DE3541790C2 - Solid state light emitting diode array - Google Patents

Solid state light emitting diode array

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DE3541790C2 DE19853541790 DE3541790A DE3541790C2 DE 3541790 C2 DE3541790 C2 DE 3541790C2 DE 19853541790 DE19853541790 DE 19853541790 DE 3541790 A DE3541790 A DE 3541790A DE 3541790 C2 DE3541790 C2 DE 3541790C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende lineare Festkörper-Diodenanordnung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a light-emitting linear solid-state diode arrangement according to the preamble of the claim 1.

Eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus dem Dokument DE 26 08 562 A1 bekannt. Bei ihr sind die lichtempfindlichen Bereiche so ausgebildet, daß sie Licht parallel zur Fläche des jeweiligen pn-Übergangs und damit parallel zur Vorderseite einer Halbleiteranordnung emittie­ ren. Um dies zu ermöglichen, wird die Halbleiteranordnung gespalten. Parallel zu dieser Spaltfläche verläuft der im Oberbegriff genannte Ätzkanal, dessen Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt (Vorwärts-MESA-Ätzkanal). Die Ätzkanäle, deren Breite mit zunehmender Tiefe zunehmen, (Rückwärts-MESA-Ätzkanäle) zwischen jeweils benachbarten lichtemittie­ renden Bereichen erstrecken sich von der Spaltfläche ausge­ hend bis über den Vorwärts-MESA-Ätzkanal hinaus zu derjeni­ gen Seite der Halbleiteranordnung, die der Spaltfläche ent­ gegengesetzt ist.An arrangement according to the preamble of claim 1 is known known from document DE 26 08 562 A1. They are with her photosensitive areas designed to emit light parallel to the surface of the respective pn junction and thus emits parallel to the front of a semiconductor device Ren. To make this possible, the semiconductor device split. The runs parallel to this gap surface Etching channel, whose width decreases with increasing depth (forward MESA etching channel). The etch channels, the width of which increases with depth (reverse MESA etch channels) between adjacent light emitters regions extend from the gap surface extending beyond the forward MESA etch channel to that towards the side of the semiconductor device that corresponds to the gap area is opposite.

Weiterhin ist aus der JP 60-79783 (A) der Aufbau von Kon­ taktelektroden bekannt, die sich in entgegengesetzte Querricht­ ungen erstrecken und eine im Drahtbondbereich größere Breite als im Kontaktbereich aufweisen.Furthermore, from JP 60-79783 (A) the structure of Kon clock electrodes known, which are in opposite transverse direction and a larger width in the wire bond area than in the contact area.

Darüber hinaus ist aus den Druckschriften JP 57-138 354, JP 59-146874, JP 59-146875 und JP 59-15 9885 folgendes bekannt. In addition, JP 57-138 354, JP 59-146874, JP 59-146875 and JP 59-15 9885 the following known.  

In der Fig. 1 ist ein elektrostatisches Aufzeichnungs­ gerät dargestellt, das eine Belichtungseinrichtung A mit einer lichtemittierenden Diodenanordnung 1 und einer Linsenanordnung 2 zur Fokussierung des von der Dioden­ anordnung 1 emittierten Lichtes, eine Entwicklungsein­ richtung B zur Anlagerung von Tonerteilchen an das elektrostatische Bild auf einer photoempfindlichen Trommel 3, eine Übertragungskoronaeinrichtung D zur Über­ tragung der Tonerteilchen von der Trommel 3 zu einem Auf­ zeichnungspapier, das in Richtung des Pfeils Z transportiert wird, eine Einrichtung E zur Beseitigung eines elektrostatischen Potentials auf der Trommel 3 durch entsprechende Belichtung, eine Einrichtung F zur Beseitigung verbleibenden Tonermaterials von der Trommel 3 zur Reinigung der Trommeloberfläche, eine Aufladeeinrichtung G zur Aufladung der Oberfläche der Trommel 3 auf ein gleichförmiges elektrostatisches Potential, und eine Einrichtung H zur Fixierung des auf das Aufzeichnungspapier übertragenen Tonerbildes durch Aufheizung und Druckbeaufschlagung des Tonerbildes auf dem Papier besitzt. In Fig. 1, an electrostatic recording device is shown, which an exposure device A with a light-emitting diode arrangement 1 and a lens arrangement 2 for focusing the light emitted by the diode arrangement 1 , a developing device B for attaching toner particles to the electrostatic image on a Photosensitive drum 3 , a transfer corona device D for transferring the toner particles from the drum 3 to a recording paper that is transported in the direction of the arrow Z, a device E for removing an electrostatic potential on the drum 3 by appropriate exposure, a device F for Removal of remaining toner material from the drum 3 for cleaning the drum surface, a charging device G for charging the surface of the drum 3 to a uniform electrostatic potential, and a device H for fixing the transfer to the recording paper has a toner image by heating and pressurizing the toner image on the paper.

Die Belichtungseinrichtung A mit der lichtemittierenden Diodenanordnung 1 und der Linsenanordnung 2 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Die Linsenanordnung 2 enthält eine Vielzahl von stabförmig ausgebildeten Linsen mit selbstfokussierenden Eigenschaften (sogenannte SELFOC-Linsen) zur Fokussierung des Lichtes 2a, das von der licht­ emittierenden Diodenanordnung 1 abgestrahlt wird.The exposure device A with the light-emitting diode arrangement 1 and the lens arrangement 2 is shown in more detail in FIG. 2. The lens arrangement 2 contains a plurality of rod-shaped lenses with self-focusing properties (so-called SELFOC lenses) for focusing the light 2 a, which is emitted by the light-emitting diode arrangement 1 .

