクトが取りやすいGeを含むAu(AuGe)などが用いられる。
そして、nオーミック電極は、例えばリフトオフ法などにより形成される。
In the cathode electrode forming step shown in FIG. 11D, an n ohmic electrode (n ohmic electrodes 321, 323, 324, etc.) is formed on the n cathode layer 88.
For the n-ohmic electrode, for example, Au (AuGe) containing Ge that can easily make ohmic contact with the n-type GaAs semiconductor layer of the n cathode layer 88 is used.
The n-ohmic electrode is formed by, for example, a lift-off method.

図11(e)に示すカソード領域形成工程では、アイランド301における領域311、アイランド302における領域313、314など(図6(a)参照)においてnカソード層88が残るようにnカソード層88をエッチングする。同様に、アイランド304(図6(a)参照)におけるスタートダイオードSDの領域315にもnカソード層88が残るようにする。これにより、nカソード層88が除去された部分にpゲート層87が露出する(図6(b)、図7参照)。   In the cathode region forming step shown in FIG. 11E, the n cathode layer 88 is etched so that the n cathode layer 88 remains in the region 311 in the island 301, the regions 313, 314 in the island 302, etc. (see FIG. 6A). Do. Similarly, the n cathode layer 88 is left also in the region 315 of the start diode SD in the island 304 (see FIG. 6A). Thus, the p gate layer 87 is exposed at the portion where the n cathode layer 88 is removed (see FIG. 6B, FIG. 7).

図11(f)に示すアノード電極形成工程では、pゲート層87上に、pオーミック電極(pオーミック電極331、332など)が形成される。
pオーミック電極には、例えばpゲート層87などp型のGaAs系の半導体層とオーミックコンタクトが取りやすいZnを含むAu(AuZn)などが用いられる。
そして、pオーミック電極は、例えばリフトオフ法などにより形成される。
In the anode electrode forming step shown in FIG. 11F, p ohmic electrodes (such as p ohmic electrodes 331 and 332) are formed on the p gate layer 87.
For the p-ohmic electrode, for example, Au (AuZn) containing Zn, which easily makes ohmic contact with a p-type GaAs semiconductor layer such as the p gate layer 87, or the like is used.
The p-ohmic electrode is formed by, for example, a lift-off method.

図12(g)に示す分離エッチング工程では、第2積層半導体層を構成するpアノード層85、nゲート層86、pゲート層87及びnカソード層88をエッチングして、アイランド(図6(a)に示すアイランド301、302、303など)に分離する。このエッチングは、図10(b)の第1積層半導体層エッチング工程と同様に行えばよい。この分離エッチング工程におけるエッチングは、メサエッチング又はポストエッチングと呼ばれることがある。   In the separation etching process shown in FIG. 12G, the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 that constitute the second stacked semiconductor layer are etched to form islands (FIG. Into islands 301, 302, 303, etc.). This etching may be performed in the same manner as the first stacked semiconductor layer etching step of FIG. The etching in this separation etching step may be referred to as mesa etching or post etching.

図12(h)における電流阻止部形成工程では、分離エッチング工程において露出した第1積層半導体層のpアノード層81における電流狭窄層81bを側面から酸化して、電流を阻止する電流阻止部βを形成する。酸化されないで残った部分が電流通過部αとなる。
電流狭窄層81bの酸化は、例えば、300〜400℃での水蒸気酸化により、AlAs、AlGaAsなどである電流狭窄層81bのAlを酸化させることで行う。このとき、露出した側面から酸化が進行し、レーザダイオードLDが形成されるアイランド(アイランド301など)の周囲にAlの酸化物であるAlによる電流阻止部βが形成される。そして、電流阻止部β以外の部分が電流通過部αとなる。
In the current blocking portion forming step in FIG. 12H, the current blocking portion β blocking the current by oxidizing the current narrowing layer 81b in the p-anode layer 81 of the first laminated semiconductor layer exposed in the separation etching step Form. The portion left without being oxidized becomes the current passing portion α.
Oxidation of the current confinement layer 81b is performed by, for example, steam oxidation at 300 to 400 ° C. to oxidize Al of the current confinement layer 81b made of AlAs, AlGaAs, or the like. At this time, oxidation proceeds from the exposed side surface, and a current blocking portion β is formed of Al 2 O 3 which is an oxide of Al around the island (such as the island 301) where the laser diode LD is formed. The portion other than the current blocking portion β is the current passing portion α.

なお、電流阻止部βは、AlAsなどのAl組成比が大きい半導体層を用いる代わりに、GaAs、AlGaAsなどの半導体層に水素イオン(H)の打ち込むことで形成してもよい。(Hイオン打ち込み)。つまり、電流狭窄層81bを用いず、下側pアノード(クラッド)層81aと上側pアノード(クラッド)層81cとを分割せずに一体化したpアノード(クラッド)層81を形成し、電流阻止部βとする部分にHを打ち込むことで、不純物が不活性化された電気抵抗の高い電流阻止部βが形成される。 The current blocking portion β may be formed by implanting hydrogen ions (H + ) into a semiconductor layer such as GaAs or AlGaAs instead of using a semiconductor layer having a large Al composition ratio such as AlAs. (H + ion implantation). That is, the p anode (cladding) layer 81 is formed by integrating the lower p anode (cladding) layer 81 a and the upper p anode (cladding) layer 81 c without dividing the current constriction layer 81 b and forming a current blocking By implanting H + into the portion to be the portion β, a current blocking portion β with high electrical resistance in which impurities are inactivated is formed.

図12(i)における保護層形成工程では、例えばSiO、SiON、SiNなどの絶縁性材料によりアイランド(アイランド301、302など)の表面を覆うように、保護層90が形成される。
そして、nオーミック電極(nオーミック電極321、322、323、234など)及びpオーミック電極(pオーミック電極331、333など)上の保護層90にスルーホール(開口)が形成される。
In the protective layer forming step in FIG. 12I, a protective layer 90 is formed so as to cover the surfaces of the islands (islands 301, 302, etc.) with an insulating material such as SiO 2 , SiON, SiN or the like.
Then, through holes (openings) are formed in the protective layer 90 on the n ohmic electrodes (n ohmic electrodes 321, 322, 323, 234, etc.) and the p ohmic electrodes (p ohmic electrodes 331, 333, etc.).

図13(j)における配線形成工程では、保護層90に設けられたスルーホールを介して、nオーミック電極(nオーミック電極321、323、324など)及びpオーミック電極(pオーミック電極331、332など)を接続する配線(電源線71、第1転送信号線72、第2転送信号線73、点灯信号線75など)が形成される。
配線には、Au、Alなどが用いられる。
In the wiring formation step in FIG. 13J, the n-ohmic electrodes (n-ohmic electrodes 321, 323, 324, etc.) and the p-ohmic electrodes (p-ohmic electrodes 331, 332, etc.) through through holes provided in the protective layer 90. Wiring (a power supply line 71, a first transfer signal line 72, a second transfer signal line 73, a lighting signal line 75, etc.) for connecting the
Au, Al or the like is used for the wiring.

図13(k)における裏面電極形成工程では、p型の基板80の裏面に裏面電極91が形成される。
裏面電極91には、p型のGaAs系の半導体層とオーミックコンタクトが取りやすいZnを含むAu(AuZn)などが用いられる。
In the back surface electrode forming step in FIG. 13K, the back surface electrode 91 is formed on the back surface of the p-type substrate 80.
The back electrode 91 is made of, for example, Au (AuZn) containing Zn that can easily form an ohmic contact with the p-type GaAs semiconductor layer.

図13(l)に示す光出射面形成工程では、レーザダイオードLDから光を出射させる光出射面を形成するため、レーザダイオードLDが形成されたアイランド301の部分で、第1積層半導体層及び第2積層半導体層が基板80とともに劈開される。
このときの劈開は、レーザダイオードLDからの光の出射方向に電流阻止部βが含まれないように行われる。
In the light emitting surface forming step shown in FIG. 13L, in order to form a light emitting surface for emitting light from the laser diode LD, the first stacked semiconductor layer and the first stacked semiconductor layer are formed in the portion of the island 301 where the laser diode LD is formed. The two-layered semiconductor layer is cleaved together with the substrate 80.
Cleavage at this time is performed such that the current blocking portion β is not included in the light emission direction from the laser diode LD.

なお、前述したように、光出射面をエッチングで形成してもよい。また、光出射面形成工程を行わないで、発光層82の側面から光を出射させてもよい。   As described above, the light emitting surface may be formed by etching. In addition, light may be emitted from the side surface of the light emitting layer 82 without performing the light emitting surface forming step.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る発光チップCでは、レーザダイオードLDを構成する第1積層半導体層(pアノード層81、発光層82及びnカソード層83)と設定サイリスタS及び転送サイリスタTを構成する第2積層半導体層(pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87及びnカソード層88)とが別に設けられている。そして、第1積層半導体層及び第2積層半導体層は、それぞれに求められる特性に応じて形成される。   As described above, in the light emitting chip C according to the first embodiment, the first stacked semiconductor layers (p anode layer 81, light emitting layer 82, and n cathode layer 83), which constitute the laser diode LD, and the setting thyristor S and A second stacked semiconductor layer (p anode layer 85, n gate layer 86, p gate layer 87 and n cathode layer 88) constituting the transfer thyristor T is separately provided. The first stacked semiconductor layer and the second stacked semiconductor layer are formed in accordance with the characteristics required for each.

つまり、第1の実施の形態では、第1積層半導体層で構成されるレーザダイオードLDにより発光を行わせ、第2積層半導体層で構成される転送サイリスタT及び設定サイリスタSにより駆動するため、発光特性と駆動特性とを別々に(独立して)設定しえる。
設定サイリスタS及び転送サイリスタTは発光することを要しない。よって、レーザダイオードLDを量子井戸構造として発光特性などを向上させるとともに、設定サイリスタS及び転送サイリスタTによる駆動特性などを向上させうる。すなわち、発光部102のレーザダイオードLDと、駆動部101の転送サイリスタT及び設定サイリスタSとを別々に(独立して)設定しうる。これにより、駆動の高速化、光の高出力化、高効率化、低消費電力化、低コスト化などが図れる。
That is, in the first embodiment, light emission is performed by the laser diode LD formed of the first laminated semiconductor layer, and driven by the transfer thyristor T and the setting thyristor S formed of the second laminated semiconductor layer. The characteristics and the drive characteristics can be set separately (independently).
The setting thyristor S and the transfer thyristor T do not need to emit light. Therefore, the laser diode LD can have a quantum well structure to improve the light emission characteristic and the like, and can also improve the drive characteristic and the like of the setting thyristor S and the transfer thyristor T. That is, the laser diode LD of the light emitting unit 102, and the transfer thyristor T and the setting thyristor S of the drive unit 101 can be set separately (independently). As a result, it is possible to realize high-speed driving, high light output, high efficiency, low power consumption, low cost and the like.

これに対して、レーザダイオードLD上に設定サイリスタSを設けず、設定サイリスタSをレーザサイリスタ(発光素子)として使用することがある。
この場合、発光特性と駆動特性とを別々に(独立して)設定しえない。
On the other hand, the setting thyristor S may be used as a laser thyristor (light emitting element) without providing the setting thyristor S on the laser diode LD.
In this case, the light emission characteristic and the drive characteristic can not be set separately (independently).

なお、発光チップCは、転送サイリスタTと設定サイリスタSとにより、レーザダイオードLDを順に点灯させる自己走査型である。これにより、発光チップCに設けられる端子の数が少なくなり、発光チップC及び発光装置65が小型になる。   The light emitting chip C is a self-scanning type in which the laser diode LD is sequentially lighted by the transfer thyristor T and the setting thyristor S. As a result, the number of terminals provided in the light emitting chip C decreases, and the light emitting chip C and the light emitting device 65 become smaller.

図14は、比較のために示す発光チップC′の断面図である。図14は、図7に示した発光チップCの断面図と同様に、アイランド301、302、303を示している。   FIG. 14 is a cross-sectional view of the light emitting chip C ′ shown for comparison. FIG. 14 shows the islands 301, 302, and 303, similarly to the cross-sectional view of the light emitting chip C shown in FIG.

発光チップC′では、転送サイリスタT1の下部にレーザダイオードLDと同じ第1積層半導体層で構成された半導体素子UDが設けられている。このようにすると、図10に示した発光チップCの製造方法において、図10(a)の第1積層半導体層形成工程と、図10(c)に示した第2積層半導体層形成工程とが連続で行え、図10(b)の第1積層半導体層エッチング工程が不要となる。
しかし、転送サイリスタTの下部に半導体素子UDが設けられているため、転送サイリスタTに供給される第1転送信号φ1及び第2転送信号φ2には、点灯信号φIと同じく、「H」(0V)と「L2」(−5V)とを有する信号とすることが必要になってしまう。
In the light emitting chip C ′, the semiconductor element UD formed of the same first laminated semiconductor layer as the laser diode LD is provided below the transfer thyristor T1. By doing this, in the method of manufacturing light emitting chip C shown in FIG. 10, the first laminated semiconductor layer forming step of FIG. 10A and the second laminated semiconductor layer forming step shown in FIG. This can be performed continuously, and the first stacked semiconductor layer etching step of FIG.
However, since the semiconductor element UD is provided below the transfer thyristor T, the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 supplied to the transfer thyristor T are “H” (0 V) as with the lighting signal φI. ) And “L2” (−5 V) are required.

