JP2000012895A - Surface light-emitting diode array and manufacture thereof - Google Patents

Surface light-emitting diode array and manufacture thereof

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JP2000012895A
JP2000012895A JP17001598A JP17001598A JP2000012895A JP 2000012895 A JP2000012895 A JP 2000012895A JP 17001598 A JP17001598 A JP 17001598A JP 17001598 A JP17001598 A JP 17001598A JP 2000012895 A JP2000012895 A JP 2000012895A
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JP
Japan
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light
layer
emitting
semiconductor
light emitting
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Application number
JP17001598A
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Japanese (ja)
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Toshinori Sone
豪紀 曽根
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an light-emitting diode(LED) array where light can be restrained from leaking out of a region, other than a light-emitting region and a manufacturing method thereof. SOLUTION: A light-absorbing layer 72 is provided in a layer between an active layer 68 and a surface 58 in a range, except for light-emitting regions 86 on the surface 58, and an LED array 50 is formed including the light- absorbing layer 72, which absorbs light generated by the active layers 68. Therefore, some of the light that is generated by the active layer 68 for traveling toward the surface reaches a range except the light-emitting regions 86 and is absorbed by the light-absorbing layer 72, so that light is not projected from the surface 58, and only the light reaching the light-emitting regions 86 is projected from them. Therefore, the LED array 50, where light is properly restrained from leaking out except from the light-emitting regions 86 can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型発光ダイ
オード・アレイに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting type light emitting diode array.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光層を含む複数の半導体層が基板上に
積層され、その発光層内に一方向に沿って配設された複
数の通電領域で発生した光を、それら複数の半導体層の
表面によって構成される光取出面にそれら複数の通電領
域の各々に対応して設けられた複数の発光領域からそれ
ぞれ取り出す形式の面発光型発光ダイオード・アレイ
(以下、LEDアレイという)が知られている。このよ
うな複数の発光ダイオードを構成する部分が共通の基板
上に配列して設けられたモノリシック構造のLEDアレ
イは、電子写真式プリンタや電子写真式プロッタの露光
用ヘッド、或いは画像表示装置や仮想ディスプレイの画
素構成要素等に利用されている。
2. Description of the Related Art A plurality of semiconductor layers including a light-emitting layer are stacked on a substrate, and light generated in a plurality of current-carrying regions arranged along one direction in the light-emitting layer is transmitted to the plurality of semiconductor layers. 2. Description of the Related Art A surface-emitting type light-emitting diode array (hereinafter, referred to as an LED array) of a type in which light is extracted from a plurality of light-emitting regions provided on a light extraction surface constituted by a surface corresponding to each of the plurality of current-carrying regions is known. I have. An LED array having a monolithic structure in which portions constituting a plurality of light emitting diodes are arranged on a common substrate is used as an exposure head of an electrophotographic printer or an electrophotographic plotter, or an image display device or a virtual display device. It is used as a pixel component of a display.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来、上記のような露
光ヘッド用等の用途には、例えば、図1(a) 〜(c) に示
されるようなGaAsP 系化合物半導体材料で構成されたL
EDアレイ10が用いられていた。図1(b) 、(c) は、
それぞれ(a) におけるb−b視断面およびc−c視断面
を表している。図において、LEDアレイ10は、例え
ばn-GaAs基板12上に結晶成長によってn-GaAsP エピタ
キシャル層14が積層されると共に、その表面16の所
定位置にp型不純物が拡散された拡散部18が一定の配
列間隔で形成され、更に、基板12の下面全体に共通の
n型電極20および表面16に拡散部18毎に独立した
複数のp型電極22がそれぞれ設けられて構成される。
なお、表面16は Si3N4(窒化珪素)から成る絶縁膜2
4によって拡散部18上を除く全体が覆われており、p
型電極22はその絶縁膜24上に設けられて、その一部
が拡散部18の周縁部上に位置させられている。このた
め、n型のエピタキシャル層14とp型の拡散部18と
の間のpn接合に電流を注入することにより発光させら
れ、拡散部18上のうちp型電極22および絶縁膜24
によって覆われていない発光領域26から光が取り出さ
れる。
Heretofore, for the above-mentioned applications for an exposure head or the like, for example, an L-layer composed of a GaAsP-based compound semiconductor material as shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c) is used.
An ED array 10 was used. FIGS. 1 (b) and (c)
3A and 3B show a bb section and a cc section, respectively. In the figure, an LED array 10 has, for example, an n-GaAsP epitaxial layer 14 laminated on an n-GaAs substrate 12 by crystal growth, and a diffusion portion 18 in which p-type impurities are diffused at a predetermined position on a surface 16 of the LED array 10. Further, a common n-type electrode 20 is provided on the entire lower surface of the substrate 12, and a plurality of independent p-type electrodes 22 are provided on the surface 16 for each diffusion portion 18.
The surface 16 is made of an insulating film 2 made of Si 3 N 4 (silicon nitride).
4 covers the entire area except for the area above the diffusion section 18, and p
The mold electrode 22 is provided on the insulating film 24, and a part thereof is located on a peripheral portion of the diffusion portion 18. Therefore, light is emitted by injecting a current into a pn junction between the n-type epitaxial layer 14 and the p-type diffusion portion 18, and the p-type electrode 22 and the insulating film 24 on the diffusion portion 18 are formed.
Light is extracted from the light emitting area 26 not covered by the light.