Beim Betrieb des elektrostatischen Aufzeichnungsgerätes wird die photoempfindliche Trommel 3 in Uhrzeigerrichtung in Fig. 1 gedreht. Dabei wird ihre Oberfläche gleichmäßig aufgeladen, und zwar in Übereinstimmung mit der Ent­ ladung der Aufladungseinrichtung G. Die aufgeladene Trommel 3 wird mit Hilfe der lichtemittierenden Dioden­ anordnung 1 belichtet, die durch entsprechende Auf­ zeichnungssignale angesteuert wird, um auf diese Weise ein elektrostatisches Bild auf der Oberfläche der Trommel 3 zu erzeugen. Dieses elektrostatische Bild auf der Ober­ fläche der Trommel 3 wird mit Hilfe von Tonerteilchen ent­ wickelt, die an die Oberfläche angelagert werden, wenn sich die Trommel 3 in Uhrzeigerrichtung an der Entwicklungs­ einrichtung B vorbeibewegt. Die Oberfläche der Trommel 3 und die Entwicklungseinrichtung B stehen dabei in Kontakt zueinander. Das Tonerbild auf der Oberfläche der Trommel 3 wird dann mit Hilfe der Übertragungskorona­ einrichtung D auf ein Aufzeichnungs- bzw. Kopierpapier übertragen, das sich in Pfeilrichtung Z in Fig. 1 bewegt. Die Übertragung erfolgt mit Hilfe eines in der Übertragungskoronaeinrichtung D erzeugten elektro­ statischen Feldes. Anschließend wird das elektrostatische Bild auf der Trommel 3 durch Belichtung beseitigt, und zwar mit Hilfe der Einrichtung E zur Beseitigung des elektrostatischen Potentials auf der Trommel 3. Eventuell noch vorhandene Tonerteilchen auf der Oberfläche der Trommel 3 werden mit Hilfe der Reinigungseinrichtung F entfernt, womit ein Aufzeichnungszyklus des elektro­ statischen Aufzeichnungsgerätes abgeschlossen ist. In operation of the electrostatic recorder, the photosensitive drum 3 is rotated clockwise in Fig. 1. Her surface is charged evenly, in accordance with the discharge of the charging device G. The charged drum 3 is exposed with the aid of the light-emitting diode arrangement 1 , which is driven by corresponding recording signals, in order in this way an electrostatic image on the To produce surface of the drum 3 . This electrostatic image on the upper surface of the drum 3 is developed with the aid of toner particles which are deposited on the surface when the drum 3 moves clockwise past the developing device B. The surface of the drum 3 and the developing device B are in contact with each other. The toner image on the surface of the drum 3 is then transferred by means of the transfer corona device D to a recording or copying paper which moves in the direction of arrow Z in FIG. 1. The transmission takes place with the aid of an electrostatic field generated in the transmission corona device D. Then, the electrostatic image on the drum 3 is removed by exposure using the device E for removing the electrostatic potential on the drum 3 . Any remaining toner particles on the surface of the drum 3 are removed with the aid of the cleaning device F, which completes a recording cycle of the electrostatic recording device.

In den Fig. 3 bis 5 ist eine lichtemittierende Fest­ körper-Diodenanordnung dargestellt, wie sie beispielsweise in dem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät verwendet werden kann. Die lichtemittierende Diodenanordnung umfaßt ein Substrat 10 aus Galliumarsenid (GaAs) vom n-Typ, eine epitaktisch aufgewachsene Schicht 11 aus GaAs1-xPx vom n-Typ (x = Kristallmischverhältnis), eine Schicht 12 aus GaAs vom n-Typ, lichtemittierende Rekombinationsbereiche 13 vom p-Typ, die jeweils durch die Oberfläche der n-Typ GaAs-Schicht 12 hindurch und vorzugsweise durch Diffusion von Zn ge­ bildet sind, Isolationsstreifen 14, die in derselben Weise wie die lichtemittierenden Rekombinationsbereiche 13 hergestellt sind, und durch die die jeweiligen licht­ emittierenden Rekombinationsbereiche 13 isoliert werden, getrennte Elektroden 15, die auf den jeweiligen licht­ emittierenden Bereichen der n-Typ GaAs-Schicht 12 liegen, und an die ein positives Potential anlegbar ist, sowie eine gemeinsame Elektrode 16 auf der rückseitigen Fläche des n-Typ GaAs-Substrats 10, an die ein negatives Potential anlegbar ist. Die n-Typ GaAs-Schicht 12 und die jeweiligen Elektroden 15 sind mit Öffnungen 17 versehen, um Licht durchzulassen bzw. zu sammeln, das unterhalb der jeweiligen lichtemittierenden Rekombinationsbereiche 13 emittiert wird.In FIGS. 3 to 5, a light emitting solid state diode array is shown how it can be used, for example, in the electrostatic recording apparatus. The light emitting diode arrangement comprises a substrate 10 made of n-type gallium arsenide (GaAs), an epitaxially grown layer 11 made of n-type GaAs 1-x P x (x = crystal mixing ratio), a layer 12 made of n-type GaAs Recombination regions 13 of p-type, which are each formed through the surface of the n-type GaAs layer 12 and preferably by diffusion of Zn ge, insulation strips 14 which are produced in the same manner as the light-emitting recombination regions 13 and through which the respective light-emitting recombination regions 13 are isolated, separate electrodes 15 which lie on the respective light-emitting regions of the n-type GaAs layer 12 and to which a positive potential can be applied, and a common electrode 16 on the rear surface of the n- Type GaAs substrate 10 to which a negative potential can be applied. The n-type GaAs layer 12 and the respective electrodes 15 are provided with openings 17 in order to transmit or collect light which is emitted below the respective light-emitting recombination regions 13 .

Beim Betrieb der lichtemittierenden Diodenanordnung werden Elektronen von der n-Typ GaAs1-xPx-Schicht 11 in die p-Typ lichtemittierenden Rekombinationsbereiche 13 injiziert, wenn zwischen den jeweiligen positiven Elektroden 15 und der gemeinsamen negativen Elektrode 16 eine Vorwärts- bzw. Durchlaßvorspannung angelegt wird. Es wird dann Licht nach außen in Richtung des Pfeils L abgestrahlt, und zwar durch die Öffnung 17 hindurch, die sich sowohl in der n-Typ GaAs-Schicht 12 und in jeder der Elektroden 15 befinden.In operation of the light-emitting diode array, electrons are injected from the n-type GaAs 1-x P x layer 11 into the p-type light-emitting recombination regions 13 when a forward bias is applied between the respective positive electrodes 15 and the common negative electrode 16 is created. Light is then emitted outward in the direction of arrow L, namely through the opening 17 , which are both in the n-type GaAs layer 12 and in each of the electrodes 15 .

Bei der oben beschriebenen lichtemittierenden Dioden­ anordnung wird eine gleichmäßige Helligkeit im Bereich der lichtsammelnden Öffnungen 17 erhalten, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6 angedeutet ist. Die Positionen x₁ bis x₅ entsprechen dabei den in Fig. 5 dargestellten Positionen bzw. Randpositionen der licht­ emittierenden Rekombinationsbereiche 13, der Öffnungen 17 und der Elektrode 15. Die gleichmäßige Helligkeit wird also zwischen den Positionen x₂ und x₃ erhalten. Dies liegt daran, daß ein wenigstens näherungsweise gleich­ mäßiger elektrische Stromfluß im Bereich zwischen den Punkten x₁ bis x₄ vorhanden ist, da die Elektrode 15 bis zum Punkt x₄ reicht. Die gestrichelten Linien in Fig. 6 markieren dabei die im lichtemittierenden Rekombinationsbereich 13 erzeugte Lichtenergie.In the light-emitting diode arrangement described above, a uniform brightness is obtained in the area of the light-collecting openings 17 , as indicated by the solid line in FIG. 6. The positions x₁ to x₅ correspond to the positions or edge positions of the light-emitting recombination regions 13 , the openings 17 and the electrode 15 shown in FIG. 5. The uniform brightness is thus obtained between positions x₂ and x₃. This is because there is an at least approximately uniform electrical current flow in the area between the points x₁ to x₄, since the electrode 15 extends to the point x₄. The dashed lines in FIG. 6 mark the light energy generated in the light-emitting recombination region 13 .