すなわち、第1の実施の形態に係る発光チップCでは、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとは積層して構成しているが、転送サイリスタTは、他の素子と積層していない。これにより、積層されたレーザダイオードLDと設定サイリスタSとに供給される点灯信号φIは、「H」(0V)と「L2」(−5V)とを有する信号であるのに対し、転送サイリスタTに供給される第1転送信号φ1及び第2転送信号φ2は、「H」(0V)と「L1」(−3.3V)とを有する信号でよい。つまり、第1転送信号φ1及び第2転送信号φ2を低電圧化でき、消費電力が低減できる。   That is, in the light emitting chip C according to the first embodiment, the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked, but the transfer thyristor T is not stacked with other elements. Thus, the lighting signal φI supplied to the stacked laser diode LD and the setting thyristor S is a signal having “H” (0 V) and “L2” (−5 V), while the transfer thyristor T is The first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 supplied to the signal may be a signal having “H” (0 V) and “L1” (−3.3 V). That is, the voltage of the first transfer signal φ1 and the second transfer signal φ2 can be lowered, and power consumption can be reduced.

また、第1の実施の形態では、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとを、トンネル接合層84を介して積層している。この場合、レーザダイオードLDがトンネル接合層84において逆バイアスとなるが、トンネル接合層84は、逆バイアス状態であっても、電流が流れる特性を有する。
なお、トンネル接合層84を設けないと、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとの間の接合が逆バイアスになる。このため、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとに電流を流すためには、逆バイアスの接合が降伏する電圧を印加することになる。よって、点灯信号φIの電圧が高くなってしまう。
すなわち、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとをトンネル接合層84を介して積層することで、トンネル接合層84を介さない場合に比べて、点灯信号φIの電圧が低く抑えられる。
In the first embodiment, the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked via the tunnel junction layer 84. In this case, although the laser diode LD is reverse biased in the tunnel junction layer 84, the tunnel junction layer 84 has a characteristic that current flows even in the reverse bias state.
If the tunnel junction layer 84 is not provided, the junction between the laser diode LD and the setting thyristor S is reverse biased. For this reason, in order to flow a current to the laser diode LD and the setting thyristor S, a voltage at which the junction of the reverse bias breaks down is applied. Therefore, the voltage of the lighting signal φI is increased.
That is, by laminating the laser diode LD and the setting thyristor S via the tunnel junction layer 84, the voltage of the lighting signal φI can be suppressed to a low level as compared with the case where the tunnel junction layer 84 is not interposed.

さらに、トンネル接合層84は、前述したように不純物濃度が高い。例えば、トンネル接合層84の不純物濃度は、1019/cmと、他の層の不純物濃度1017〜1018/cmに比べて高い。不純物として用いられるSiは、ベースとなる半導体材料の一例であるGaAsとは、格子定数、結合強度、最外殻電子数などが異なる。よって、トンネル接合層84上に、例えばGaAsなどの半導体層を成長させると欠陥が発生しやすい。欠陥は、不純物濃度が高くなればなるほど、発生確率が上昇する。そして、欠陥は、その上に形成される半導体層に伝播していく。
また、トンネル接合層84のように、不純物濃度を他の層よりも高くするためには、低温成長せざるを得ない。すなわち、成長条件(温度、成長速度、比率)を変えねばならない。このため、トンネル接合層84上に設けられる半導体層は、最適な成長条件からずれてしまう。
この結果、トンネル接合層84上に設けられる半導体層は、欠陥が多く含まれることになる。
Furthermore, the tunnel junction layer 84 has a high impurity concentration as described above. For example, the impurity concentration of the tunnel junction layer 84, and 10 19 / cm 3, higher than the impurity concentration of 10 17 ~10 18 / cm 3 of the other layers. Si used as an impurity is different from GaAs, which is an example of a base semiconductor material, in lattice constant, bond strength, number of outermost electrons, and the like. Therefore, if a semiconductor layer such as GaAs is grown on the tunnel junction layer 84, a defect is likely to occur. The probability of occurrence of defects increases as the impurity concentration increases. Then, the defect propagates to the semiconductor layer formed thereon.
Also, as in the case of the tunnel junction layer 84, low temperature growth must be performed in order to make the impurity concentration higher than that of the other layers. That is, the growth conditions (temperature, growth rate, ratio) must be changed. Therefore, the semiconductor layer provided on the tunnel junction layer 84 deviates from the optimum growth conditions.
As a result, the semiconductor layer provided on the tunnel junction layer 84 contains many defects.

特に、レーザダイオードLDなどの発光素子の発光特性は、半導体層に含まれる欠陥の影響を受けやすい。一方、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は、ターンオンして、レーザダイオードLDや下部ダイオードに電流が供給できればよい。すなわち、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は、欠陥の影響を受けにくい。   In particular, the light emission characteristics of the light emitting element such as the laser diode LD are easily affected by the defects contained in the semiconductor layer. On the other hand, the thyristors (setting thyristors S and transfer thyristors T) may be turned on to supply current to the laser diode LD and the lower diode. That is, the thyristors (setting thyristors S, transfer thyristors T) are less susceptible to defects.

そこで、第1の実施の形態では、基板80上に、レーザダイオードLDを設け、その上に、トンネル接合層84を介して設定サイリスタSを設けるようにしている。これにより、レーザダイオードLDにおける欠陥の発生を抑制し、発光特性が欠陥の影響を受けにくいようにしている。また、設定サイリスタSをエピタキシャル成長させてモノリシックに積層するようにしている。   Therefore, in the first embodiment, the laser diode LD is provided on the substrate 80, and the setting thyristor S is provided on the laser diode LD via the tunnel junction layer 84. As a result, the occurrence of defects in the laser diode LD is suppressed, and the light emission characteristics are less affected by the defects. The setting thyristors S are epitaxially grown and monolithically stacked.

<金属的導電性III−V族化合物層>
上記の発光チップCにおいては、トンネル接合層84を介して、レーザダイオードLD上に設定サイリスタSを積層した。
トンネル接合層84の代わりに、金属的な導電性を有し、III−V族の化合物半導体層にエピタキシャル成長するIII−V族化合物層を用いてもよい。この場合、上記の説明における「トンネル接合層84」を以下に説明する「金属的導電性III−V族化合物層84」に置き換えればよい。
<Metallically conductive III-V compound layer>
In the light emitting chip C described above, the setting thyristor S is stacked on the laser diode LD via the tunnel junction layer 84.
Instead of the tunnel junction layer 84, a III-V group compound layer having metallic conductivity and epitaxially grown on the III-V group compound semiconductor layer may be used. In this case, the “tunnel junction layer 84” in the above description may be replaced with the “metallic conductive III-V compound layer 84” described below.

図15は、金属的導電性III−V族化合物層を構成する材料を説明する図である。図15(a)は、InNの組成比xに対するInNAsのバンドギャップ、図15(b)は、InNの組成比xに対するInNSbのバンドギャップ、図15(c)は、VI族元素及びIII−V族化合物の格子定数をバンドギャップに対して示す図である。
図15(a)は、組成比x(x=0〜1)のInNと組成比(1−x)のInAsとの化合物であるInNAsに対するバンドギャップエネルギ(eV)を示す。
図15(b)は、組成比x(x=0〜1)のInNと組成比(1−x)のInSbとの化合物であるInNSbに対するバンドギャップエネルギ(eV)を示す。
FIG. 15 is a view for explaining the material constituting the metallic conductive group III-V compound layer. 15 (a) shows the band gap of InNAs to the composition ratio x of InN, FIG. 15 (b) shows the band gap of InNSb to the composition ratio x of InN, FIG. 15 (c) shows the group VI element and III-V. It is a figure which shows the lattice constant of group compound with respect to a band gap.
FIG. 15A shows the band gap energy (eV) for InNAs which is a compound of InN having a composition ratio x (x = 0 to 1) and InAs having a composition ratio (1-x).
FIG. 15 (b) shows the band gap energy (eV) for InNSb which is a compound of InN of composition ratio x (x = 0 to 1) and InSb of composition ratio (1-x).

金属的導電性III−V族化合物層の材料の一例として説明するInNAs及びInNSbは、図15(a)、(b)に示すように、ある組成比xの範囲において、バンドギャップエネルギが負になることが知られている。バンドギャップエネルギが負になることは、バンドギャップを持たないことを意味する。よって、金属と同様な導電特性(伝導特性)を示すことになる。すなわち、金属的な導電特性(導電性)とは、金属と同様に電位に勾配があれば電流が流れることをいう。   InNAs and InNSb described as an example of the material of the metallic conductive group III-V compound layer have a negative band gap energy in a range of a composition ratio x as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b). It is known to be. The fact that the band gap energy is negative means that there is no band gap. Therefore, the conductive property (conductive property) similar to that of metal is exhibited. That is, the metallic conductive property (conductive property) means that a current flows if there is a gradient in electric potential as in the case of metal.

図15(a)に示すように、InNAsは、例えばInNの組成比xが約0.1〜約0.8の範囲において、バンドギャップエネルギが負になる。
図15(b)に示すように、InNSbは、例えばInNの組成比xが約0.2〜約0.75の範囲において、バンドギャップエネルギが負になる。
すなわち、InNAs及びInNSbは、上記の範囲において、金属的な導電特性(導電性)を示すことになる。
As shown in FIG. 15A, InNAs has a negative band gap energy, for example, when the composition ratio x of InN is in the range of about 0.1 to about 0.8.
As shown in FIG. 15B, InNSb has a negative band gap energy, for example, when the composition ratio x of InN is in the range of about 0.2 to about 0.75.
That is, InNAs and InNSb show metallic conductive properties (conductivity) in the above-mentioned range.

なお、上記の範囲外のバンドギャップエネルギが小さい領域では、熱エネルギによって電子がエネルギを有するため、わずかなバンドギャップを遷移することが可能であり、バンドギャップエネルギが負の場合や金属と同様に電位に勾配がある場合には電流が流れやすい特性を有している。
そして、InNAs及びInNSbに、Al、Ga、Ag、Pなどが含まれても、組成次第でバンドギャップエネルギを0近傍もしくは負に維持することができ、電位に勾配があれば電流が流れる。
In the region where the band gap energy outside the above range is small, since the electrons have energy by the thermal energy, it is possible to make a small band gap transition, and as in the case where the band gap energy is negative or metal. When the potential has a gradient, it has a characteristic that current easily flows.
Then, even if Al, Ga, Ag, P, etc. are contained in InNAs and InNSb, the band gap energy can be maintained near 0 or negative depending on the composition, and a current flows if the potential has a gradient.

さらに、図15(c)に示すように、GaAs、InPなどのIII−V族化合物(半導体)の格子定数は、5.6Å〜5.9Åの範囲にある。そして、この格子定数は、Siの格子定数の約5.43Å、Geの格子定数の約5.66Åに近い。
これに対して、同様にIII−V族化合物であるInNの格子定数は、閃亜鉛鉱構造において約5.0Å、InAsの格子定数は、約6.06Åである。よって、InNとInAsとの化合物であるInNAsの格子定数は、GaAsなどの5.6Å〜5.9Åに近い値になりうる。
また、III−V族化合物であるInSbの格子定数は、約6.48Åである。よって、InNの格子定数の約5.0Åであるので、InSbとInNとの化合物であるInNSbの格子定数を、GaAsなど5.6Å〜5.9Åに近い値になりうる。
Furthermore, as shown in FIG. 15C, the lattice constant of III-V compounds (semiconductors) such as GaAs and InP is in the range of 5.6 Å to 5.9 Å. And, this lattice constant is close to about 5.43 Å of the lattice constant of Si and about 5.66 Å of the lattice constant of Ge.
On the other hand, the lattice constant of InN, which is also a III-V compound, is about 5.0 Å in the zinc blende structure, and the lattice constant of InAs is about 6.06 Å. Therefore, the lattice constant of InNAs, which is a compound of InN and InAs, can be a value close to 5.6 Å to 5.9 Å of GaAs or the like.
In addition, the lattice constant of InSb, which is a III-V compound, is about 6.48 Å. Accordingly, since the lattice constant of InN is about 5.0 Å, the lattice constant of InNSb, which is a compound of InSb and InN, can be a value close to 5.6 Å to 5.9 Å such as GaAs.

すなわち、InNAs及びInNSbは、GaAsなどのIII−V族化合物(半導体)の層に対してモノリシックにエピタキシャル成長させうる。また、InNAs又はInNSbの層上に、GaAsなどのIII−V族化合物(半導体)の層をエピタキシャル成長によりモノリシックに積層させうる。   That is, InNAs and InNSb can be epitaxially grown monolithically on a layer of a group III-V compound (semiconductor) such as GaAs. In addition, a layer of a III-V compound (semiconductor) such as GaAs can be monolithically laminated on the layer of InNAs or InNSb by epitaxial growth.

よって、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を介して、レーザダイオードLDと設定サイリスタSとを直列接続されるように積層すれば、レーザダイオードLDのnカソード(クラッド)層83と設定サイリスタSのpアノード層85とが逆バイアスになることが抑制される。   Therefore, if the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked in series via the metallic conductive III-V compound layer instead of the tunnel junction layer 84, the n cathode of the laser diode LD ( Reverse bias of the cladding layer 83 and the p anode layer 85 of the setting thyristor S is suppressed.

なお、InNAsやInNSbなどで構成される金属的導電性III−V族化合物層は、理論的にバンドギャップがマイナスにあるが、GaAs、InPなどに比べると成長が難しく、品質が劣る。特に、N組成を大きくすると、成長の難易度が格段に上がる。よって、金属的導電性III−V族化合物層上に、例えばGaAsなどの半導体層を成長させると欠陥が発生しやすい。
前述したように、レーザダイオードLDなどの発光素子の発光特性は、半導体層に含まれる欠陥の影響を受けやすい。一方、設定サイリスタSは、ターンオンして、レーザダイオードLDに電流が供給できればよい。すなわち、設定サイリスタSは、欠陥の影響を受けにくい。
Although the metallic conductive III-V group compound layer composed of InNAs, InNSb, etc. theoretically has a negative band gap, it is difficult to grow and inferior in quality as compared with GaAs, InP and the like. In particular, when the N composition is increased, the degree of difficulty in growth rises dramatically. Therefore, if a semiconductor layer such as GaAs is grown on the metallic conductive III-V compound layer, defects are likely to occur.
As described above, the light emission characteristics of the light emitting element such as the laser diode LD are susceptible to the defects contained in the semiconductor layer. On the other hand, the setting thyristor S may be turned on to supply current to the laser diode LD. That is, the setting thyristor S is less susceptible to defects.