【0004】しかしながら、上記のようなLEDアレイ
10では、構造が簡単である反面、注入効率が低いホモ
接合構造であると共に発光効率が低いGaAsP が用いら
れ、更に、エピタキシャル層14と拡散部18との境界
で発生した光が表面16に向かう間にその拡散部18内
で吸収されることから、高い発光出力が得られない。そ
のため、例えばプリンタの露光ヘッド等に用いられる場
合では、トナーを帯電させるための感光ドラムの感光に
必要な時間が長くなることから、印刷速度を高くして単
位時間当たりの印刷枚数を多くすることが困難であっ
た。なお、駆動電流を大きくすれば発光出力を高め得る
が、その場合には信頼性が著しく低下することとなる。
しかも、前記の絶縁膜24は透光性を有することから、
図2に1ドットについて示すように、発光領域26より
外側からの光漏れ28が生じるという問題もあった。こ
のような光漏れ28は、例えばプリンタにおいて細かな
字が潰れる等の印字品質の低下をもたらす。そのため、
発光領域26の配設密度をその光漏れ28を考慮して決
定する必要があることから、プリンタのドットの高密度
化も困難であった。
However, the above-described LED array 10 has a simple structure, but uses a homojunction structure with low injection efficiency and GaAsP with low luminous efficiency. Since the light generated at the boundary is absorbed in the diffusion portion 18 while traveling toward the surface 16, a high emission output cannot be obtained. Therefore, for example, when used for an exposure head of a printer or the like, the time required for the photosensitive drum to be charged to charge the toner becomes longer, so that the printing speed is increased to increase the number of printed sheets per unit time. Was difficult. Note that the light emission output can be increased by increasing the drive current, but in that case, the reliability is significantly reduced.
Moreover, since the insulating film 24 has a light transmitting property,
As shown for one dot in FIG. 2, there is also a problem that light leakage 28 occurs from outside the light emitting area 26. Such light leakage 28 causes a decrease in print quality such as crushing of fine characters in a printer. for that reason,
Since it is necessary to determine the arrangement density of the light emitting areas 26 in consideration of the light leakage 28, it is also difficult to increase the density of the dots of the printer.