Die genannte lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung besitzt jedoch die folgenden Nachteile:The aforementioned light-emitting solid-state diode arrangement however, has the following disadvantages:

  • (1) Die emittierte Lichtmenge kann auch bei relativ großer Übergangsfläche zwischen den p-n-Schichten nur bis zu einem gewissen Grad durch Vergrößerung der Öffnungen 17 gesteigert werden, da die Gefahr besteht, daß die Elektroden 15 brechen, wenn der verbleibende Rand der Elektroden im Bereich der Öffnungen 17 immer kleiner und kleiner wird.(1) Even with a relatively large transition area between the pn layers, the amount of light emitted can only be increased to a certain extent by enlarging the openings 17 , since there is a risk that the electrodes 15 will break if the remaining edge of the electrodes is in the area the openings 17 is getting smaller and smaller.
  • (2) Bei der Herstellung der lichtemittierenden Dioden­ anordnung findet ein weiterer Verfahrenschritt zur Bildung einer Diffusionsmaske statt, da Zn (Zink) ein­ diffundiert werden soll. Das Herstellungsverfahren ist daher relativ kompliziert.(2) In the manufacture of the light emitting diodes arrangement takes place a further step in the process Formation of a diffusion mask takes place because of Zn (zinc) to be diffused. The manufacturing process is therefore relatively complicated.
  • (3) Die Kosten für die Herstellung der licht­ emittierenden Diodenanordnung sind ebenfalls relativ hoch, da eine beträchtliche Menge von Zn verbraucht wird.(3) The cost of producing the light emitting diode arrays are also relative high because a considerable amount of Zn is consumed becomes.
  • (4) Die Ausschußrate bei der Herstellung der licht­ emittierenden Diodenanordnungen ist relativ groß, da häufig eine Diffusion von Zn in Kristalldefektbereichen erfolgt.(4) The reject rate in the manufacture of the light  emitting diode arrays is relatively large because often diffusion of Zn in crystal defect areas he follows.
  • (5) Es ist allgemein erwünscht, daß zur Ansteuerung der lichtemittierenden Diodenanordnung das positive Potential an die gemeinsame Elektrode und das negative Potential an die einzelnen bzw. getrennten Elektroden angelegt wird. In dieser Hinsicht ist es nachteilig, das negative Potential an die gemeinsame Elektrode anzulegen, da keine praktisch verfügbare Donatordiffusionsquelle bezüglich der Gruppe der III-V Halbleiterverbindungen zur Verfügung steht, so daß nur ein Substrat vom n-Typ verwendet werden kann.(5) It is generally desirable that the light-emitting diode arrangement the positive potential to the common electrode and the negative potential applied to the individual or separate electrodes becomes. In this regard, the negative is disadvantageous Apply potential to the common electrode because no practically available donor diffusion source regarding the group of III-V semiconductor compounds is available so that only one n-type substrate can be used.
  • (6) Es ist relativ schwierig, eine lichtemittierende Halbleiteranordnung der genannten Art mit sehr feinen Strukturen herzustellen, wenn andererseits diese Strukturen, zum Beispiel die Elektroden für die jeweiligen licht­ emittierenden Bereiche, mit Drähten verbunden werden müssen.(6) It is relatively difficult to be a light emitting Semiconductor arrangement of the type mentioned with very fine Structures if, on the other hand, these structures, for example the electrodes for the respective light emitting areas to be connected with wires have to.
  • (7) Das im lichtemittierenden Rekombinationsbereich er­ zeugte Licht wird, wie durch den Fall Y in Fig. 5 ange­ deutet ist, zum Teil nach außen abgestrahlt, ohne die Öffnungen 17 zu durchsetzen. Hierdurch wird die Qualität des Druckbildes bzw. des Bildes einer Kopie herabgesetzt, die mit einer derartigen lichtemittierenden Diodenan­ ordnung beispielsweise in einem elektrostatischen Auf­ zeichnungsgerät hergestellt wird.(7) The light generated in the light-emitting recombination region is, as indicated by the case Y in FIG. 5, partially emitted to the outside without penetrating through the openings 17 . As a result, the quality of the printed image or the image of a copy is reduced, which is produced with such a light-emitting diode arrangement, for example in an electrostatic recording device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach her­ stellbare lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung mit großen lichtemittierenden Bereichen und mit hohem Wirkungs­ grad bei der Lichterzeugung anzugeben.The invention has for its object a simple ago adjustable light-emitting solid-state diode arrangement with large light-emitting areas and with high efficiency to be specified in the generation of light.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Sie zeichnet sich durch einen Aufbau aus, der es ermöglicht mit einfachen Maßnahmen gro­ ße, zur Vorderseite einer Halbleiteranordnung hin emittie­ rende pn-Bereiche auszubilden, die über Elektroden mit gro­ ßen Drahtbondbereichen kontaktiert werden können.The arrangement according to the invention is characterized by the features of Claim 1 given. It is characterized by a structure from, which makes it possible with simple measures ß, emitted towards the front of a semiconductor device rende pn areas to form, which over electrodes with large outer wire bond areas can be contacted.

Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn die Isolierschicht auf der Vorderseite der Halbleiteranordnung aus PSG (Phos­ phor-Silikat-Glas) besteht.It is particularly advantageous if the insulating layer on the front of the semiconductor arrangement made of PSG (Phos phor silicate glass).

Im folgenden wird als Vorwärts-MESA-Ätzkanal ein solcher bezeichnet, dessen Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt; als Rückwärts-MESA-Ätzkanal ein solcher, dessen Breite mit zunehmender Tiefe zunimmt. The following is called the forward MESA etch channel designated, the width of which decreases with increasing depth; as a backward MESA etching channel one whose width increases with depth.  

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die erste Schicht aus Ga1-xAlxAs vom p-Typ, während die zweite Schicht aus Ga1-yAlyAs vom n-Typ besteht. Das Kristallmischver­ hältnis y ist dabei größer als das Kristallmischverhältnis x, während andererseits das Substrat eine GaAs-Schicht vom p-Typ ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the first layer consists of Ga 1-x Al x As of the p-type, while the second layer consists of Ga 1-y Al y As of the n-type. The crystal mixing ratio y is larger than the crystal mixing ratio x, while on the other hand the substrate is a GaAs layer of the p-type.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik Aus­ führungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:The drawing shows next to the state of the art exemplary embodiments of the invention. Shown are:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten elektro­ statischen Aufzeichnungsgerätes, Fig. 1 is a schematic view of a known electrostatic recording apparatus,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Be­ lichtungseinrichtung im elektrostatischen Aufzeichnungsgerät nach Fig. 1, Fig. 2 is a schematic view of a Be clearing means in the electrostatic recording apparatus according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine konventionelle lichtemittierende Festkörper-Diodenan­ ordnung, die zum Beispiel innerhalb der Belichtungseinrichtung nach Fig. 2 verwendet werden kann, Fig order. 3 is a plan view of a conventional solid-state light-Diodenan that can be used, for example, within the exposure device according to Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch die in Fig. 3 dargestellte lichtemittierende Festkörper-Diodenan­ ordnung, Fig. 4 regulatory a cross section along the line IV-IV through the embodiment illustrated in Fig. 3 solid-state light-Diodenan,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V durch die in Fig. 3 dargestellte lichtemittierende Festkörper-Dioden­ anordnung, Fig. 5 arrangement, a cross-section along the line VV through the embodiment illustrated in Fig. 3 light-emitting solid state diodes,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Helligkeit einer konventionellen licht­ emittierenden Festkörper-Diodenanordnung in Abhängigkeit des Ortes, Fig. 6 is a view showing the brightness of a conventional light emitting solid state diode array as a function of the location,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 7 is a plan view of a light emitting solid state diode array according to a first embodiment of the invention,