そこで、基板80上に第1積層半導体層を形成する際に、トンネル接合層84と同様に、レーザダイオードLDを設け、その上に、金属的導電性III−V族化合物層を介して設定サイリスタSを設けるようにすればよい。これにより、レーザダイオードLDにおける欠陥の発生を抑制し、発光特性が欠陥の影響を受けにくいようになる。また、設定サイリスタSをモノリシックに積層しうる。   Therefore, when forming the first laminated semiconductor layer on the substrate 80, the laser diode LD is provided as in the tunnel junction layer 84, and the setting thyristor is formed thereon via the metallic conductive III-V compound layer. S may be provided. As a result, the generation of defects in the laser diode LD is suppressed, and the light emission characteristics are less susceptible to the defects. Also, the setting thyristors S can be laminated monolithically.

<電圧低減層89>
また、上記の発光チップCにおいては、トンネル接合層84を介して、レーザダイオードLD上に、設定サイリスタSを積層した。よって、点灯信号φIに用いる電圧が絶対値において大きくなった。前述したように、「L2」(−5V)を用いていた。
そこで、点灯信号φIに用いる電圧を絶対値において低減するために、設定サイリスタSに印加される電圧を低減する電圧低減層89を用いてもよい。
<Voltage reduction layer 89>
Further, in the light emitting chip C described above, the setting thyristor S is stacked on the laser diode LD via the tunnel junction layer 84. Therefore, the voltage used for the lighting signal φI is increased in absolute value. As described above, "L2" (-5 V) was used.
Therefore, in order to reduce the voltage used for the lighting signal φI in absolute value, a voltage reduction layer 89 that reduces the voltage applied to the setting thyristor S may be used.

図16は、レーザダイオードLDと電圧低減層89を備えた設定サイリスタSとが積層されたアイランド301などの拡大断面図である。図16は、図7のアイランド301、302、303に、電圧低減層89を追加したものである。よって、図7と同様な部分は同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を説明する。
電圧低減層89は、設定サイリスタSのpアノード層85とnゲート層86との間に設けられている。このようにすることで、転送サイリスタTに同様な構成となる。
電圧低減層89は、pアノード層85の一部として、pアノード層85と同様の不純物濃度のp型であってもよく、nゲート層86の一部として、nゲート層86と同様の不純物濃度のn型であってもよい。また、電圧低減層89はi層であってもよい。
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 or the like in which the laser diode LD and the setting thyristor S provided with the voltage reduction layer 89 are stacked. FIG. 16 shows the islands 301, 302, and 303 of FIG. 7 to which a voltage reduction layer 89 is added. Therefore, the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and different parts will be described.
The voltage reduction layer 89 is provided between the p-anode layer 85 and the n-gate layer 86 of the setting thyristor S. By doing this, the transfer thyristor T has a similar configuration.
The voltage reduction layer 89 may be p-type with an impurity concentration similar to that of the p anode layer 85 as a part of the p anode layer 85, and an impurity similar to that of the n gate layer 86 as a part of the n gate layer 86. It may be n-type of concentration. Further, the voltage reduction layer 89 may be an i layer.

設定サイリスタSや転送サイリスタTにおける電圧低減層89の役割を、一般化してサイリスタとして説明する。
図17は、サイリスタの構造とサイリスタの特性を説明する図である。図17(a)は、電圧低減層89を備えるサイリスタSの断面図、図17(b)は、電圧低減層89を備えないサイリスタSの断面図、図17(c)は、サイリスタ特性である。図17(a)、(b)は、例えば、レーザダイオードLDに積層されていない設定サイリスタSの断面に相当する。よって、裏面電極91は、pアノード層85の裏面に設けられているとする。
図17(a)に示すように、サイリスタSは、pアノード層85とnゲート層86との間に、電圧低減層89を備える。なお、電圧低減層89は、pアノード層85と同様な不純物濃度のp型であれば、pアノード層85の一部として働き、nゲート層86と同様な不純物濃度のn型であれば、nゲート層86の一部として働く。電圧低減層89はi層であってもよい。
図17(b)に示すサイリスタSは、電圧低減層89を備えない。
The role of the voltage reduction layer 89 in the setting thyristor S and the transfer thyristor T will be generalized and described as a thyristor.
FIG. 17 is a diagram for explaining the structure of a thyristor and the characteristics of the thyristor. 17 (a) is a cross-sectional view of the thyristor S A with a voltage reduction layer 89, FIG. 17 (b), a cross-sectional view of the thyristor S B without a voltage reduction layer 89, FIG. 17 (c) thyristor characteristics It is. FIGS. 17A and 17B correspond to, for example, the cross section of the setting thyristor S which is not stacked on the laser diode LD. Therefore, it is assumed that the back surface electrode 91 is provided on the back surface of the p anode layer 85.
As shown in FIG. 17 (a), the thyristor S A is provided between the p anode layer 85 and the n gate layer 86 includes a voltage reduction layer 89. If the voltage reduction layer 89 is p-type with the same impurity concentration as the p-anode layer 85, it functions as part of the p-anode layer 85, and if it is n-type with the same impurity concentration as the n-gate layer 86, Act as part of the n gate layer 86. The voltage reduction layer 89 may be an i layer.
The thyristor S B shown in FIG. 17B does not include the voltage reduction layer 89.

サイリスタにおける立ち上がり電圧Vr(図17(c)参照)は、サイリスタを構成する半導体層におけるもっとも小さいバンドギャップのエネルギ(バンドギャップエネルギ)によって決まる。なお、サイリスタにおける立ち上がり電圧Vrとは、サイリスタのオン状態における電流を、電圧軸に外挿した際の電圧である。
図17(c)に示すように、サイリスタSでは、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88に比べ、バンドギャップエネルギが小さい層である電圧低減層89を設けている。よって、サイリスタSの立ち上がり電圧Vr(A)は、電圧低減層89を備えないサイリスタSの立ち上がり電圧Vr(B)に比べて低い。さらに、電圧低減層89は、一例として、発光層82のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する層である。
The rising voltage Vr (see FIG. 17C) in the thyristor is determined by the energy (band gap energy) of the smallest band gap in the semiconductor layer constituting the thyristor. The rising voltage Vr in the thyristor is a voltage when the current in the on state of the thyristor is extrapolated to the voltage axis.
As shown in FIG. 17 (c), the thyristors S A, compared to the p anode layer 85, n gate layer 86, p gate layer 87, n cathode layer 88, the voltage reduction layer 89 band gap energy is small layer It is provided. Thus, the rise voltage Vr of the thyristor S A (A) is lower than the rising voltage Vr of the thyristors S B without a voltage reduction layer 89 (B). Furthermore, the voltage reduction layer 89 is, for example, a layer having a band gap smaller than the band gap of the light emitting layer 82.

サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)は発光素子として利用されるものではなく、あくまでレーザダイオードLDなどの発光素子を駆動する駆動部101の一部として機能する。よって、実際に発光する発光素子の発光波長とは無関係にバンドギャップが決められる。そこで、発光層82のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する電圧低減層89を設けることで、サイリスタの立ち上がり電圧Vrを低減している。
これにより、サイリスタ及び発光素子がオンした状態で、サイリスタ及び発光素子に印加する電圧が低減される。
A thyristor (setting thyristor S, transfer thyristor T) is not used as a light emitting element, and functions as a part of a drive unit 101 that drives a light emitting element such as a laser diode LD. Therefore, the band gap is determined regardless of the emission wavelength of the light emitting element that actually emits light. Therefore, by providing the voltage reduction layer 89 having a band gap smaller than the band gap of the light emitting layer 82, the rise voltage Vr of the thyristor is reduced.
Thereby, the voltage applied to the thyristor and the light emitting element is reduced while the thyristor and the light emitting element are turned on.

図18は、半導体層を構成する材料のバンドギャップエネルギを説明する図である。
GaAsの格子定数は、約5.65Åである。AlAsの格子定数は、約5.66Åである。よって、この格子定数に近い材料は、GaAs基板に対してエピタキシャル成長しうる。例えば、GaAsとAlAsとの化合物であるAlGaAsやGeは、GaAs基板に対してエピタキシャル成長しうる。
また、InPの格子定数は、約5.87Åである。この格子定数に近い材料は、InP基板に対してエピタキシャル成長しうる。
また、GaNの格子定数は、成長面によって異なるが、a面が3.19Å、c面が5.17Åである。この格子定数に近い材料はGaN基板に対してエピタキシャル成長しうる。
FIG. 18 is a diagram for explaining the band gap energy of the material forming the semiconductor layer.
The lattice constant of GaAs is about 5.65 Å. The lattice constant of AlAs is about 5.66 Å. Thus, materials close to this lattice constant can be epitaxially grown on a GaAs substrate. For example, AlGaAs or Ge, which is a compound of GaAs and AlAs, can be epitaxially grown on a GaAs substrate.
Also, the lattice constant of InP is about 5.87 Å. Materials close to this lattice constant can be epitaxially grown on an InP substrate.
The lattice constant of GaN differs depending on the growth surface, but the a-plane is 3.19 Å and the c-plane is 5.17 Å. Materials close to this lattice constant can be epitaxially grown on the GaN substrate.

そして、GaAs、InP及びGaNに対して、サイリスタの立ち上がり電圧Vrが小さくなるバンドギャップエネルギは、図18に網点で示す範囲の材料である。つまり、網点で示す範囲の材料を、サイリスタを構成する層として用いると、サイリスタの立ち上がり電圧Vrが、網点で示す領域の材料のバンドギャップエネルギになる。
例えば、GaAsのバンドギャップエネルギは、約1.43eVである。よって、電圧低減層89を用いないと、サイリスタの立ち上がり電圧Vrは、約1.43Vとなる。しかし、網点で示す範囲の材料を、サイリスタを構成する層とするか、又は、含むことで、サイリスタの立ち上がり電圧Vrは、0V超且つ1.43V未満としうる(0V<Vr<1.43V)。
これにより、サイリスタがオン状態にある時の、電力消費が低減される。
And, with respect to GaAs, InP and GaN, the band gap energy in which the rise voltage Vr of the thyristor decreases is a material in the range shown by the halftone dots in FIG. That is, when a material in the range indicated by the halftone dots is used as a layer constituting the thyristor, the rise voltage Vr of the thyristor becomes the band gap energy of the material in the region indicated by the halftone dots.
For example, the band gap energy of GaAs is about 1.43 eV. Therefore, if the voltage reduction layer 89 is not used, the rise voltage Vr of the thyristor is about 1.43V. However, by using or including the material in the range indicated by the halftone dots as a layer constituting the thyristor, the rise voltage Vr of the thyristor can be more than 0 V and less than 1.43 V (0 V <Vr <1.43 V ).
This reduces power consumption when the thyristor is in the on state.

網点で示す範囲の材料としては、GaAsに対してバンドギャップエネルギが約0.67eVのGeがある。また、InPに対してバンドギャップエネルギが約0.36eVのInAsがある。また、GaAs基板又はInP基板に対して、GaAsとInPとの化合物、InNとInSbとの化合物、InNとInAsとの化合物などにおいて、バンドギャップエネルギが、小さい材料を用いうる。特に、GaInNAsをベースとした混合化合物が適している。これらに、Al、Ga、As、P、Sbなどが含まれてもよい。また、GaNに対してはGaNPが電圧低減層89となりうる。他にも、(1)メタモリフィック成長などによるInN層、InGaN層、(2)InN、InGaN、InNAs、InNSbからなる量子ドット、(3)GaNの格子定数(a面)の2倍に相当するInAsSb層などを電圧低減層89として導入しうる。これらに、Al、Ga、N、As、P、Sbなどが含まれてよい。   A material in the range shown by halftone dots is Ge with a band gap energy of about 0.67 eV for GaAs. There is also InAs with a band gap energy of about 0.36 eV for InP. Alternatively, a material having a small band gap energy can be used for a compound of GaAs and InP, a compound of InN and InSb, a compound of InN and InAs, or the like with respect to a GaAs substrate or an InP substrate. In particular, mixed compounds based on GaInNAs are suitable. These may include Al, Ga, As, P, Sb and the like. In addition, GaNP can be the voltage reduction layer 89 for GaN. In addition, it corresponds to twice the lattice constant (a-plane) of (1) InN layer, InGaN layer, (2) InN, InGaN, InNAs, InNSb by metamorphic growth etc., and (3) GaN. Can be introduced as the voltage reduction layer 89. These may include Al, Ga, N, As, P, Sb, and the like.

ここでは、サイリスタの立ち上がり電圧Vrで説明したが、サイリスタがオン状態を維持する最小の電圧である保持電圧Vhやオン状態のサイリスタに印加される電圧も同様である(図17(c)参照)。   Although the rise voltage Vr of the thyristor is described here, the same applies to the holding voltage Vh which is the minimum voltage at which the thyristor maintains the on state and the voltage applied to the thyristor in the on state (see FIG. 17C). .

一方、サイリスタのスイッチング電圧Vs(図17(c)参照)は、逆バイアスになった半導体層の空乏層で決まる。よって、電圧低減層89は、サイリスタのスイッチング電圧Vsに及ぼす影響が小さい。   On the other hand, the switching voltage Vs (see FIG. 17C) of the thyristor is determined by the depletion layer of the reverse biased semiconductor layer. Therefore, the voltage reduction layer 89 has less influence on the switching voltage Vs of the thyristor.