【0005】これに対して、図3に断面構造を示すよう
な高出力のLEDアレイ30が提案されている。図にお
いて、LEDアレイ30は、例えば、n-GaAs基板32上
にn-Al0.7Ga0.3ASクラッド層34、Al0.35Ga0.65AS活性
層36、p-Al0.7Ga0.3ASクラッド層38、n-Al0.7Ga0.3
AS電流ブロック層40が結晶成長によって積層されると
共に、表面42側から所定位置にp型不純物を拡散した
拡散部44が一定の配列間隔で形成されたものであり、
LEDアレイ10と同様に、n型電極20、図示しない
p型電極22、および絶縁膜24が設けられており、そ
の絶縁膜24に覆われていない部分に複数の発光領域2
6が形成されている。このようなLEDアレイ30によ
れば、注入電流密度が高いダブル・ヘテロ接合構造が備
えられていると共に、十分に薄い厚さに設けられる活性
層36と表面42との間に備えられている半導体層(ク
ラッド層38および電流ブロック層40)はバンド・ギ
ャップ・エネルギがその活性層36よりも大きいことか
ら発生した光が吸収されないため、LEDアレイ10に
比較して高い発光出力を得ることができる。しかしなが
ら、このような構造でも、前記のような発光領域26の
周縁部からの光漏れ28の問題は同様に生じており、却
って、発光層として機能する活性層36と表面42との
距離が長いことから臨界角よりも小さい角度で表面42
に光が入射し得る範囲が広くなるため、光漏れ28が一
層著しい傾向にあった。しかも、上記のようにダブル・
ヘテロ構造としても例えば露光ヘッド用途としては、発
光出力は未だ不十分であった。
On the other hand, there has been proposed a high-output LED array 30 as shown in FIG. In the figure, the LED array 30 includes, for example, an n-Al 0.7 Ga 0.3 AS clad layer 34, an Al 0.35 Ga 0.65 AS active layer 36, a p-Al 0.7 Ga 0.3 AS clad layer 38, an n- Al 0.7 Ga 0.3
An AS current block layer 40 is laminated by crystal growth, and diffusion portions 44 in which p-type impurities are diffused from a surface 42 side to predetermined positions are formed at a constant arrangement interval.
Similarly to the LED array 10, an n-type electrode 20, a p-type electrode 22 (not shown), and an insulating film 24 are provided.
6 are formed. According to such an LED array 30, a double heterojunction structure having a high injection current density is provided, and a semiconductor provided between the active layer 36 and the surface 42 provided with a sufficiently small thickness. The layers (cladding layer 38 and current blocking layer 40) do not absorb the light generated because the band gap energy is larger than that of the active layer 36, so that a higher luminous output can be obtained as compared with the LED array 10. . However, even in such a structure, the problem of the light leakage 28 from the peripheral portion of the light emitting region 26 similarly occurs, and instead, the distance between the active layer 36 functioning as the light emitting layer and the surface 42 is long. Therefore, the surface 42 is formed at an angle smaller than the critical angle.
Since the range in which light can be incident on the substrate becomes wide, the light leakage 28 tends to be more remarkable. Moreover, as mentioned above,
Even when the heterostructure is used, for example, for an exposure head, the light emission output is still insufficient.

【0006】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであって、その目的とするところは、発光領域外か
らの光漏れを抑制し得るLEDアレイおよびその製造方
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an LED array capable of suppressing light leakage from outside a light emitting region and a method of manufacturing the same. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための第1の手段】上記目的を達成す
るための第1発明の要旨とするところは、発光層を含む
複数の半導体層が基板上に積層されて成り、その発光層
内に一方向に沿って配設された複数の通電領域で発生し
た光を、それら複数の半導体層の表面にそれら複数の通
電領域の各々に対応して設けられた複数の発光領域から
それぞれ取り出す形式のLEDアレイであって、(a) 前
記発光領域を除いた範囲において前記発光層と前記表面
との間に層状に備えられ、その発光層で発生した光を吸
収する光吸収層を含むことにある。
A first aspect of the present invention to achieve the above object is to provide a semiconductor device including a plurality of semiconductor layers including a light emitting layer laminated on a substrate. A form in which light generated in a plurality of energized regions arranged along one direction is extracted from a plurality of light emitting regions provided on a surface of the plurality of semiconductor layers in correspondence with each of the plurality of energized regions. An LED array, comprising (a) a light absorbing layer that is provided in a layered manner between the light emitting layer and the surface in a range excluding the light emitting region and absorbs light generated in the light emitting layer. is there.

【0008】[0008]

【第1発明の効果】このようにすれば、半導体層表面の
発光領域を除いた範囲において発光層とその表面との間
に層状に備えられ、その発光層で発生した光を吸収する
光吸収層を含んでLEDアレイが構成される。そのた
め、発光層で発生して半導体層表面に向かって進む光の
うち発光領域を除く範囲に到達した光は光吸収層に吸収
されることからその表面から射出されず、発光領域に到
達した光だけがそこから射出される。したがって、LE
Dアレイにおいて、発光領域外からの光漏れが好適に抑
制される。
According to the first aspect of the invention, the light absorbing layer is provided between the light emitting layer and the surface thereof in a layered form except for the light emitting region on the surface of the semiconductor layer, and absorbs light generated in the light emitting layer. The LED array includes the layers. Therefore, of the light generated in the light-emitting layer and traveling toward the surface of the semiconductor layer, light that reaches the region other than the light-emitting region is absorbed by the light-absorbing layer and is not emitted from the surface, and light that reaches the light-emitting region. Only is emitted from there. Therefore, LE
In the D array, light leakage from outside the light emitting region is suitably suppressed.