Fig. 8 einen Querschnitt durch die in Fig. 7 dargestellte Diodenanordnung entlang der Linie VIII-VIII, Fig. 8 shows a cross section through the embodiment illustrated in Fig. 7 diode assembly taken along line VIII-VIII,

Fig. 9 eine perspektivisch dargestellte Teil­ ansicht zur Erläuterung des Aufbaus von Kanälen, die mit Hilfe der MESA-Ätz­ technik hergestellt worden sind, Fig. 9 is a partial perspective view shown for explaining the structure of channels that have been established technology using the MESA etching,

Fig. 10a und 10b entsprechende Querschnitte durch die in Fig. 9 dargestellten Kanäle, wobei gemäß Fig. 10a der Winkel zwischen einer Kanal­ wand und der oberen Niveaufläche bzw. dem Kanalboden ein stumpfer Winkel ist, während entsprechend der Fig. 10b der Winkel zwischen einer Kanalwand und der oberen Niveaufläche bzw. dem Kanalboden ein spitzer Winkel ist, Fig. 10a and 10b corresponding cross-sections through the in Fig. Channels illustrated 9, wherein according to Fig. 10a, the angle between a channel wall and the upper level surface and the channel bottom is an obtuse angle, while according to the Fig. 10b, the angle between a Channel wall and the upper level surface or the channel floor is an acute angle,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine licht­ emittierende Festkörper-Diodenanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 11 is a plan view of a light emitting solid state diode array according to a second embodiment of the invention,

Fig. 12 einen Querschnitt durch die Diodenan­ ordnung nach Fig. 11 entlang der Linie XII-XII, und Fig. 12 shows a cross section through the Diodenan arrangement of FIG. 11 along the line XII-XII, and

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 13 is a plan view of a light emitting solid state diode array according to a third embodiment of the invention.

In den Fig. 7 und 8 ist der Aufbau einer licht­ emittierenden Festkörper-Diodenanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt. Diese lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung besitzt ein Substrat 20 vcm p-Typ aus GaAs, eine epitaktisch aufgewachsene Schicht 21 vom p-Typ aus Ga1-xAlxAs, worin x das Kristallmischungsverhältnis an­ gibt, das je nach vorbestimmter Wellenlänge des emittierten Lichtes zwischen 0,10 und 0,35 liegt, eine Schicht 22 vom n-Typ aus Ga1-yAlyAs, die auf der Schicht 21 vom p-Typ aus Ga1-xAlxAs epitaktisch aufgewachsen ist, worin y das Kristallmischungsverhältnis darstellt, einzelne Elektroden 23 aus metallischen Schichten, die durch Nieder­ schlag im Vakuum, beispielsweise durch Aufdampfung auf die Schicht 22 vom n-Typ aus Ga1-yAlyAs aufgebracht worden sind, und die jeweils einen Elektrodenbereich 24 mit einem elektrischen Kontaktpunkt 24A besitzen, an den ein negatives Potential anlegbar ist, einen Phospho-Silikat-Glasfilm 25 (PSG) zwischen den jeweiligen Elektroden 23 und der Schicht 22 vom n-Typ aus Ga1-yAlyAs, ausge­ nommen im Bereich der jeweiligen elektrischen Kontakt­ bereiche 24A, und eine gemeinsame Elektrode 26 aus einer Metallschicht, die zum Beispiel durch Niederschlag im Vakuum gebildet ist und auf der gesamten rückseitigen Fläche des Substrats 20 vom p-Typ aus GaAs liegt, an die ein positives Potential anlegbar ist.In Figs. 7 and 8, the structure of a light emitting solid state diode array is shown in greater detail according to a first embodiment of the invention. This light-emitting solid-state diode arrangement has a substrate 20 vcm p-type made of GaAs, an epitaxially grown layer 21 of p-type made of Ga 1-x Al x As, where x indicates the crystal mixing ratio which, depending on the predetermined wavelength of the emitted light, between 0.10 and 0.35, an n-type layer 22 made of Ga 1-y Al y As grown epitaxially on the p-type layer 21 made of Ga 1-x Al x As, where y is the crystal mixing ratio represents, individual electrodes 23 made of metallic layers, which have been applied by precipitation in a vacuum, for example by vapor deposition on the layer 22 of the n-type made of Ga 1-y Al y As, and each have an electrode region 24 with an electrical contact point 24 A, to which a negative potential can be applied, a phosphosilicate glass film 25 (PSG) between the respective electrodes 23 and the n-type layer 22 made of Ga 1-y Al y As, except in the area of the respective electrical one Contact areas 24 A, and a common electrode 26 made of a metal layer, which is formed for example by precipitation in a vacuum and is located on the entire rear surface of the p-type substrate 20 made of GaAs, to which a positive potential can be applied.