すなわち、電圧低減層89は、サイリスタのスイッチング電圧Vsを維持しつつ、立ち上がり電圧Vrを低下させる。これにより、オン状態のサイリスタに印加される電圧が低減され、消費電力が低減される。サイリスタのスイッチング電圧Vsはpアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88の材料や不純物濃度等を調整することで任意の値に設定される。ただし、電圧低減層89の挿入位置によってスイッチング電圧Vsは変化する。   That is, the voltage reduction layer 89 reduces the rising voltage Vr while maintaining the switching voltage Vs of the thyristor. As a result, the voltage applied to the on-state thyristor is reduced, and the power consumption is reduced. The switching voltage Vs of the thyristor is set to an arbitrary value by adjusting the material, impurity concentration, and the like of the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88. However, the switching voltage Vs changes depending on the insertion position of the voltage reduction layer 89.

また、図16では、電圧低減層89を一つ設けた例を示しているが、複数設けてもよい。例えば、pアノード層85とnゲート層86との間、及び、pゲート層87とnカソード層88との間にそれぞれ電圧低減層89を設けた場合や、nゲート層86内に一つ、pゲート層87内にもう一つ設けてもよい。その他にも、pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88の内から2、3層を選択し、それぞれの層内に設けてもよい。これらの電圧低減層の導電型は、電圧低減層を設けたアノード層、カソード層、ゲート層と合わせてもよいし、i型であってもよい。   Moreover, although the example which provided one voltage reduction layer 89 is shown in FIG. 16, you may provide with two or more. For example, when a voltage reduction layer 89 is provided between the p anode layer 85 and the n gate layer 86 and between the p gate layer 87 and the n cathode layer 88, or one in the n gate layer 86, Another p gate layer 87 may be provided. Besides, two or three layers out of the p anode layer 85, the n gate layer 86, the p gate layer 87, and the n cathode layer 88 may be selected and provided in each layer. The conductivity type of these voltage reduction layers may be combined with the anode layer provided with the voltage reduction layer, the cathode layer, or the gate layer, or may be i-type.

電圧低減層89として用いられる材料は、GaAs、InPなどに比べると成長が難しく、品質が劣る。よって、電圧低減層89内部に欠陥が発生しやすく、その上に成長する例えばGaAsなどの半導体内に欠陥が伸びていく。
前述したように、レーザダイオードLDなどの発光素子の発光特性は、半導体層に含まれる欠陥の影響を受けやすい。一方、サイリスタ(設定サイリスタS)は、ターンオンして、レーザダイオードLDに電流が供給できればよい。よって、電圧低減層89を含むサイリスタを発光層として用いるのではなく、電圧低減のために用いるのであれば、サイリスタを構成する半導体層に欠陥が含まれてもよい。
The material used as the voltage reduction layer 89 is more difficult to grow and inferior in quality compared to GaAs, InP, and the like. Therefore, a defect is easily generated inside the voltage reduction layer 89, and the defect extends in a semiconductor such as GaAs which is grown thereon.
As described above, the light emission characteristics of the light emitting element such as the laser diode LD are susceptible to the defects contained in the semiconductor layer. On the other hand, the thyristor (setting thyristor S) may be turned on to supply current to the laser diode LD. Therefore, if the thyristor including the voltage reduction layer 89 is not used as a light emitting layer but is used for voltage reduction, a defect may be included in the semiconductor layer constituting the thyristor.

そこで、トンネル接合層84や金属的導電性III−V族化合物層と同様に、基板80上に、レーザダイオードLDを設け、その上に、電圧低減層89を含む設定サイリスタSを設けるようにすればよい。これにより、レーザダイオードLDにおける欠陥の発生を抑制し、発光特性が欠陥の影響を受けにくいようになる。また、設定サイリスタSをモノリシックに積層しうる。   Therefore, as in the case of the tunnel junction layer 84 and the metallic conductive III-V compound layer, the laser diode LD is provided on the substrate 80, and the setting thyristor S including the voltage reduction layer 89 is provided thereon. Just do it. As a result, the generation of defects in the laser diode LD is suppressed, and the light emission characteristics are less susceptible to the defects. Also, the setting thyristors S can be laminated monolithically.

以下では、第1の実施の形態に係る発光チップCの変形例を説明する。以下に示す変形例では、発光チップCのアイランド301におけるレーザダイオードLDと設定サイリスタSとが積層された部分で説明する。アイランド302、303は、アイランド301の設定サリスタSと同じ構成となるので省略する。そして、これまで説明したアイランド301と同様の部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。他の変形例及び他の実施の形態においても同様である。   Hereinafter, modifications of the light emitting chip C according to the first embodiment will be described. In the modification shown below, it demonstrates by the part on which the laser diode LD and the setting thyristor S in the island 301 of the light-emitting chip C were laminated | stacked. Since the islands 302 and 303 have the same configuration as the setting salista S of the island 301, they are omitted. And the explanation of the part similar to the island 301 explained so far is omitted, and the different part is explained. The same applies to the other modifications and the other embodiments.

(第1の実施の形態に係る発光チップCの変形例1−1)
図19は、変形例1−1を説明するレーザダイオードLDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。なお、保護層90を省略している。また、図19は、図6に示したアイランド301の断面図であるが、図6(a)の−y方向から見た図である。この状態ではpオーミック電極331が見えなくなるため、pオーミック電極331の部分は、図6(a)の−x方向から見た図とした。以下同様である。
(Modified Example of Light-Emitting Chip C According to First Embodiment 1-1)
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked to explain the modification 1-1. The protective layer 90 is omitted. FIG. 19 is a cross-sectional view of the island 301 shown in FIG. 6, but viewed from the -y direction of FIG. In this state, the p-ohmic electrode 331 can not be seen. Therefore, the portion of the p-ohmic electrode 331 is viewed from the -x direction of FIG. The same applies to the following.

変形例1−1では、電流狭窄層(変形例1−1では電流狭窄層85b)は、レーザダイオードLDのpアノード(クラッド)層81の代わりに、設定サイリスタSのpアノード層85に設けられている。すなわち、pアノード層85が下側pアノード層85a、電流狭窄層85b、上側pアノード層85cで構成されている。他の構成は、第1の実施の形態に係る発光チップCと同様である。   In the modification 1-1, the current confinement layer (the current confinement layer 85b in the modification 1-1) is provided in the p-anode layer 85 of the setting thyristor S instead of the p-anode (cladding) layer 81 of the laser diode LD. ing. That is, the p-anode layer 85 is composed of the lower p-anode layer 85a, the current confinement layer 85b, and the upper p-anode layer 85c. The other configuration is the same as that of the light emitting chip C according to the first embodiment.

なお、変形例1−1は、図10、図11、図12及び図13に示した第1の実施の形態に係る発光チップCの製造方法を変更することで製造される。すなわち、pアノード層85を下側pアノード層85a、電流狭窄層85b、上側pアノード層85cとして、電流狭窄層85bを側面から酸化すればよい。なお、アイランド302のpアノード層85の電流狭窄層85bにも電流阻止部βが形成される。   The modification example 1-1 is manufactured by changing the method of manufacturing the light emitting chip C according to the first embodiment shown in FIGS. 10, 11, 12 and 13. That is, the current confinement layer 85 b may be oxidized from the side surface as the lower p anode layer 85 a, the current confinement layer 85 b, and the upper p anode layer 85 c. The current blocking portion β is also formed in the current confinement layer 85 b of the p-anode layer 85 of the island 302.

変形例1−1の発光チップCにおいても、レーザダイオードLDの中央部における電流通過部αに電流の流れを制限するので、非発光再結合に消費される電力が抑制されて、低消費電力化及び光取り出し効率が向上する。
なお、電流狭窄層は、レーザダイオードLDのnカソード(クラッド)層83や設定サイリスタSのnカソード層88に設けてもよい。
Also in the light emitting chip C of the modified example 1-1, since the flow of current is limited to the current passing portion α in the central portion of the laser diode LD, the power consumed for non-radiative recombination is suppressed to reduce power consumption. And the light extraction efficiency is improved.
The current confinement layer may be provided on the n cathode (cladding) layer 83 of the laser diode LD or the n cathode layer 88 of the setting thyristor S.

(第1の実施の形態に係る発光チップCの変形例1−2)
図20は、変形例1−2を説明するレーザダイオードLDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例1−2では、電流狭窄層81bの代りに、電流通過部αに対応する部分にトンネル接合層84が設けられている。他の構成は、第1の実施の形態に係る発光チップCと同様である。
前述したように、トンネル接合層84は、逆バイアス状態において電流が流れやすい。しかし、トンネル接合でないnカソード(クラッド)層83とpアノード層85との接合は、降伏を生じない逆バイアスの状態において電流が流れにくい。
よって、電流通過部αに対応する部分にトンネル接合層84を設けると、レーザダイオードLDに流れる電流が中央部に制限される。
(Modification 1-2 of light-emitting chip C according to the first embodiment)
FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked to explain the modification 1-2.
In the modification 1-2, a tunnel junction layer 84 is provided at a portion corresponding to the current passing portion α, instead of the current confinement layer 81b. The other configuration is the same as that of the light emitting chip C according to the first embodiment.
As described above, the tunnel junction layer 84 tends to flow current in the reverse bias state. However, in the junction between the n cathode (cladding) layer 83 and the p anode layer 85 which are not tunnel junctions, it is difficult for current to flow in a reverse bias state where no breakdown occurs.
Therefore, when the tunnel junction layer 84 is provided in the portion corresponding to the current passing portion α, the current flowing to the laser diode LD is limited to the central portion.

なお、変形例1−2の発光チップCは、図10、図11、図12及び図13に示した第1の実施の形態に係る発光チップCの製造方法を変更することで製造される。すなわち、図10(a)において、基板80上に、pアノード(クラッド)層81、発光層82、nカソード(クラッド)層83、トンネル接合層84を順に積層する。その後、電流阻止部βとなる部分のトンネル接合層84を除去し、電流通過部αとなる部分のトンネル接合層84を残す。その後、残したトンネル接合層84上及び周囲にpアノード層85pを積層すればよい。   The light emitting chip C of the modification 1-2 is manufactured by changing the method of manufacturing the light emitting chip C according to the first embodiment shown in FIGS. 10, 11, 12 and 13. That is, in FIG. 10A, the p anode (cladding) layer 81, the light emitting layer 82, the n cathode (cladding) layer 83, and the tunnel junction layer 84 are sequentially stacked on the substrate 80. Thereafter, the portion of the tunnel junction layer 84 to be the current blocking portion β is removed, and the portion of the tunnel junction layer 84 to be the current passing portion α is left. Thereafter, the p-anode layer 85p may be stacked on and around the remaining tunnel junction layer 84.

変形例1−2の発光チップCにおけるトンネル接合層84を電流狭窄に用いる方法は、水蒸気酸化が適用しづらい半導体材料を用いる場合に適用されてもよい。   The method of using the tunnel junction layer 84 in the light emitting chip C of the modification 1-2 for current confinement may be applied to the case of using a semiconductor material to which steam oxidation is difficult to apply.

(第1の実施の形態に係る発光チップCの変形例1−3)
図21は、変形例1−3を説明するレーザダイオードLDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例1−3では、nカソード(クラッド)層83を分布ブラッグ反射層(DBR:Distributed Bragg Reflector)(以下では、DBR層と表記する。)としている。DBR層は、屈折率差を設けた半導体層を複数積層して構成される。そして、DBR層は、レーザダイオードLDの出射する光を反射するように構成されている。他の構成は、第1の実施の形態に係る発光チップCと同様である。
(Modification 1-3 of light-emitting chip C according to the first embodiment)
FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the laser diode LD and the setting thyristor S are stacked, for explaining the modification 1-3.
In Modification Example 1-3, the n cathode (cladding) layer 83 is a Distributed Bragg Reflector (DBR) (hereinafter, referred to as a DBR layer). The DBR layer is configured by laminating a plurality of semiconductor layers provided with a refractive index difference. The DBR layer is configured to reflect the light emitted from the laser diode LD. The other configuration is the same as that of the light emitting chip C according to the first embodiment.

トンネル接合層84に発光波長よりバンドギャップが小さい半導体材料を使用すると、トンネル接合層84に達した光が、バンド端吸収されて損失になる。このため、変形例1−3では、発光層82とトンネル接合層84との間にDBR層を設け、DBR層で発生する定在波の節に当たる位置にトンネル接合層84を設けている。このようにすることで、トンネル接合層84に用いる半導体材料によるバンド端吸収が大幅に抑制される。   When a semiconductor material whose band gap is smaller than the emission wavelength is used for the tunnel junction layer 84, the light reaching the tunnel junction layer 84 is absorbed at the band edge to become a loss. Therefore, in Modification Example 1-3, the DBR layer is provided between the light emitting layer 82 and the tunnel junction layer 84, and the tunnel junction layer 84 is provided at a position corresponding to the node of the standing wave generated in the DBR layer. In this way, band edge absorption by the semiconductor material used for the tunnel junction layer 84 is significantly suppressed.

DBR層は、例えばAl0.9Ga0.1Asの高Al組成の低屈折率層と、例えばAl0.2Ga0.8Asの低Al組成の高屈折率層との組み合わせで構成されている。低屈折率層及び高屈折率層のそれぞれの膜厚(光路長)は、例えば中心波長の0.25(1/4)に設定されている。なお、低屈折率層と高屈折率層とのAlの組成比は、0〜1の範囲で変更してもよい。 The DBR layer is composed of, for example, a combination of a low refractive index layer of high Al composition of Al 0.9 Ga 0.1 As and a high refractive index layer of low Al composition of Al 0.2 Ga 0.8 As ing. The film thickness (optical path length) of each of the low refractive index layer and the high refractive index layer is set to, for example, 0.25 (1/4) of the center wavelength. The composition ratio of Al between the low refractive index layer and the high refractive index layer may be changed in the range of 0 to 1.