【0009】[0009]

【第1発明の他の態様】ここで、好適には、(a-1) 前記
光吸収層は、前記発光層を構成する半導体よりもバンド
・ギャップ・エネルギが小さい半導体から成るものであ
る。このようにすれば、発光層と表面との間に層状に備
えられる光吸収層は、その発光層を構成する半導体より
もバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導体で構成さ
れる。そのため、発光層で発生した光は、その発光層よ
りもバンド・ギャップ・エネルギが大きい半導体には吸
収されないが、それよりも小さい半導体には吸収される
ことから、そのような発光層の構成材料よりもバンド・
ギャップ・エネルギが小さい半導体で構成された光吸収
層を発光領域を除く範囲に設けることにより、そこに向
かう光を好適に吸収することができる。このとき、光吸
収層は半導体で構成されることから、発光層を含む他の
複数の半導体層と連続して結晶成長させ得る。したがっ
て、発光領域外からの光漏れを好適に抑制でき且つ容易
に形成し得る光吸収層を備えたLEDアレイが得られ
る。
Another aspect of the first invention Here, preferably, (a-1) the light absorbing layer is made of a semiconductor having a smaller band gap energy than a semiconductor constituting the light emitting layer. With this configuration, the light absorbing layer provided in a layer between the light emitting layer and the surface is formed of a semiconductor having a smaller band gap energy than the semiconductor forming the light emitting layer. Therefore, light generated in the light-emitting layer is not absorbed by a semiconductor having a higher band gap energy than that of the light-emitting layer, but is absorbed by a semiconductor having a smaller band-gap energy. Band than
By providing a light absorbing layer made of a semiconductor having a small gap energy in a range excluding a light emitting region, light traveling toward the light absorbing layer can be suitably absorbed. At this time, since the light absorption layer is made of a semiconductor, crystal growth can be performed continuously with other semiconductor layers including the light emitting layer. Therefore, it is possible to obtain an LED array having a light absorbing layer that can appropriately suppress light leakage from outside the light emitting region and can be easily formed.

【0010】また、好適には、前記のLEDアレイは、
(b) 前記発光層と前記基板との間に備えられてその発光
層で発生した光を前記表面に向かって反射する光反射層
を含むものである。このようにすれば、LEDアレイに
は、前記の光吸収層に加えて、発光層と基板との間にそ
の発光層で発生した光を表面に向かって反射する光反射
層が備えられる。そのため、発光層で発生して基板側に
向かう光も、その光反射層で反射されて表面に向かわせ
られ発光領域から取り出されることから、発生した光の
取出効率が高められて発光出力が高められる。しかも、
反射層は、発光層と基板との間に備えられていることか
ら、基板裏面で光が反射されて半導体層表面に向かわせ
られる場合に比較して光が反射される位置が発光層に近
づけられるため、その表面において反射光の入射角が臨
界角を越えることとなる範囲が、発光層の通電領域の真
上に設けられている発光領域に近い範囲に縮小される。
したがって、発光出力が高く且つ漏れ発光の少ないLE
Dアレイが得られる。
Preferably, the LED array is
(b) a light reflecting layer provided between the light emitting layer and the substrate and reflecting light generated in the light emitting layer toward the surface; With this configuration, the LED array includes, in addition to the light absorbing layer, a light reflecting layer that reflects light generated in the light emitting layer toward the surface between the light emitting layer and the substrate. Therefore, light generated in the light-emitting layer and directed toward the substrate is also reflected by the light-reflective layer and directed toward the surface and extracted from the light-emitting region, so that the generated light is more efficiently extracted and the light-emission output is increased. Can be Moreover,
Since the reflective layer is provided between the light emitting layer and the substrate, the position where the light is reflected is closer to the light emitting layer than when the light is reflected on the back surface of the substrate and directed toward the semiconductor layer surface. Therefore, the range in which the incident angle of the reflected light exceeds the critical angle on the surface is reduced to a range close to the light emitting region provided directly above the energized region of the light emitting layer.
Therefore, LE having high light emission output and little leakage light emission
A D array is obtained.