Bei dieser lichtemittierenden Festkörper-Diodenanordnung ist das Kristallmischungsverhältnis y größer als das Kristallmischungsverhältnis x, um auf diese Weise den Lichtdurchlässigkeitseffekt unter Berücksichtigung der Wellenlänge des emittierten Lichtes aus der Schicht 21 vom p-Typ aus Ga1-xAlxAs und des Injektionswirkungsgrades der Elektronen von der Schicht 22 vom n-Typ aus Ga1-yAlyAs zu erhöhen, und um die injizierten Minoritätsladungs­ träger von der Schicht 21 vom p-Typ aus Ga1-xAlxAs zu begrenzen. Die jeweiligen lichtemittierenden Diodenbereiche P sind ferner gegeneinander durch Kanäle 27a und 27b isoliert, die mit Hilfe der MESA-Ätztechnik hergestellt worden sind. Die Kanäle 27a besitzen dabei Kanalwände, die unter stumpfem Winkel zu dem jeweiligen oberen Niveau bzw. Kanalboden verlaufen, während die Kanäle 27b Kanalwände aufweisen, die unter spitzem Winkel zu dem jeweiligen oberen Niveau bzw. dem Kanalboden verlaufen. Das obere Niveau bzw. der Kanalboden verlaufen dabei parallel zur Substratoberfläche. Wie anhand der Fig. 7 und 8 zu erkennen ist, verlaufen die Vorwärts-MESA-Ätz­ kanäle 27a entlang der Reihe der lichtemittierenden Dioden­ bereiche P bzw. in Zeilenrichtung, während die Rückwärts-MESA-Ätzkanäle 27b zwischen den jeweiligen licht­ emittierenden Diodenbereichen P liegen. Die einzelnen Elektroden 23 erstrecken sich bis zu den jeweiligen Elektrodenbereichen 24 und kreuzen dabei die Vorwärts-MESA-Ätzkanäle 27a, wobei sie der Kanalstruktur bzw. konkaven Oberfläche des Kanals folgen.In this solid-state light-emitting diode arrangement, the crystal mixing ratio y is larger than the crystal mixing ratio x, so as to increase the light transmission effect taking into account the wavelength of the light emitted from the p-type layer 21 of Ga 1-x Al x As and the injection efficiency of the electrons from layer 22 of n-type Ga 1-y Al y As, and to limit the injected minority carriers from layer 21 of p-type Ga 1-x Al x As. The respective light-emitting diode regions P are also isolated from one another by channels 27 a and 27 b, which have been produced using the MESA etching technique. The channels 27 a have channel walls that run at an obtuse angle to the respective upper level or channel floor, while the channels 27 b have channel walls that run at an acute angle to the respective upper level or channel floor. The upper level or the channel floor run parallel to the substrate surface. As can be seen from FIGS. 7 and 8, the forward MESA etching channels 27 a run along the row of light-emitting diode regions P or in the row direction, while the reverse MESA etching channels 27 b run between the respective light-emitting diode regions P lie. The individual electrodes 23 extend up to the respective electrode areas 24 and thereby cross the forward MESA etching channels 27 a, whereby they follow the channel structure or concave surface of the channel.

Der Aufbau der genannten Kanäle und deren Erzeugung mit Hilfe der MESA-Ätztechnik wird nachfolgend anhand der Fig. 9 näher beschrieben. Ein Halbleiterkristall aus einer III-V-Verbindung, beispielsweise vom Zinkblende-Typ, besitzt eine Anisotropie hinsichtlich der chemischen Ätzgeschwindigkeit und hinsichtlich der Spaltbarkeit. Es wird dabei ein Einkristall als Halbleiterwafer bzw. Halbleiterplättchen mit einer (100) Fläche zur Herstellung eines Halbleiter­ elementes oder Chips verwendet. Entsprechend der Fig. 9 wird ein Kristallsubstrat 30 mit Hilfe der MESA-Ätz­ technik auf der (100) Fläche in den Richtungen <011< und <01< senkrecht dazu bearbeitet. Der MESA-Ätzwinkel Θa ist für den MESA-Ätzkanal MA ein stumpfer Winkel, während der MESA-Ätzwinkel Θb für den MESA-Ätzkanal MB ein spitzer Winkel ist. Der MESA-Ätzkanal MA wird nachfolgend als Vorwärts-MESA-Ätzkanal bezeichnet, während der MESA-Ätzkanal MB nachfolgend als Rückwärts-MESA-Ätzkanal bezeichnet wird. Beide genannten Kanäle entsprechen jeweils den Kanälen 27a und 27b.The structure of the channels mentioned and their generation with the aid of the MESA etching technique is described in more detail below with reference to FIG . A semiconductor crystal made of a III-V compound, for example of the zinc blende type, has anisotropy with regard to the chemical etching rate and with regard to the cleavage. A single crystal is used as a semiconductor wafer or wafer with a (100) area for the production of a semiconductor element or chip. According to FIG. 9, a crystal substrate 30 is processed using the MESA etching technique on the (100) surface in the directions <011 <and <01 <perpendicular to it. The MESA etching angle Θa is an obtuse angle for the MESA etching channel M A , while the MESA etching angle Θb is an acute angle for the MESA etching channel M B. The MESA etch channel M A is hereinafter referred to as the forward MESA etch channel, while the MESA etch channel M B is hereinafter referred to as the reverse MESA etch channel. Both channels mentioned correspond to channels 27 a and 27 b.

In der Fig. 10a ist der Verlauf einer elektrisch leitfähigen Schicht 23a aus Metall, die beispielsweise durch Nieder­ schlag bzw. Aufdampfung im Vakuum erzeugt werden kann, im Bereich eines Vorwärts-MESA-Ätzkanals dargestellt, wobei die Schicht 23a auf einer isolierenden Schicht 25 liegt, die ihrerseits auf einem Substrat 30 angeordnet ist. Die Fig. 10a zeigt einen Schnitt senkrecht zur Kanallängs­ richtung. Ein entsprechender Schnitt durch einen Rückwärts-MESA-Ätzkanal ist in der Fig. 10b dargestellt. Hier liegt eine elektrisch leitfähige Schicht 23b auf einer Isolationsschicht 25, die ihrerseits im Oberflächenbereich des Substrates 30 angeordnet ist. Im ersten Fall gemäß der Fig. 10a liegt eine Kanalwand unter stumpfem Winkel zum Kanalboden bzw. zur oberen Niveaufläche, die parallel zur Substratoberfläche verläuft, während im letztgenannten Fall nach Fig. 10b eine Kanalwand unter einem spitzen Winkel zum Kanalboden bzw. zur Oberfläche des Substrats 30 verläuft.In FIG. 10a, the course of an electrically conductive layer 23 a made of metal, for example, impact by low or vapor deposition can be generated in vacuo shown a forward mesa etching channel in the area, wherein the layer 23 a on an insulating layer 25 , which in turn is arranged on a substrate 30 . The Fig. 10a shows a section perpendicular to the direction of channel length. A corresponding section through a reverse MESA etching channel is shown in FIG. 10b. Here there is an electrically conductive layer 23 b on an insulation layer 25 , which in turn is arranged in the surface area of the substrate 30 . In the first case according to FIG. 10a, a channel wall lies at an obtuse angle to the channel floor or to the upper level surface, which runs parallel to the substrate surface, while in the latter case according to FIG. 10b, a channel wall lies at an acute angle to the channel floor or to the surface of the substrate 30 runs.

Wie anhand der Fig. 10a und 10b zu erkennen ist, ist die elektrisch leitfähige Schicht 23a im Kanalbereich nicht unterbrochen, während die elektrisch leitfähige Schicht 23b Unterbrechungspunkte im Bereich der spitzen Ätz­ winkel aufweist.As can be seen 10a and 10b with reference to the Fig., The electrically conductive layer 23 is a non-interrupted in the channel region, while the electrically conductive layer comprises 23 b interruption points in the region of the acute angle etching.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der lichtemittierenden Festkörper-Diodenanordnung nach dem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung wird nochmals auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen.To explain the operation of the light-emitting solid-state diode arrangement according to the first embodiment of the invention, reference is made again to FIGS . 7 and 8.