よって、変形例1−3の発光チップCは、図10、図11、図12及び図13に示した第1の実施の形態に係る発光チップCの製造方法において、nカソード(クラッド)層83をDBR層に変更することで製造される。   Therefore, in the method of manufacturing the light emitting chip C according to the first embodiment shown in FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12 and FIG. Manufactured by changing to DBR layer.

なお、変形例1−1〜1−3の発光チップCにおいて、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよく、設定サイリスタS、転送サイリスタTに、電圧低減層89を加えてもよい。   In the light emitting chip C of the modified examples 1-1 to 1-3, a metallic conductive III-V group compound layer may be used instead of the tunnel junction layer 84, and the setting thyristor S and the transfer thyristor T may be used. A voltage reduction layer 89 may be added.

[第2の実施の形態]
第1の実施の形態に係る発光チップCでは、発光素子をレーザダイオードLDとした。第2の実施の形態に係る発光チップCでは、発光素子を発光ダイオードLEDとしている。
発光チップCにおける発光ダイオードLEDと設定サイリスタSとの積層された構成を除く他の構成は、第1の実施の形態と同様であって、レーザダイオードLDを発光ダイオードLEDに置き換えればよい。よって、同様な部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。
Second Embodiment
In the light emitting chip C according to the first embodiment, the light emitting element is a laser diode LD. In the light emitting chip C according to the second embodiment, the light emitting element is a light emitting diode LED.
The configuration other than the stacked configuration of the light emitting diode LED and the setting thyristor S in the light emitting chip C is the same as that of the first embodiment, and the laser diode LD may be replaced with the light emitting diode LED. Therefore, the description of similar parts is omitted, and different parts will be described.

図22は、第2の実施の形態に係る発光チップCにおける発光ダイオードLEDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
第2の実施の形態に係る発光チップCでは、p型の基板80上に、発光ダイオードLEDを構成するpアノード層81、発光層82、nカソード層83が積層され、トンネル接合層84を介して、設定サイリスタSを構成するpアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88が積層されている。
そして、pアノード層81は、下側pアノード層81a、電流狭窄層81b、上側pアノード層81cで構成されている。
FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the light emitting diode LED and the setting thyristor S are stacked in the light emitting chip C according to the second embodiment.
In the light emitting chip C according to the second embodiment, the p anode layer 81, the light emitting layer 82, and the n cathode layer 83 constituting the light emitting diode LED are stacked on the p type substrate 80, and the tunnel junction layer 84 is interposed. The p-anode layer 85, the n-gate layer 86, the p-gate layer 87, and the n-cathode layer 88 that constitute the setting thyristor S are stacked.
The p-anode layer 81 is composed of the lower p-anode layer 81a, the current confinement layer 81b, and the upper p-anode layer 81c.

下側pアノード層81a、上側pアノード層81cは、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
nカソード層83は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のAl0.9GaAsである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。なお、GaInPなどでもよい。
なお、他は、第1の実施の形態と同様である。
The lower p anode layer 81a and the upper p anode layer 81c are, for example, p-type Al 0.9 GaAs with an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.
The n cathode layer 83 is, for example, n-type Al 0.9 GaAs having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1. Note that GaInP may be used.
The other parts are the same as in the first embodiment.

発光ダイオードLEDは、矢印で示すように、光を基板80と直交する方向に出射する。よって、基板80と直交する方向に出射された光を利用する場合に用い得る。なお、nオーミック電極321は、中央部が開口になっている。
この場合、光は、トンネル接合層84を通過して出射する。トンネル接合層84は、高濃度に不純物を含むため、光を吸収するおそれがある。この場合であっても、光量が小さくてもよい用途には用いうる。例えば、光量が放射エネルギでnW又はμWなどでもよい用途に使用しうる。他の変形例及び他の実施の形態でも同様である。
The light emitting diode LED emits light in a direction orthogonal to the substrate 80 as indicated by an arrow. Therefore, it can be used when utilizing the light emitted in the direction orthogonal to the substrate 80. The central portion of the n ohmic electrode 321 is open.
In this case, light exits through the tunnel junction layer 84. The tunnel junction layer 84 may absorb light because it contains impurities at a high concentration. Even in this case, it can be used for applications where the amount of light may be small. For example, it may be used in applications where the light quantity may be nW or μW or the like in radiant energy. The same applies to other modifications and other embodiments.

なお、第1の実施の形態において説明したように、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよい。また、設定サイリスタS、転送サイリスタTに、電圧低減層89を加えてもよい。トンネル接合層84と同様に、金属的導電性III−V族化合物層及び電圧低減層89も、発光ダイオードLEDが出射する光を吸収するおそれがある。   As described in the first embodiment, a metallic conductive III-V compound layer may be used instead of the tunnel junction layer 84. Further, a voltage reduction layer 89 may be added to the setting thyristor S and the transfer thyristor T. Similar to the tunnel junction layer 84, the metallic conductive III-V compound layer and the voltage reduction layer 89 may also absorb the light emitted by the light emitting diode LED.

トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89での光の吸収を回避する方法として、nオーミック電極321の中央開口部の一部又は全部において、設定サイリスタSのnカソード層88、pゲート層87、nゲート層86、pアノード層85、トンネル接合層84の厚さ方向における一部又は全部をエッチングによって取り除いてもよい。トンネル接合層84の代わりに金属的導電性III−V族化合物層を用いる場合は、金属的導電性III−V族化合物層の厚さ方向に一部もしくは全部をエッチングによって取り除けばよい。さらに、電圧低減層89を用いる場合にも、同様に取り除けばよい。   As a method of avoiding light absorption in the tunnel junction layer 84, the metallic conductive III-V compound layer, and the voltage reduction layer 89, the setting thyristor S is partially or entirely at the central opening of the n ohmic electrode 321. A part or all of the n cathode layer 88, the p gate layer 87, the n gate layer 86, the p anode layer 85, and the tunnel junction layer 84 in the thickness direction may be removed by etching. When a metallic conductive III-V compound layer is used instead of the tunnel junction layer 84, part or all of the metallic conductive III-V compound layer may be etched away in the thickness direction. Furthermore, when using the voltage reduction layer 89, it may be removed in the same manner.

また、第1の実施の形態における変形例1−1と同様に、設定サイリスタSのpアノード層85に、電流狭窄層を設けてもよい。また、発光ダイオードLEDのnカソード層83、設定サイリスタSのnカソード層88に、電流狭窄層を設けてもよい。   Also, as in the modification 1-1 of the first embodiment, the p-anode layer 85 of the setting thyristor S may be provided with a current confinement layer. A current confinement layer may be provided on the n cathode layer 83 of the light emitting diode LED and the n cathode layer 88 of the setting thyristor S.

さらに、第1の実施の形態における変形例1−2と同様に、水蒸気酸化による電流狭窄の代わりに、トンネル接合層84を電流狭窄層として用いてもよい。   Furthermore, as in the modification 1-2 of the first embodiment, the tunnel junction layer 84 may be used as a current confinement layer instead of the current confinement by steam oxidation.

(第2の実施の形態に係る発光チップCの変形例2−1)
図23は、変形例2−1を説明する発光ダイオードLEDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例2−1では、発光層82を2つのDBR層で挟んでいる。すなわち、pアノード層81及びnカソード層83がDBR層として構成されている。pアノード層81は、電流狭窄層81bを含んでいる。すなわち、pアノード層81は、下側pアノード層81a、電流狭窄層81b、上側pアノード層81cの順で積層され、下側pアノード層81a、上側pアノード層81cがDBR層として構成されている。
なお、下側pアノード層81a、上側pアノード層81c、nカソード層83を、下側pアノード(DBR)層81a、上側pアノード(DBR)層81c、nカソード(DBR)層83と表記することがある。
(Modified Example of Light-Emitting Chip C According to Second Embodiment 2-1)
FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the light emitting diode LED and the setting thyristor S are stacked for explaining the modification 2-1.
In the modification 2-1, the light emitting layer 82 is sandwiched by two DBR layers. That is, the p anode layer 81 and the n cathode layer 83 are configured as a DBR layer. The p-anode layer 81 includes a current confinement layer 81b. That is, the p-anode layer 81 is stacked in the order of the lower p-anode layer 81a, the current confinement layer 81b, and the upper p-anode layer 81c, and the lower p-anode layer 81a and the upper p-anode layer 81c are configured as a DBR layer. There is.
The lower p anode layer 81a, the upper p anode layer 81c, and the n cathode layer 83 are referred to as a lower p anode (DBR) layer 81a, an upper p anode (DBR) layer 81c, and an n cathode (DBR) layer 83. Sometimes.

DBR層の構成は、第1の実施の形態における変形例1−3と同様である。なお、pアノード(DBR)層81における電流狭窄層81bの膜厚(光路長)は、採用する構造によって決定される。取り出し効率やプロセス再現性を重要視する場合は、DBR層を構成する低屈折率層及び高屈折率層の膜厚(光路長)の整数倍に設定されるのがよく、例えば中心波長の0.75(3/4)に設定されている。なお、奇数倍の場合は、電流狭窄層81bは、高屈折率層と高屈折率層とで挟まれるとよい。また、偶数倍の場合は、電流狭窄層81bは、高屈折率層と低屈折率層とで挟まれるとよい。すなわち、電流狭窄層81bは、DBR層による屈折率の周期の乱れを抑制するように設けられるとよい。逆に、酸化された部分の影響(屈折率や歪)を低減したい場合は、電流狭窄層81bの膜厚は、数十nmが好ましく、DBR層内に立つ定在波の節の部分に挿入されるのが好ましい。   The configuration of the DBR layer is the same as that of modification 1-3 in the first embodiment. The film thickness (optical path length) of the current confinement layer 81 b in the p-anode (DBR) layer 81 is determined by the structure to be adopted. When importance is given to the extraction efficiency and the process reproducibility, it is preferable to be set to an integral multiple of the film thickness (optical path length) of the low refractive index layer and the high refractive index layer constituting the DBR layer. It is set to .75 (3/4). In the case of an odd multiple, the current confinement layer 81 b may be sandwiched between the high refractive index layer and the high refractive index layer. In the case of an even multiple, the current confinement layer 81b may be sandwiched between the high refractive index layer and the low refractive index layer. That is, the current confinement layer 81 b may be provided to suppress the disturbance of the refractive index period due to the DBR layer. Conversely, if it is desired to reduce the influence of the oxidized part (refractive index or strain), the film thickness of the current confinement layer 81b is preferably several tens of nm, and is inserted into the standing wave node part standing in the DBR layer. Is preferred.

pアノード(DBR)層81及びnカソード(DBR)層83は、発光ダイオードLEDの発光層82が出射する光を反射するように構成されている。すなわち、pアノード(DBR)層81とnカソード(DBR)層83とは、共振器(キャビティ)を構成し、発光層82が出射する光が共振により強められて出力される。すなわち、変形例2−1では、共振型の発光ダイオードLED上に設定サイリスタSが積層されている。
また、電流狭窄層81bを設けているので、非発光再結合に消費される電力が抑制されて、低消費電力化及び光取り出し効率が向上する。
The p anode (DBR) layer 81 and the n cathode (DBR) layer 83 are configured to reflect light emitted from the light emitting layer 82 of the light emitting diode LED. That is, the p anode (DBR) layer 81 and the n cathode (DBR) layer 83 constitute a resonator (cavity), and the light emitted from the light emitting layer 82 is enhanced by resonance and output. That is, in the modified example 2-1, the setting thyristor S is stacked on the resonant type light emitting diode LED.
Further, since the current confinement layer 81b is provided, the power consumed for non-radiative recombination is suppressed, and the reduction in power consumption and the light extraction efficiency are improved.

変形例2−1の発光チップCは、第1の実施の形態において図10、図11、図12及び図13に示した製造方法を一部変更することで製造される。すなわち、図10(a)の第1積層半導体層形成工程において、pアノード層81の下側pアノード層81a、上側pアノード層81c、及び、nカソード層83をDBR層として形成すればよい。   The light emitting chip C of the modified example 2-1 is manufactured by partially changing the manufacturing method shown in FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12 and FIG. 13 in the first embodiment. That is, in the first stacked semiconductor layer forming step of FIG. 10A, the lower p anode layer 81a, the upper p anode layer 81c, and the n cathode layer 83 of the p anode layer 81 may be formed as a DBR layer.

電流狭窄層を設ける位置を変更してもよく、電流狭窄層としてトンネル接合層84や金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよく、電圧低減層89を設けてもよい。なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。この場合であっても、光量が小さくてもよい用途には用いうる。   The position where the current confinement layer is provided may be changed, the tunnel junction layer 84 or the metallic conductive III-V compound layer may be used as the current confinement layer, and the voltage reduction layer 89 may be provided. The light from the light emitting diode LED may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, etc., and the amount of emitted light may be reduced. Even in this case, it can be used for applications where the amount of light may be small.

なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84により吸収されて、出射する光量が低下する場合には、nオーミック電極321の中央開口部の一部又は全部において、設定サイリスタSのnカソード層88、pゲート層87、nゲート層86、pアノード層85、トンネル接合層84の厚さ方向における一部又は全部をエッチングによって取り除いてもよい。トンネル接合層84の代わりに金属的導電性III−V族化合物層を用いる場合は、金属的導電性III−V族化合物層の厚さ方向に一部もしくは全部をエッチングによって取り除けばよい。さらに、電圧低減層89を用いる場合にも、同様に取り除けばよい。   When the light from the light emitting diode LED is absorbed by the tunnel junction layer 84 and the amount of emitted light decreases, the n cathode of the setting thyristor S is partially or entirely at the central opening of the n ohmic electrode 321. A part or all of the layer 88, the p gate layer 87, the n gate layer 86, the p anode layer 85, and the tunnel junction layer 84 in the thickness direction may be removed by etching. When a metallic conductive III-V compound layer is used instead of the tunnel junction layer 84, part or all of the metallic conductive III-V compound layer may be etched away in the thickness direction. Furthermore, when using the voltage reduction layer 89, it may be removed in the same manner.