Beim Betrieb der lichtemittierenden Fettkörper-Diodenan­ ordnung wird eine vorbestimmte Spannung zwischen der gemeinsamen positiven Elektrode 26 und den einzelnen negativen Elektroden 23 angelegt, um einen elektrischen Stromfluß in Vorwärtsrichtung zu erzeugen. Dabei werden Elektronen aus der Schicht 22 vom n-Typ aus Ga1-yAlyAs in die Schicht 21 vom p-Typ aus Ga1-xAlxAs injiziert, so daß ein lichtemittierender Rekombinationsprozeß abläuft und Licht aus dem Lichtemissionsbereich P abgestrahlt wird.In operation of the fat body diode array light emitting device, a predetermined voltage is applied between the common positive electrode 26 and the individual negative electrodes 23 to generate a forward electric current flow. In this case, electrons are injected from the layer 22 of the n-type made of Ga 1-y Al y As into the layer 21 of the p-type made of Ga 1-x Al x As, so that a light-emitting recombination process takes place and light is emitted from the light emission region P. becomes.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jede einzelne Elektrode 23 L-förmig ausgebildet, so daß eine große Fläche erhalten wird, mit der ein Draht 3 leicht verbunden werden kann. Jede einzelne Elektrode 23 ist weiterhin so ausgebildet, daß sie im Elektrodenbereich 24 relativ schmal ist, so daß eine große und U-förmig ausgebildete lichtemittierende Fläche im lichtemittierenden Diodenbereich P erhalten wird.In the described embodiment, each individual electrode 23 is L-shaped, so that a large area is obtained with which a wire 3 can be easily connected. Each individual electrode 23 is also designed such that it is relatively narrow in the electrode region 24 , so that a large and U-shaped light-emitting area is obtained in the light-emitting diode region P.

Im einzelnen kann die Schicht 21 vom p-Typ beispielsweise eine Ga0,9Al0,1As-Schicht sein, eine Ladungsträgerdichte von 5 × 10¹⁶ cm-3 und eine Dicke von 20 µm besitzen, während die Schicht 22 vom n-Typ eine Ga0,7Al0,3As-Schicht mit einer Ladungsträgerdichte von 2 × 10¹⁷ cm-3 und einer Dicke von 3 µm sein kann. Zunächst wird die Schicht 21 und dann die Schicht 22 auf der (100) Fläche des p-Typ GaAs-Substrats 20 gebildet, welches mit Zn dotiert ist und eine Ladungsträgerdichte von 2 × 10¹⁸ cm-3 sowie eine Dicke von 350 µm aufweist. Die Schichten 21 und 22 können beispielsweise durch ein Flüssigphasen-Epitaxie­ verfahren hergestellt werden.In particular, the p-type layer 21 can be, for example, a Ga 0.9 Al 0.1 As layer, a charge carrier density of 5 × 10¹⁶ cm -3 and a thickness of 20 μm, while the layer 22 of the n-type can be a Ga 0.7 Al 0.3 As layer with a charge carrier density of 2 × 10¹⁷ cm -3 and a thickness of 3 µm. First, the layer 21 and then the layer 22 is formed on the (100) surface of the p-type GaAs substrate 20 , which is doped with Zn and has a charge carrier density of 2 × 10¹⁸ cm -3 and a thickness of 350 μm. The layers 21 and 22 can be produced, for example, by a liquid phase epitaxy process.

Das so gebildete Substrat wird dann auf seiner Oberfläche mit Hilfe der MESA-Ätztechnik derart behandelt, daß zwei Vorwärts-MESA-Ätzkanäle in Richtung <01< in Bezug zur (100) Fläche erhalten werden. Gleichzeitig werden mehrere Rückwärts-MESA-Ätzkanäle in Richtung <011< senkrecht zur Richtung <01< zwischen den beiden Vorwärts-MESA-Ätzkanälen gebildet. Hierdurch wird eine Zeile bzw. Reihe von lichtemittierenden Diodenbereichen in Richtung <01< erhalten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel besitzen jeder Vorwärts-MESA-Ätzkanal und jeder Rückwärts-MESA-Ätzkanal eine Tiefe von 5 µm, wobei lichtemittierende Diodenbereiche mit einer Abmessung von 45 µm × 70 µm erhalten werden.The substrate thus formed is then on its surface treated using the MESA etching technique in such a way that two Forward MESA etch channels in direction <01 <with respect to (100) area can be obtained. Be at the same time multiple reverse MESA etch channels in direction <011 <perpendicular to direction <01 <between the two forward MESA etch channels  educated. This will make a row or row of light-emitting diode areas in the direction of <01 < receive. According to one embodiment, everyone owns Forward MESA etch channel and each reverse MESA etch channel a depth of 5 µm, with light-emitting diode areas with a dimension of 45 µm × 70 µm can be obtained.

Im Anschluß an den genannten Ätzvorgang wird die gesamte so hergestellte Oberfläche von der bereits erwähnten PSG-Schicht bedeckt, die eine Dicke von 0,2 µm besitzt, und die auf der Oberfläche aufwächst. Danach wird die PSG-Schicht mit Hilfe von Fluor teilweise wieder entfernt, und zwar in einem 5 µm × 10 µm großen Bereich, der dem elektrischen Kontaktbereich entspricht.Following the etching process, the entire surface thus produced from that already mentioned PSG layer covered, which has a thickness of 0.2 microns, and that grows on the surface. After that, the PSG layer partially removed with the help of fluorine, in a 5 µm × 10 µm area that corresponds to the electrical contact area corresponds.

Auf die PSG-Schicht an beiden Seiten des lichtemittierenden Diodenbereichs wird dann eine metallische Schicht aus einer AuGe-Legierung/Ni/Au aufgedampft und zwar mit einer Dicke von 0,1 µm/0,2 µm/0,5 µm, um jeweils Leitungen zu erhalten, die jeweils von einem Elektrodenbereich zu jeweils einer einzelnen Elektrode laufen und dabei den Vorwärts-MESA-Ätzkanal kreuzen. Die PSG-Schicht ist die Schicht 25 in Fig. 8, während die metallische Aufdampf­ schicht auf der genannten Au-Ge-Legierung/Ni/Au die Schicht 23 ist.A metallic layer made of an AuGe alloy / Ni / Au is then evaporated onto the PSG layer on both sides of the light-emitting diode region, to be precise with a thickness of 0.1 μm / 0.2 μm / 0.5 μm, in each case around lines to obtain, each running from an electrode area to a single electrode and crossing the forward MESA etch channel. The PSG layer is layer 25 in FIG. 8, while the metallic vapor deposition layer on layer Au-Ge alloy / Ni / Au is layer 23 .

Auf der gesamten unteren Fläche des Substrats 20 wird dann durch Vakuumverdampfung von Metall eine Elektrode 26 aus einer Au-Zn-Legierung/Ni/Au mit jeweils einer Dicke von 0,1 µm/0,2 µm/0,5 µm gebildet. Es werden somit lichtemittierende Flächen erhalten, die jeweils U-förmig ausgebildet sind, und zwar als Ergebnis der Bedeckung der lichtemittierenden Diodenbereiche durch Elektroden­ teile von jeweils 10 µm × 30 µm, so daß im Vergleich zum Stand der Technik dreimal größere lichtemittierende Bereiche vorhanden sind. An electrode 26 made of an Au-Zn alloy / Ni / Au, each with a thickness of 0.1 μm / 0.2 μm / 0.5 μm, is then formed on the entire lower surface of the substrate 20 by vacuum evaporation of metal. There are thus light-emitting areas obtained, each of which is U-shaped, as a result of the covering of the light-emitting diode regions by electrode parts of 10 μm × 30 μm, so that there are three times larger light-emitting regions compared to the prior art.

Die beschriebene lichtemittierende Festkörper-Diodenanordnung besitzt insgesamt 16 lichtemittierende Diodenbereiche pro mm. Dementsprechend lassen sich 128 lichtemittierende Dioden­ bereiche in einem Baustein bzw. Chip von der Größe 1,6 × 8 mm² unterbringen. Das bedeutet, daß als Belichtungs­ einrichtung in einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät eine lichtemittierende Diodenanordnung mit 16 Bildelementen pro mm verwendet werden kann. Bei einer lichtemittierenden Festkörper-Diodenanordnung vom MESA-Typ liegt die Schwellen­ spannung bei 1,5 Volt, während der elektrische Strom bei einer Vorwärts- bzw. Durchlaßspannung von 2,0 Volt großer als 10 mA ist. Die Diodenanordnung hält darüber hinaus eine Rückwärtsspannung bzw. Sperrspannung von bis zu 7 Volt aus; sie emittiert Licht mit einer Wellenlänge von 800 nm.The described light-emitting solid-state diode arrangement has a total of 16 light-emitting diode areas per mm. Accordingly, 128 light emitting diodes can be used areas in a block or chip of the size 1.6 × 8 mm² accommodate. That means that as exposure device in an electrostatic recorder light emitting diode arrangement with 16 picture elements per mm can be used. With a light emitting Solid state diode arrangement of the MESA type lies the thresholds voltage at 1.5 volts while the electric current at a forward or forward voltage of 2.0 volts larger than 10 mA. The diode arrangement also lasts a reverse voltage or reverse voltage of up to 7 volts out; it emits light with a wavelength of 800 nm.

Gegenüber der bekannten Diodenanordnung ist bei der Diodenanordnung nach der vorliegenden Anmeldung die lichtemittierende Fläche größer, während gleichzeitig der Wirkungsgrad bei der Lichterzeugung höher ist. Ferner besitzt der lichtemittierende Diodenbereich gleichförmigere Eigenschaften.Compared to the known diode arrangement in the Diode arrangement according to the present application light-emitting area larger while the Efficiency in light generation is higher. Further the light-emitting diode region is more uniform Properties.

Wie bereits beschrieben, wird als Substratkristall ein GaAs-Kristall vom p-Typ verwendet. Selbstverständlich kann auch ein GaAs-Kristall vom n-Typ verwendet werden. In diesem Fall erhält die gemeinsame Elektrode also ein negatives Potential, während an die einzelnen Elektroden ein positives Potential angelegt wird.As already described, is used as the substrate crystal P-type GaAs crystal used. Of course, an n-type GaAs crystal can also be used be used. In this case the joint receives So electrode on  negative potential while attached to the individual electrodes a positive potential is created.

Darüber hinaus können die Mischkristallschichten auf dem GaAs-Substrat auch aus anderen Mischkristallschichten als GaAlAs-Schichten bestehen.In addition, the mixed crystal layers on the GaAs substrate also from mixed crystal layers other than GaAlAs layers exist.

In den Fig. 11 und 12 ist ein zweites Ausführungs­ beispiel einer lichtemittierenden Festkörper-Diodenan­ ordnung nach der Erfindung beschrieben. Gleiche Elemente wie in den Fig. 7 und 8 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 besteht darin, daß die Elektrodenbereiche 24 der einzelnen Elektroden 23 anders ausgebildet sind. Genauer gesagt besitzt jede einzelne Elektrode 23 einen Elektrodenbereich 24, der von einem Punkt 24B (bevor der Vorwärts-MESA-Ätzkanal 27a er­ reicht wird) zu einem Punkt 24c verläuft, der in Er­ streckungsrichtung des Elektrodenbereichs 24 hinter dem lichtemittierenden Diodenbereich P liegt. Auch im vor­ liegenden Fall liegt ein elektrischer Kontaktpunkt 24A des Elektrodenbereichs 24 im Zentrum des lichtemittierenden Diodenbereichs P.In Figs. 11 and 12 is a second execution example of a light emitting solid-Diodenan order described by the invention. The same elements as in FIGS. 7 and 8 are provided with the same reference numerals. The difference from the exemplary embodiment according to FIGS. 7 and 8 is that the electrode regions 24 of the individual electrodes 23 are designed differently. More specifically, each individual electrode 23 has an electrode region 24 which extends from a point 24 B (before the forward MESA etching channel 27 a is reached) to a point 24 c which extends in the direction of extension of the electrode region 24 behind the light-emitting diode region P. lies. In the present case, too, there is an electrical contact point 24 A of the electrode region 24 in the center of the light-emitting diode region P.

Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Elektrodenbereich 24 symmetrisch zu den Linien l1 und l2 ausgebildet, wie die Fig. 11 zeigt, die senkrecht zueinander und durch den elektrischen Kontaktpunkt 24A verlaufen. Die Linie l2 liegt dabei parallel zur Zeilenrichtung. In diesem Fall erfolgt also eine symmetrische Lichterzeugung, so daß eine gleichmäßige Belichtung in den Abtastrichtungen bzw. nachfolgenden Abtastrichtungen des elektrostatischen Auf­ zeichnungsgerätes erhalten wird.According to this second embodiment of the electrode portion 24 is formed symmetrically with respect to the lines L1 and L2, as shown in FIG. 11, which run perpendicular to each other and through the electrical contact point 24 A. The line l2 lies parallel to the line direction. In this case, symmetrical light generation takes place, so that a uniform exposure in the scanning directions or subsequent scanning directions of the electrostatic recording device is obtained.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der lichtemittierenden Fest­ körper-Diodenanordnung nach der Erfindung ist in Fig. 13 gezeigt. Hier sind mehrere Paare von licht­ emittierenden Diodenbereichen P vorhanden, während die einzelnen Elektroden 23 symmetrisch zu einer Linie l3 angeordnet und ausgebildet sind. Die Breite W der einzelnen Elektroden 23 ist gleich der Summe W₁ + W₂ + W₁ wobei W₁ die Breite eines lichtemittierenden Diodenbereichs P und W₂ die Lücke zwischen zwei lichtemittierenden Dioden­ bereichen P eines genannten Paares ist. Diese Breite W₂ entspricht der Breite eines Rückwärts-MESA-Ätzkanals, der ebenso wie die Vorwärts-MESA-Ätzkanäle in Fig. 13 der Übersicht wegen nicht miteingezeichnet ist. Die Linie l3 entspricht der Linie l2 in Fig. 11, während die genannten Breiten parallel zur Linie l3 gemessen werden.A third embodiment of the light-emitting solid-diode arrangement according to the invention is shown in Fig. 13. Several pairs of light-emitting diode regions P are present here, while the individual electrodes 23 are arranged and formed symmetrically to a line l3. The width W of the individual electrodes 23 is equal to the sum W₁ + W₂ + W₁ where W₁ is the width of a light-emitting diode area P and W₂ is the gap between two light-emitting diode areas P of said pair. This width W₂ corresponds to the width of a backward MESA etch channel, which, like the forward MESA etch channels, is not included in FIG. 13 for the sake of clarity. Line l3 corresponds to line l2 in FIG. 11, while the widths mentioned are measured parallel to line l3.