このように構成することで、発光ダイオードLEDから出射する光は、トンネル接合層84に吸収されることが抑制される。金属的導電性III−V族化合物層や電圧低減層89を用いた場合においても、発光ダイオードLEDから出射する光が、金属的導電性III−V族化合物層や電圧低減層89に吸収されることが抑制される。   With this configuration, absorption of light emitted from the light emitting diode LED by the tunnel junction layer 84 is suppressed. Even when the metallic conductive III-V compound layer or the voltage reducing layer 89 is used, light emitted from the light emitting diode LED is absorbed by the metallic conductive III-V compound layer or the voltage reducing layer 89 Is suppressed.

(第2の実施の形態に係る発光チップCの変形例2−2)
図24は、変形例2−2を説明する発光ダイオードLEDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例2−2では、図23に示した発光チップCのnカソード(DBR)層83をDBR層としないnカソード層83とし、その代りnカソード層88をDBR層としている。よって、nカソード層88をnカソード(DBR)層88と表記する。他の構成は、第1の実施の形態に係る発光チップCと同様である。
(Modification 2-2 of light emitting chip C according to the second embodiment)
FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the light emitting diode LED and the setting thyristor S are stacked for explaining the modification 2-2.
In the modification 2-2, the n cathode (DBR) layer 83 of the light emitting chip C shown in FIG. 23 is an n cathode layer 83 which is not a DBR layer, and instead an n cathode layer 88 is a DBR layer. Thus, the n cathode layer 88 is referred to as an n cathode (DBR) layer 88. The other configuration is the same as that of the light emitting chip C according to the first embodiment.

変形例2−2では、nカソード(DBR)層83とpアノード(DBR)層85とは、共振器(キャビティ)を構成し、発光層82が出射する光が共振により強められて出力される。   In the modification 2-2, the n cathode (DBR) layer 83 and the p anode (DBR) layer 85 constitute a resonator (cavity), and the light emitted from the light emitting layer 82 is enhanced by resonance and output. .

変形例2−2の発光チップCは、第1の実施の形態において図10、図11、図12及び図13に示した発光チップCの製造方法を一部変更することで製造される。すなわち、図10(a)の第1積層半導体層形成工程において、pアノード層81をpアノード(DBR)層81として形成し、図10(c)の第2積層半導体層形成工程において、nアノード層88をnアノード(DBR)層88とすればよい。   The light emitting chip C of the modified example 2-2 is manufactured by partially changing the method of manufacturing the light emitting chip C shown in FIGS. 10, 11, 12 and 13 in the first embodiment. That is, the p anode layer 81 is formed as the p anode (DBR) layer 81 in the first laminated semiconductor layer forming step of FIG. 10A, and the n anode is formed in the second laminated semiconductor layer forming step of FIG. Layer 88 may be an n anode (DBR) layer 88.

また、電流狭窄層を設ける位置を変更してもよく、電流狭窄層としてトンネル接合層84や金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよく、電圧低減層89を設けてもよい。
なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。この場合であっても、光量が小さくてもよい用途には用いうる。
Further, the position at which the current confinement layer is provided may be changed, the tunnel junction layer 84 or the metallic conductive III-V compound layer may be used as the current confinement layer, and the voltage reduction layer 89 may be provided.
The light from the light emitting diode LED may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, etc., and the amount of emitted light may be reduced. Even in this case, it can be used for applications where the amount of light may be small.

(第2の実施の形態に係る発光チップCの変形例2−3)
図25は、変形例2−3を説明する発光ダイオードLEDと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例2−3では、図23に示した発光チップCのnカソード(DBR)層83をDBR層としないnカソード層83としている。他の構成は、第1の実施の形態に係る発光チップCと同じである。
(Modification 2-3 of light-emitting chip C according to the second embodiment)
FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the light emitting diode LED and the setting thyristor S are stacked, for explaining the modification 2-3.
In the modification 2-3, the n cathode (DBR) layer 83 of the light emitting chip C shown in FIG. 23 is an n cathode layer 83 which is not a DBR layer. The other configuration is the same as the light emitting chip C according to the first embodiment.

変形例2−3の発光チップCでは、発光層82の下(基板80)側にpアノード(DBR)層81を設けている。この場合、nカソード層88と空気との界面で、反射率30%が得られるので、発光層82が出射する光が共振により強められて出力される。
また、発光層82から出射した光の内、基板80側に向う光が反射されて、出射口側に向かう。よって、pアノード層81がDBR層でない場合に比べ、光利用効率が向上する。
In the light emitting chip C of the modified example 2-3, the p-anode (DBR) layer 81 is provided under the light emitting layer 82 (substrate 80). In this case, since a reflectance of 30% is obtained at the interface between the n cathode layer 88 and air, the light emitted from the light emitting layer 82 is intensified by resonance and is output.
Further, among the light emitted from the light emitting layer 82, the light directed to the substrate 80 side is reflected and directed to the light exit side. Therefore, the light utilization efficiency is improved as compared with the case where the p anode layer 81 is not a DBR layer.

変形例2−3の発光チップCは、第1の実施の形態において図10、図11、図12及び図13に示した製造方法を一部変更することで製造される。すなわち、図10(a)の第1積層半導体層体形成工程において、pアノード層81の下側pアノード層81a及び上側pアノード層81cをDBR層として形成すればよい。   The light emitting chip C of the modified example 2-3 is manufactured by partially changing the manufacturing method shown in FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12 and FIG. 13 in the first embodiment. That is, in the step of forming the first stacked semiconductor layer body of FIG. 10A, the lower p anode layer 81a and the upper p anode layer 81c of the p anode layer 81 may be formed as a DBR layer.

電流狭窄層を設ける位置を変更してもよく、電流狭窄層としてトンネル接合層84や金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよく、電圧低減層89を設けてもよい。なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。よって、光量が小さくてもよい用途に使用すればよい。   The position where the current confinement layer is provided may be changed, the tunnel junction layer 84 or the metallic conductive III-V compound layer may be used as the current confinement layer, and the voltage reduction layer 89 may be provided. The light from the light emitting diode LED may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, etc., and the amount of emitted light may be reduced. Therefore, it may be used for applications where the amount of light may be small.

[第3の実施の形態]
第1の実施の形態に係る発光チップCでは、発光素子をレーザダイオードLDとし、第2の実施の形態に係る発光チップCでは、発光素子を発光ダイオードLEDとした。第3の実施の形態に係る発光チップCでは、発光素子として垂直共振器面発光レーザVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)としている。
発光チップCにおける垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタS(転送サイリスタTを含む)との積層された構成を除く他の構成は、第1の実施の形態と同様であって、レーザダイオードLDを垂直共振器面発光レーザVCSELに置き換えればよい。よって、同様な部分の説明を省略し、異なる部分を説明する。
Third Embodiment
In the light emitting chip C according to the first embodiment, the light emitting element is a laser diode LD, and in the light emitting chip C according to the second embodiment, the light emitting element is a light emitting diode LED. In the light emitting chip C according to the third embodiment, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is used as a light emitting element.
The configuration other than the stacked configuration of the vertical cavity surface emitting laser VCSEL and the setting thyristor S (including the transfer thyristor T) in the light emitting chip C is the same as that of the first embodiment, and the laser diode LD May be replaced with a vertical cavity surface emitting laser VCSEL. Therefore, the description of similar parts is omitted, and different parts will be described.

図26は、第3の実施の形態に係る発光チップCの垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタSとが積層されている。
基本的な構成は、図23に示した第2の実施の形態に係る発光チップCと同様であるので説明を省略する。
垂直共振器面発光レーザVCSELは、2つのDBR層(pアノード(DBR)層81とnカソード(DBR)層83)とで挟まれた発光層82において、光を共振させてレーザ発振させている。2つのDBR層(pアノード(DBR)層81とnカソード(DBR)層83)との反射率が例えば99%以上になるとレーザ発振する。
FIG. 26 is an enlarged sectional view of an island 301 in which the vertical cavity surface emitting laser VCSEL of the light emitting chip C according to the third embodiment and the setting thyristor S are stacked.
The vertical cavity surface emitting laser VCSEL and the setting thyristor S are stacked.
The basic configuration is the same as that of the light emitting chip C according to the second embodiment shown in FIG.
In a light emitting layer 82 sandwiched between two DBR layers (p anode (DBR) layer 81 and n cathode (DBR) layer 83), the vertical cavity surface emitting laser VCSEL resonates light to cause laser oscillation. . When the reflectance of two DBR layers (p anode (DBR) layer 81 and n cathode (DBR) layer 83) is, for example, 99% or more, laser oscillation occurs.

なお、第1の実施の形態において説明したように、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよい。また、設定サイリスタS、転送サイリスタTに、電圧低減層89を加えてもよい。トンネル接合層84と同様に、金属的導電性III−V族化合物層及び電圧低減層89も、発光ダイオードLEDが出射する光を吸収するおそれがある。
また、第1の実施の形態における変形例1−1と同様に、設定サイリスタSのpアノード層85に、電流狭窄層を設けてもよい。また、発光ダイオードLEDのnカソード層83、設定サイリスタSのnカソード層88に、電流狭窄層を設けてもよい。
As described in the first embodiment, a metallic conductive III-V compound layer may be used instead of the tunnel junction layer 84. Further, a voltage reduction layer 89 may be added to the setting thyristor S and the transfer thyristor T. Similar to the tunnel junction layer 84, the metallic conductive III-V compound layer and the voltage reduction layer 89 may also absorb the light emitted by the light emitting diode LED.
Also, as in the modification 1-1 of the first embodiment, the p-anode layer 85 of the setting thyristor S may be provided with a current confinement layer. A current confinement layer may be provided on the n cathode layer 83 of the light emitting diode LED and the n cathode layer 88 of the setting thyristor S.

垂直共振器面発光レーザVCSELからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。よって、光量が小さくてもよい用途に使用すればよい。
トンネル接合層84での光の吸収を回避する方法として、nオーミック電極321の中央開口部の一部又は全部において、設定サイリスタSのnカソード層88、pゲート層87、nゲート層86、pアノード層85、トンネル接合層84の厚さ方向における一部又は全部をエッチングによって取り除いてもよい。トンネル接合層84の代わりに金属的導電性III−V族化合物層を用いる場合は、金属的導電性III−V族化合物層の厚さ方向に一部もしくは全部をエッチングによって取り除けばよい。さらに、電圧低減層89を用いる場合にも、同様に取り除けばよい。
The light from the vertical cavity surface emitting laser VCSEL may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, and the like to reduce the amount of emitted light. Therefore, it may be used for applications where the amount of light may be small.
As a method of avoiding light absorption in the tunnel junction layer 84, the n cathode layer 88 of the setting thyristor S, the p gate layer 87, the n gate layer 86, p in part or all of the central opening of the n ohmic electrode 321 A part or all of the anode layer 85 and the tunnel junction layer 84 in the thickness direction may be removed by etching. When a metallic conductive III-V compound layer is used instead of the tunnel junction layer 84, part or all of the metallic conductive III-V compound layer may be etched away in the thickness direction. Furthermore, when using the voltage reduction layer 89, it may be removed in the same manner.

以下では、第3の実施の形態に係る発光チップCの変形例を説明する。以下に示す変形例では、発光チップCのアイランド301における垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタSとが積層された部分で説明する。他の構成は、これまで説明した発光チップCと同様であるので、異なる部分を説明し、同様な部分の説明を省略する。   Hereinafter, a modification of the light emitting chip C according to the third embodiment will be described. In the modified example described below, a portion of the island 301 of the light emitting chip C in which the vertical cavity surface emitting laser VCSEL and the setting thyristor S are stacked will be described. The other configuration is the same as that of the light emitting chip C described above, so different parts will be described, and description of similar parts will be omitted.

(第3の実施の形態に係る発光チップCの変形例3−1)
図27は、変形例3−1を説明する垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例3−1の基本的な構成は、図24に示した第2の実施の形態に係る発光チップCの変形例2−2と同様であるので説明を省略する。
垂直共振器面発光レーザVCSELは、2つのDBR層(pアノード(DBR)層81とnカソード(DBR)層88)とで挟まれた発光層82において、光を共振させてレーザ発振させている。
(Modification 3-1 of light-emitting chip C according to the third embodiment)
FIG. 27 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the vertical cavity surface emitting laser VCSEL and the setting thyristor S are stacked, for explaining the modification 3-1.
The basic configuration of the modification 3-1 is the same as that of the modification 2-2 of the light emitting chip C according to the second embodiment shown in FIG.
The vertical cavity surface emitting laser VCSEL causes light to resonate in the light emitting layer 82 sandwiched between two DBR layers (p anode (DBR) layer 81 and n cathode (DBR) layer 88) to cause laser oscillation. .

電流狭窄層を設ける位置を変更してもよい。また、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよい。そして、電流狭窄層としてトンネル接合層84や金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよい。さらに、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)に電圧低減層89を設けてもよい。   The position where the current confinement layer is provided may be changed. Also, instead of the tunnel junction layer 84, a metallic conductive III-V compound layer may be used. A tunnel junction layer 84 or a metallic conductive III-V compound layer may be used as the current confinement layer. Furthermore, a voltage reduction layer 89 may be provided on the thyristor (setting thyristor S, transfer thyristor T).

なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。この場合であっても、光量が小さくてもよい用途には用いうる。   The light from the light emitting diode LED may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, etc., and the amount of emitted light may be reduced. Even in this case, it can be used for applications where the amount of light may be small.

(第3の実施の形態に係る発光チップCの変形例3−2)
図28は、変形例3−2を説明する垂直共振器面発光レーザVCSELと設定サイリスタSとが積層されたアイランド301の拡大断面図である。
変形例3−2の基本的な構成は、図20に示した第1の実施の形態に係る発光チップCの変形例1−2において、pアノード層81とpアノード層85とをDBR層としている。他の構成は、変形例1−2と同様であるので説明を省略する。
垂直共振器面発光レーザVCSELは、発光層82とnカソード層83とを挟む2つのDBR層(pアノード(DBR)層81とpアノード(DBR)層85)において、光を共振させてレーザ発振させている。
(Modification 3-2 of light-emitting chip C according to the third embodiment)
FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view of the island 301 in which the vertical cavity surface emitting laser VCSEL and the setting thyristor S are stacked for explaining the modified example 3-2.
The basic configuration of the modification 3-2 is that, in the modification 1-2 of the light-emitting chip C according to the first embodiment shown in FIG. 20, the p-anode layer 81 and the p-anode layer 85 are DBR layers. There is. The other configuration is the same as that of the modification 1-2, so the description will be omitted.
Vertical cavity surface emitting laser VCSEL emits light by resonating light in two DBR layers (p anode (DBR) layer 81 and p anode (DBR) layer 85) sandwiching a light emitting layer 82 and an n cathode layer 83 I am doing it.

また、変形例3−2は、電流狭窄層81bを用いないため、水蒸気酸化が適用しづらいInP、GaN、サファイアなどの基板上の半導体材料に適用しやすい。
なお、トンネル接合層84を電流狭窄に使用しているので、非発光再結合に消費される電力が抑制され、低消費電力化及び光取り出し効率が向上する。
In addition, since the modified example 3-2 does not use the current narrowing layer 81b, it can be easily applied to a semiconductor material on a substrate such as InP, GaN, or sapphire, which is difficult to apply steam oxidation.
Since the tunnel junction layer 84 is used for current confinement, the power consumed for non-radiative recombination is suppressed, and power consumption reduction and light extraction efficiency are improved.

また、トンネル接合層84の代わりに、金属的導電性III−V族化合物層を用いてもよい。さらに、サイリスタ(設定サイリスタS、転送サイリスタT)に電圧低減層89を設けてもよい。   Also, instead of the tunnel junction layer 84, a metallic conductive III-V compound layer may be used. Furthermore, a voltage reduction layer 89 may be provided on the thyristor (setting thyristor S, transfer thyristor T).

なお、発光ダイオードLEDからの光が、トンネル接合層84、金属的導電性III−V族化合物層、電圧低減層89などにより吸収されて、出射する光量が低下することがある。この場合であっても、光量が小さくてもよい用途には用いうる。   The light from the light emitting diode LED may be absorbed by the tunnel junction layer 84, the metallic conductive group III-V compound layer, the voltage reduction layer 89, etc., and the amount of emitted light may be reduced. Even in this case, it can be used for applications where the amount of light may be small.

第1の実施の形態から第3の実施の形態では、発光素子として、レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSELを説明したが、例えば、レーザトランジスタなど、他の発光素子を用いてもよい。   Although the laser diode LD, the light emitting diode LED, and the vertical cavity surface emitting laser VCSEL have been described as the light emitting element in the first to third embodiments, other light emitting elements such as a laser transistor may be used. You may use.

第1の実施の形態から第3の実施の形態における自己走査型発光素子アレイ(SLED)は、発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSEL)を備える発光部102と、設定サイリスタS、転送サイリスタTなどを備える駆動部101とで構成されていたが、駆動部101において、設定サイリスタSと転送サイリスタTとの間などに制御用のサイリスタなどを備えてもよい。さらに、ダイオード、抵抗などの他の部材を含んでもよい。
また、転送サイリスタTの間を結合ダイオードDで接続したが、抵抗など電位の変化を伝達できる部材で接続してもよい。
The self-scanning light emitting element array (SLED) in the first to third embodiments includes a light emitting unit 102 including a light emitting element (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL) Although the drive unit 101 includes the setting thyristor S, the transfer thyristor T, and the like, the drive unit 101 may include a control thyristor or the like between the setting thyristor S and the transfer thyristor T or the like. Furthermore, other members such as diodes and resistors may be included.
Although the transfer thyristors T are connected by the coupling diode D, they may be connected by a member such as a resistor capable of transmitting a change in potential.

また、転送サイリスタTを用いず、積層された発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSEL)及び設定サイリスタSにおいて、転送サイリスタTに供給される第1転送信号φ1に点灯信号φIを重畳した信号を奇数番号の設定サイリスタSに供給し、第2転送信号φ2に点灯信号φIを重畳させた信号を偶数番号の設定サイリスタSに供給してもよい。このようにすることで、用いる素子数が少なくなり、発光チップCのサイズが小さくなる。この場合、発光素子を除く、設定サイリスタSなどが駆動部101を構成する。   In addition, in the stacked light emitting elements (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL) and the setting thyristor S without using the transfer thyristor T, the first transfer signal φ1 supplied to the transfer thyristor T is used. A signal in which the lighting signal φI is superimposed may be supplied to the odd-numbered setting thyristors S, and a signal in which the lighting signal φI is superimposed on the second transfer signal φ2 may be supplied to the even-numbered setting thyristors S. By doing this, the number of elements used is reduced, and the size of the light emitting chip C is reduced. In this case, the setting thyristor S or the like excluding the light emitting element constitutes the driving unit 101.

第1の実施の形態から第3の実施の形態において、発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSEL)、設定サイリスタS、転送サイリスタTの導電型を逆にするとともに、回路の極性を変更してもよい。すなわち、アノードコモンをカソードコモンとし、カソードコモンをアノードコモンにしてもよい。   In the first to third embodiments, the conductivity types of the light emitting element (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL), setting thyristor S, and transfer thyristor T are reversed. The polarity of the circuit may be changed. That is, the anode common may be a cathode common and the cathode common may be an anode common.

なお、発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSEL)のターンオン時の発光遅延や緩和振動を抑制するため、予め発光素子に閾値電流以上の微小な電流を注入して僅かに発光状態又は発振状態としておいてもよい。すなわち、設定サイリスタSがターンオンする前から発光素子を僅かに発光させておき、設定サイリスタSがターンオンした時に、発光素子の発光量を増加させて、予め定められた光量にするように構成してもよい。このような構成としては、例えば、発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSEL)のアノード層に電極を形成し、この電極に電圧源又は電流源を接続しておき、設定サイリスタSがターンオンする前から、この電圧源または電流源から発光素子に微弱な電流を注入するようにすればよい。   In order to suppress light emission delay and relaxation oscillation when the light emitting element (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL) is turned on, a minute current of a threshold current or more is injected into the light emitting element in advance. The light emission state or the oscillation state may be slightly set. That is, the light emitting element is made to slightly emit light before the setting thyristor S is turned on, and when the setting thyristor S is turned on, the amount of light emission of the light emitting element is increased to obtain a predetermined light amount. It is also good. As such a configuration, for example, an electrode is formed on the anode layer of a light emitting element (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL), and a voltage source or current source is connected to this electrode. The weak current may be injected from the voltage source or the current source to the light emitting element before the setting thyristor S is turned on.

また、各実施の形態における、転送サイリスタTおよび設定サイリスタSの構造としては、各実施の形態における転送サイリスタTおよび設定サイリスタSの機能を有する構造であればpnpnの4層構造以外であってもよい。例えば、サイリスタ特性を有するpinin構造、pipin構造、npip構造、またはpnin構造などであってもよい。この場合、pinin構造のpとnに挟まれた、i層、n層、i層、pnin構造のpとnとに挟まれた、n層、i層のいずれかがゲート層となり、ゲート層上に設けられたnオーミック電極をゲートGt(ゲートGs)の端子とすればよい。もしくは、npip構造のnとpに挟まれた、i層、p層、i層、npip構造のnとpとに挟まれた、p層、i層のいずれかがゲート層となり、ゲート層上に設けられたpオーミック電極332をゲートGt(ゲートGs)の端子とすればよい。   Moreover, as the structure of the transfer thyristor T and the setting thyristor S in each embodiment, even if it is a structure having the functions of the transfer thyristor T and the setting thyristor S in each embodiment, it may be other than pnpn four-layer structure Good. For example, a pinin structure having a thyristor characteristic, a pipin structure, an npip structure, or a pnin structure may be used. In this case, an i layer, an n layer, an i layer sandwiched between p and n of a pinin structure, and an n layer or i layer sandwiched between p and n of a pnin structure become a gate layer, and a gate layer The n-ohmic electrode provided above may be used as a terminal of the gate Gt (gate Gs). Alternatively, an i-layer, a p-layer, an i-layer sandwiched between n and p in an npip structure, or a p-layer or an i-layer sandwiched between n and p in an npip structure is a gate layer on the gate layer The p-ohmic electrode 332 provided on the gate Gt may be used as a terminal of the gate Gt (gate Gs).

さらに、各実施の形態における、サイリスタを構成する複数の半導体層と発光素子を構成する複数の半導体層とが、トンネル接合を構成する半導体層を介して積層されている半導体構造は、自己走査型発光素子アレイ(SLED)以外の用途にも使用できる。例えば、1個の発光素子(レーザダイオードLD、発光ダイオードLED、垂直共振器面発光レーザVCSELなど)とそれに積層された設定サイリスタSとで構成され、外部からの電気信号や光信号などの入力によって点灯する単体の発光部品として使用できる。この場合、発光素子が発光部102、設定サイリスタSが駆動部101を構成する。   Furthermore, in each of the embodiments, the semiconductor structure in which a plurality of semiconductor layers constituting a thyristor and a plurality of semiconductor layers constituting a light emitting element are stacked via a semiconductor layer constituting a tunnel junction is a self-scanning type. It can be used for applications other than light emitting element arrays (SLEDs). For example, it is composed of one light emitting element (laser diode LD, light emitting diode LED, vertical cavity surface emitting laser VCSEL, etc.) and setting thyristor S stacked thereon, and is inputted by an external electric signal or optical signal. It can be used as a single light emitting component that lights up. In this case, the light emitting element constitutes the light emitting unit 102, and the setting thyristor S constitutes the driving unit 101.

以上においては、主にp型のGaAsを基板80の例として説明した。他の基板を用いた場合における各半導体層(図10(a)の第1積層半導体層形成工程で形成する第1積層半導体層(pアノード層81、発光層82、nカソード層83、トンネル接合層84)、及び、図10(c)で形成する第2積層半導体層形成工程で形成する第2積層半導体層(pアノード層85、nゲート層86、pゲート層87、nカソード層88))の例を説明する。   In the above, p-type GaAs is mainly described as an example of the substrate 80. In the case of using another substrate (the first stacked semiconductor layer (p anode layer 81, light emitting layer 82, n cathode layer 83, tunnel junction formed in the step of forming the first stacked semiconductor layer in FIG. 10A) Layer 84), and a second laminated semiconductor layer (p anode layer 85, n gate layer 86, p gate layer 87, n cathode layer 88) formed in the step of forming a second laminated semiconductor layer formed in FIG. An example of) will be described.

まず、GaN基板を用いた場合における第1積層半導体層及び第2積層半導体層の一例は以下の通りである。
pアノード層81は、例えば、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
GaN基板上では酸化による狭窄層を電流狭窄層として使用することが困難であるため、トンネル接合層を電流狭窄に用いた構成(図20、図28)や金属的導電性III−V族化合物層を電流狭窄に用いた構成が望ましい構造である。又は、イオン注入を電流狭窄方法として使用することも有効である。
First, an example of the first stacked semiconductor layer and the second stacked semiconductor layer in the case of using a GaN substrate is as follows.
The p-anode layer 81 is, for example, p-type Al 0.9 GaN with an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 , for example. Al composition may be changed in the range of 0-1.
Since it is difficult to use an oxidation confinement layer as a current confinement layer on a GaN substrate, a configuration using a tunnel junction layer for current confinement (FIGS. 20 and 28) and metallic conductive III-V compound layers The configuration in which the current confinement is used for current confinement is desirable. Alternatively, it is also effective to use ion implantation as a current confinement method.

発光層82は、井戸(ウエル)層と障壁(バリア)層とが交互に積層された量子井戸構図である。井戸層は、例えばGaN、InGaN、AlGaNなどであり、障壁層は、AlGaN、GaNなどである。なお、発光層82は、量子線(量子ワイヤ)や量子箱(量子ドット)であってもよい。   The light emitting layer 82 has a quantum well structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked. The well layer is, for example, GaN, InGaN, AlGaN or the like, and the barrier layer is AlGaN, GaN or the like. The light emitting layer 82 may be a quantum wire (quantum wire) or a quantum box (quantum dot).

nカソード層83は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。 The n cathode layer 83 is, for example, n-type Al 0.9 GaN having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1.

トンネル接合層84は、n型の不純物を高濃度に添加したn++層84aとn型の不純物を高濃度に添加したp++層84bとの接合(図10(a)参照。)で構成されている。n++層84a及びp++層84bは、例えば不純物濃度1×1020/cmと高濃度である。なお、通常の接合の不純物濃度は、1017/cm台〜1018/cm台である。n++層84aとp++層84bとの組み合わせ(以下では、n++層84a/p++層84bで表記する。)は、例えばn++GaN/p++GaN、n++GaInN/p++GaInN、n++AlGaN/p++AlGaNである。なお、組み合わせを相互に変更したものでもよい。 The tunnel junction layer 84 is composed of a junction (see FIG. 10A) of an n ++ layer 84 a heavily doped with n-type impurities and ap ++ layer 84 b heavily doped with n-type impurities. ing. n ++ layer 84a and p ++ layer 84b is a high concentration of, for example an impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3. The impurity concentration of the normal junction is 10 17 / cm 3 to 10 18 / cm 3 . The combination (hereinafter, referred to with n ++ layer 84a / p ++ layer 84b.) between the n ++ layer 84a and the p ++ layer 84b is, for example n ++ GaN / p ++ GaN, n ++ GaInN / p ++ GaInN, n ++ AlGaN / p ++ AlGaN. The combinations may be mutually changed.

pアノード層85は、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
nゲート層86は、例えば不純物濃度1×1017/cmのn型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
pゲート層87は、例えば不純物濃度1×1017/cmのp型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
nカソード層88は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のAl0.9GaNである。Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
The p anode layer 85 is, for example, p-type Al 0.9 GaN with an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1.
The n gate layer 86 is, for example, n-type Al 0.9 GaN having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1.
The p gate layer 87 is, for example, p-type Al 0.9 GaN with an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1.
The n cathode layer 88 is, for example, n-type Al 0.9 GaN with an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . Al composition may be changed in the range of 0-1.