Claims (4)

1. Lichtemittierende lineare Festkörper-Diodenanordnung beste­ hend aus
  • a) einer Halbleiteranordnung mit
  • a1) einer Reihe in Längsrichtung der Diodenanordnung nebenein­ ander angeordneter lichtemittierender Bereiche (P) mit jeweils einem pn-Übergang;
  • a2) einem Ätzkanal (27a), dessen Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt, und der die lichtemittierenden Bereiche in Längsricht­ ung an einer jeweiligen Seite begrenzt;
  • a3) jeweils einem Ätzkanal (27b), dessen Breite mit zunehmender Tiefe zunimmt, zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen;
  • b) einer Isolierschicht (25) auf der Vorderseite der Halblei­ teranordnung, mit Ausnahme einer Kontaktöffnung (24A) über je­ dem lichtemittierenden Bereich;
  • c) jeweils einer Vorderseitenelektrode (23) für jeden licht­ emittierenden Bereich, die sich auf der Isolierschicht von einem Drahtbondbereich jenseits des Ätzkanals, dessen Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt, über einen Ätzkanalbereich dieses Ätzkanals hindurch bis zu einem Kontaktbereich auf dem zugehörigen lichtemittierenden Bereich erstreckt; und
  • d) einer Rückseitenelektrode (26) auf der gesamten Rückseite der Halbleiteranordnung; dadurch gekennzeichnet, daß
  • a1′) die lichtemittierenden-Bereiche (P) das Licht rechtwinke­ lig zur Fläche des Pn-Übergangs und damit rechtwinkelig zur Vorderseite der Halbleiteranordnung abstrahlen;
  • a2′) ein zweiter Ätzkanal, dessen Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt, die lichtemittierenden Bereiche entlang deren anderer Seite in Längsrichtung begrenzt;
  • a3′) jeder Ätzkanal (27b), dessen Breite mit zunehmender Tiefe zunimmt, nur zwischen den beiden Ätzkanälen, deren Breite mit zunehmender Tiefe abnimmt, verläuft;
  • b′) die Isolierschicht das in den lichtemittierenden Bereichen erzeugte Licht durchläßt; und
  • c′) die Vorderseitenelektroden (23) wie folgt ausgebildet sind;
  • - jede Vorderseitenelektrode verläuft in ihrem Kontaktbereich mit in Längsrichtung möglichst geringer Breite, d. h. mit sol­ cher Breite, daß gerade noch sicher der Kontakt zum zugehörigen lichtemittierenden Bereich durch das Kontaktloch in der Iso­ lierschicht vorgenommen werden kann;
  • - die Vorderseitenelektroden erstrecken sich abwechselnd in entgegengesetzten Querrichtungen; und
  • - jede Vorderseitenelektrode weist im Drahtbondbereich in Längsrichtung eine Breite auf, die größer als die Breite des zugehörigen lichtemittierenden Bereichs ist.
1. Light-emitting linear solid-state diode arrangement consisting of
  • a) with a semiconductor device
  • a1) a row in the longitudinal direction of the diode arrangement next to each other arranged light-emitting regions (P), each with a pn junction;
  • a2) an etching channel ( 27 a), the width of which decreases with increasing depth, and which delimits the light-emitting regions in the longitudinal direction on a respective side;
  • a3) in each case one etching channel ( 27 b), the width of which increases with increasing depth, between adjacent light-emitting regions;
  • b) an insulating layer ( 25 ) on the front of the semiconductor arrangement, with the exception of a contact opening ( 24 A) over each of the light-emitting region;
  • c) a front-side electrode ( 23 ) for each light-emitting region, which extends on the insulating layer from a wire bond region beyond the etching channel, the width of which decreases with increasing depth, over an etching channel region of this etching channel through to a contact region on the associated light-emitting region; and
  • d) a back electrode ( 26 ) on the entire back of the semiconductor device; characterized in that
  • a1 ′) the light-emitting regions (P) emit the light at right angles to the surface of the Pn junction and thus at right angles to the front of the semiconductor arrangement;
  • a2 ′) a second etching channel, the width of which decreases with increasing depth, delimits the light-emitting regions along the other side thereof in the longitudinal direction;
  • a3 ′) each etching channel ( 27 b), the width of which increases with increasing depth, runs only between the two etching channels, the width of which decreases with increasing depth;
  • b ') the insulating layer transmits the light generated in the light-emitting areas; and
  • c ') the front electrodes ( 23 ) are formed as follows;
  • - Each front electrode runs in its contact area with the smallest possible width in the longitudinal direction, ie with such a width that just just safe contact to the associated light-emitting area can be made through the contact hole in the insulating layer;
  • - The front electrodes alternately extend in opposite transverse directions; and
  • - Each front-side electrode has a width in the longitudinal direction in the wire bond area that is greater than the width of the associated light-emitting area.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich jeder Vorderseitenelektrode (23) schmaler ist als deren Ätzkanalbereich, der Drahtbondbereich jedoch breiter ist als der Ätzkanalbereich.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the contact area of each front side electrode ( 23 ) is narrower than its etching channel area, but the wire bond area is wider than the etching channel area. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung folgende Halbleiterschichten auf­ weist:
  • - ein Halbleitersubstrat (20) aus p-GaAs;
  • - eine erste Epitaxieschicht aus p-Ga1-xAlxAs direkt auf dem Halbleitersubstrat; und
  • - eine zweite Epitaxieschicht aus p-Ga1-yAlyAs auf der ersten Epitaxieschicht;
  • - wobei diese beiden Schichten den pn-Übergang bilden und y größer ist als x.
3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor arrangement has the following semiconductor layers:
  • - a semiconductor substrate ( 20 ) made of p-GaAs;
  • a first epitaxial layer made of p-Ga 1-x Al x As directly on the semiconductor substrate; and
  • - A second epitaxial layer made of p-Ga 1-y Al y As on the first epitaxial layer;
  • - whereby these two layers form the pn junction and y is greater than x.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Isolierschicht (25) aus Phosphor-Silikat-Glas besteht.4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 25 ) consists of phosphorus-silicate glass.
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