次に、InP基板を用いた場合における第1積層半導体層及び第2積層半導体層の一例は以下の通りである。
pアノード層81は、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
InP基板上では酸化による狭窄層を電流狭窄層として使用することが困難であるため、トンネル接合層を電流狭窄に用いた構成(図20、図28)や金属的導電性III−V族化合物層を電流狭窄に用いた構成が望ましい構造である。又は、イオン注入を電流狭窄に使用することも有効である。
Next, an example of the first stacked semiconductor layer and the second stacked semiconductor layer in the case of using an InP substrate is as follows.
The p-anode layer 81 is, for example, p-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.
Since it is difficult to use an oxidation narrowing layer as a current narrowing layer on an InP substrate, a configuration using a tunnel junction layer for current narrowing (FIGS. 20 and 28) or a metallic conductive III-V compound layer The configuration in which the current confinement is used for current confinement is desirable. Alternatively, it is also effective to use ion implantation for current confinement.

発光層82は、井戸(ウエル)層と障壁(バリア)層とが交互に積層された量子井戸構図である。井戸層は、例えばInAs、InGaAsP、AlGaInAs、GaInAsPSbなどであり、障壁層は、InP、InAsP、InGaAsP、AlGaInAsPなどである。なお発光層82は、量子線(量子ワイヤ)や量子箱(量子ドット)であってもよい。   The light emitting layer 82 has a quantum well structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked. The well layer is, for example, InAs, InGaAsP, AlGaInAs, GaInAsPSb or the like, and the barrier layer is InP, InAsP, InGaAsP, AlGaInAsP or the like. The light emitting layer 82 may be a quantum wire (quantum wire) or a quantum box (quantum dot).

nカソード層83は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。 The n cathode layer 83 is, for example, n-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.

トンネル接合層84は、n型の不純物を高濃度に添加したn++層84aとn型の不純物を高濃度に添加したp++層84bとの接合(図10(b)参照。)で構成されている。n++層84a及びp++層84bは、例えば不純物濃度1×1020/cmと高濃度である。なお、通常の接合の不純物濃度は、1017/cm台〜1018/cm台である。n++層84aとp++層84bとの組み合わせ(以下では、n++層84a/p++層84bで表記する。)は、例えばn++InP/p++InP、n++InAsP/p++InAsP、n++InGaAsP/p++InGaAsP、n++InGaAsPSb/p++InGaAsPSbである。なお、組み合わせを相互に変更したものでもよい。 The tunnel junction layer 84 is formed of a junction (see FIG. 10B) of an n ++ layer 84 a heavily doped with n-type impurities and ap ++ layer 84 b heavily doped with n-type impurities. ing. n ++ layer 84a and p ++ layer 84b is a high concentration of, for example an impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3. The impurity concentration of the normal junction is 10 17 / cm 3 to 10 18 / cm 3 . The combination (hereinafter, referred to with n ++ layer 84a / p ++ layer 84b.) between the n ++ layer 84a and the p ++ layer 84b is, for example n ++ InP / p ++ InP, n ++ InAsP / p ++ InAsP, n ++ InGaAsP / p ++ InGaAsP, n ++ InGaAs PSb / p ++ InGaAs PSb. The combinations may be mutually changed.

pアノード層85は、例えば不純物濃度1×1018/cmのp型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
nゲート層86は、例えば不純物濃度1×1017/cmのn型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
pゲート層87は、例えば不純物濃度1×1017/cmのp型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
nカソード層88は、例えば不純物濃度1×1018/cmのn型のInGaAsPである。Ga組成、Al組成は、0〜1の範囲で変更してもよい。
The p anode layer 85 is, for example, p-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.
The n gate layer 86 is, for example, n-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.
The p gate layer 87 is, for example, p-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.
The n cathode layer 88 is, for example, n-type InGaAsP having an impurity concentration of 1 × 10 18 / cm 3 . The Ga composition and the Al composition may be changed in the range of 0 to 1.

これらの半導体層は、例えば有機金属気相成長法(MOCVD)、分子線エピタキシー法(MBE)などによって積層される。   These semiconductor layers are stacked, for example, by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE) or the like.

また、以上説明した実施の形態を、有機材料からなるp型・n型・i型層に適用することも可能である。
さらに、それぞれの実施の形態を、他の実施の形態と組み合わせて用いてもよい。
Moreover, it is also possible to apply the embodiment described above to a p-type, n-type and i-type layer made of an organic material.
Furthermore, each embodiment may be used in combination with other embodiments.

1…画像形成装置、10…画像形成プロセス部、11…画像形成ユニット、12…感光体ドラム、14…プリントヘッド、30…画像出力制御部、40…画像処理部、62…回路基板、63…光源部、64…ロッドレンズアレイ、65…発光装置、80…基板、81…pアノード層、pアノード(クラッド)層、pアノード(DBR)層、81b、85b…電流狭窄層、82…発光層、83…nカソード層、nカソード(クラッド)層、nカソード(DBR)層、84…トンネル接合層、84a…n++層、84b…p++層、85…pアノード層、86…nゲート層、87…pゲート層、88…nカソード層、89…電圧低減層、90…保護層、91…裏面電極、101…駆動部、102…発光部、110…信号発生回路、120…転送信号発生部、140…点灯信号発生部、160…基準電位供給部、170…電源電位供給部、301〜306…アイランド、φ1…第1転送信号、φ2…第2転送信号、φI(φI1〜φI40)…点灯信号、α…電流通過部(領域)、β…電流阻止部(領域)、C(C1〜C40)…発光チップ、D(D1〜D127)…結合ダイオード、LED(LED1〜LED128)…発光ダイオード、LD(LD1〜LD128)…レーザダイオード、SD…スタートダイオード、T(T1〜T128)…転送サイリスタ、VCSEL(VCSEL1〜VCSEL128)…垂直共振器面発光レーザ、Vga…電源電位、Vsub…基準電位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus, 10 ... Image formation process part, 11 ... Image formation unit, 12 ... Photosensitive drum, 14 ... Print head, 30 ... Image output control part, 40 ... Image processing part, 62 ... Circuit board, 63 ... Light source section 64 rod lens array 65 light emitting device 80 substrate 81 anode p layer anode p (cladding) layer p anode (DBR) layer 81 b 85 b current confinement layer 82 light emitting layer 83 ... n cathode layer, n cathode (cladding) layer, n cathode (DBR) layer, 84 ... tunnel junction layer, 84 a ... n ++ layer, 84 b ... p ++ layer, 85 ... p anode layer, 86 ... n gate layer , 87: p gate layer, 88: n cathode layer, 89: voltage reduction layer, 90: protective layer, 91: back electrode, 101: driving unit, 102: light emitting unit, 110: signal generation circuit, 120: transfer No. generating part 140: lighting signal generating part 160: reference potential supply part 170: power supply potential supplying part 301 to 306 island: φ1 first transfer signal φ2 second transfer signal φI (φI1 to φI40 ) ... Lighting signal, α ... Current passing portion (region), β ... Current blocking portion (region), C (C1 to C40) ... Light emitting chip, D (D1 to D127) ... Coupling diode, LED (LED 1 to LED 128) ... Light emitting diode, LD (LD1 to LD128): laser diode, SD: start diode, T (T1 to T128), transfer thyristor, VCSEL (VCSEL1 to VCSEL128), vertical cavity surface emitting laser, Vga: power supply potential, Vsub: reference potential

Claims (11)

基板と、
前記基板上に設けられた複数の発光素子と、
複数の前記発光素子のそれぞれに積層され、オン状態になることで複数の当該発光素子を発光、又は、発光量を増加させるように設定する複数の設定サイリスタと、
複数の前記発光素子の横方向の前記基板上に設けられ、複数の前記設定サイリスタのそれぞれと接続され、オン状態が順に転送されることで、接続された設定サイリスタをオン状態に移行可能にする複数の転送サイリスタと
を備える発光部品。
A substrate,
A plurality of light emitting elements provided on the substrate;
A plurality of setting thyristors that are stacked on each of the plurality of light emitting elements and set to emit light or increase the amount of light emission of the plurality of light emitting elements by being turned on;
The plurality of light emitting elements are provided on the substrate in the lateral direction, connected to each of the plurality of setting thyristors, and the on state is sequentially transferred to enable the connected setting thyristor to be transferred to the on state. A light emitting component comprising a plurality of transfer thyristors.
前記設定サイリスタ及び前記転送サイリスタは、複数の半導体層が積層された、同じ層構成の積層半導体層で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光部品。   The light emitting component according to claim 1, wherein the setting thyristor and the transfer thyristor are formed of laminated semiconductor layers of the same layer configuration in which a plurality of semiconductor layers are laminated. 前記設定サイリスタ及び前記転送サイリスタを構成する前記積層半導体層は、当該設定サイリスタ及び当該転送サイリスタの立ち上がり電圧を低減する電圧低減層を備えることを特徴とする請求項2に記載の発光部品。   3. The light emitting component according to claim 2, wherein the laminated semiconductor layer constituting the setting thyristor and the transfer thyristor includes a voltage reduction layer which reduces a rising voltage of the setting thyristor and the transfer thyristor. 前記発光素子は、複数の半導体層が積層された他の積層半導体層で構成され、前記電圧低減層は、当該他の積層半導体層を構成するいずれの半導体層よりもバンドギャップエネルギが小さいことを特徴とする請求項3に記載の発光部品。   The light emitting element is composed of another laminated semiconductor layer in which a plurality of semiconductor layers are laminated, and the voltage reduction layer has a band gap energy smaller than that of any semiconductor layer constituting the other laminated semiconductor layer. The light emitting component according to claim 3, characterized in that 前記電圧低減層は、前記発光素子の発光層を構成する半導体層よりバンドギャップエネルギが小さいことを特徴とする請求項4に記載の発光部品。   The light emitting component according to claim 4, wherein the voltage reduction layer has a band gap energy smaller than that of a semiconductor layer constituting a light emitting layer of the light emitting element. 前記発光素子と前記設定サイリスタとは、トンネル接合層又は金属的な導電性を有するIII−V族化合物層を介して直列接続されていることを特徴とする請求項1に記載の発光部品。   The light emitting component according to claim 1, wherein the light emitting element and the setting thyristor are connected in series via a tunnel junction layer or a group III-V compound layer having metallic conductivity. 直列接続された前記発光素子と前記設定サイリスタとに印加される電圧により、当該設定サイリスタがオン状態に移行することで、当該発光素子を発光、又は、発光量を増加させることを特徴とする請求項6に記載の発光部品。   The setting thyristor is turned on by the voltage applied to the light emitting element and the setting thyristor connected in series, and the light emitting element is made to emit light or the amount of light emission is increased. Item 7. A light emitting component according to item 6. 前記発光素子は、電流経路が狭窄されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光部品。   The light emitting component according to claim 1, wherein a current path of the light emitting element is narrowed. 請求項1に記載の発光部品を含む発光手段と、
前記発光手段から出射される光を結像させる光学手段と、
を備えるプリントヘッド。
A light emitting means comprising the light emitting component according to claim 1;
An optical means for forming an image of the light emitted from the light emitting means;
A print head comprising:
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
請求項1に記載の発光部品を含み、光学手段を介して前記像保持体を露光する露光手段と、
前記露光手段により露光され前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
An image carrier,
Charging means for charging the image carrier;
An exposure unit that includes the light emitting component according to claim 1 and exposes the image carrier via an optical unit;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by exposure by the exposure means;
A transfer unit configured to transfer the image developed on the image carrier to a transfer target;
An image forming apparatus comprising:
基板上に、複数の発光素子を構成する、複数の半導体層を積層した第1積層半導体層を形成する第1積層半導体層形成工程と、
少なくとも複数の前記発光素子が形成される領域を除いて、前記基板上の前記第1積層半導体層をエッチングする第1積層半導体層エッチング工程と、
前記基板上及び当該基板上に残された第1積層半導体層上に、オン状態になることで複数の前記発光素子のそれぞれを発光又は発光量を増加させるように設定する複数の設定サイリスタ、及び、順にオン状態が転送されるとともに、オン状態になることでそれぞれ接続される当該設定サイリスタをオン状態に移行可能な状態にする複数の転送サイリスタを構成する、複数の半導体層を積層した第2積層半導体層を形成する第2積層半導体層形成工程と
を含む発光部品の製造方法。
A first stacked semiconductor layer forming step of forming a first stacked semiconductor layer in which a plurality of semiconductor layers are stacked to form a plurality of light emitting elements on a substrate;
A first stacked semiconductor layer etching step of etching the first stacked semiconductor layer on the substrate except a region where at least a plurality of the light emitting elements are formed;
A plurality of setting thyristors that set each of the plurality of light emitting elements to increase light emission or light emission amount by being turned on on the substrate and the first laminated semiconductor layer left on the substrate; A second on which a plurality of semiconductor layers are stacked to form a plurality of transfer thyristors for sequentially transferring the on state to the on state, and transferring the on state to the on state, respectively. And a second laminated semiconductor layer forming step of forming a laminated semiconductor layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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