【0011】また、好適には、(b-1) 前記光反射層は、
半導体多層膜で構成されたものである。このようにすれ
ば、光反射層は複数種類の半導体を交互に積層した多層
膜で構成されることから、発光層を含む他の複数の半導
体層と連続して結晶成長させ得る。したがって、発光出
力が高く且つ発光領域外からの光漏れを好適に抑制でき
ると共に容易に形成し得る光反射層を備えたLEDアレ
イが得られる。
Preferably, (b-1) the light reflecting layer comprises:
It is composed of a semiconductor multilayer film. With this configuration, since the light reflection layer is formed of a multilayer film in which a plurality of types of semiconductors are alternately stacked, crystal growth can be performed continuously with another plurality of semiconductor layers including the light emitting layer. Therefore, it is possible to obtain an LED array having a light reflection layer which has a high light emission output, can appropriately suppress light leakage from outside the light emitting region, and can be easily formed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための第2の手段】また、前記目的を
達成するための第2発明の製造方法の要旨とするところ
は、前記のLEDアレイの製造方法であって、(c) 前記
発光層で発生した光を吸収する光吸収層として機能する
半導体層を含む前記複数の半導体層を、その光吸収層が
その発光層よりも前記表面側に位置するように前記基板
上に順次結晶成長させて積層する結晶成長工程と、(d)
前記半導体層の表面からエッチング処理することによ
り、前記光吸収層が除かれた前記複数の発光領域を形成
するエッチング処理工程とを、含むことにある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an LED array, comprising the steps of: The plurality of semiconductor layers including a semiconductor layer functioning as a light absorbing layer that absorbs light generated in the layer are sequentially grown on the substrate such that the light absorbing layer is located closer to the surface than the light emitting layer. Crystal growth step of stacking and stacking, (d)
And etching the surface of the semiconductor layer to form the plurality of light emitting regions from which the light absorbing layer has been removed.

【0013】[0013]

【第2発明の効果】このようにすれば、LEDアレイを
製造するに際しては、結晶成長工程において、発光層で
発生した光を吸収する光吸収層として機能する半導体層
を含む複数の半導体層が、その光吸収層が発光層よりも
表面側に位置するように基板上に順次結晶成長により積
層され、その後、エッチング処理工程において、半導体
層の表面からエッチング処理することにより、光吸収層
が除かれた複数の発光領域形成される。そのため、結晶
成長工程において他の半導体層と同様に結晶成長によっ
て積層された半導体から成る光吸収層を、エッチング処
理工程において部分的に除去することによって複数の発
光領域が形成されることから、それら発光領域を除いた
範囲において発光層と半導体層表面との間に光吸収層が
層状に備えられる。したがって、特に工程を煩雑にする
ことなく、所望の位置および形状を以て光吸収層を容易
に設けることができる。
In this way, when manufacturing an LED array, a plurality of semiconductor layers including a semiconductor layer functioning as a light absorbing layer for absorbing light generated in the light emitting layer are formed in the crystal growth step. Then, the light absorbing layer is sequentially stacked on the substrate by crystal growth so that the light absorbing layer is located on the surface side of the light emitting layer, and then, in the etching process, the light absorbing layer is removed by etching from the surface of the semiconductor layer. A plurality of light emitting regions are formed. Therefore, since a plurality of light emitting regions are formed by partially removing the light absorbing layer made of a semiconductor stacked by crystal growth in the crystal growth step in the same manner as the other semiconductor layers in the etching treatment step, these light emitting layers are formed. A light absorbing layer is provided in a layered manner between the light emitting layer and the semiconductor layer surface in a range excluding the light emitting region. Therefore, the light absorption layer can be easily provided at a desired position and shape without complicating the process.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において
各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following examples, the dimensional ratios and the like of each part are not necessarily drawn accurately.

【0015】図4は、本発明の一実施例である面発光型
のLEDアレイ50の構成を模式的に示す図であって、
(a) は光の射出方向から見た平面図、(b) は(a) におけ
るb−b視断面図、(c) は(a) におけるc−c視断面図
をそれぞれ表す。LEDアレイ50は、例えばLEDプ
リンタの露光用ヘッドの光源を構成するものであり、図
1(a) 、(b) における左右方向における長さが数(mm)程
度の長手状を成し、複数個がその長手方向に沿って一直
線上に並べられた状態で用いられる。図において、LE
Dアレイ50は、例えば、基板52上に、例えば有機金
属化学気相成長(MOCVD :Metal Organic Chemical Vap
or Deposition )法等のよく知られた結晶成長技術を用
いてAlGaAs系化合物半導体を順次結晶成長させることに
よって形成されたエピタキシャル層54が備えられると
共に、それら基板52の裏面56およびエピタキシャル
層54の表面58にそれぞれ裏面電極60および表面電
極62が設けられたものである。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a surface-emitting type LED array 50 according to one embodiment of the present invention.
(a) is a plan view as viewed from the light emitting direction, (b) is a cross-sectional view as viewed from bb in (a), and (c) is a cross-sectional view as viewed from cc in (a). The LED array 50 constitutes a light source of an exposure head of an LED printer, for example, and has a length of about several mm in the left-right direction in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The pieces are used in a state where they are arranged in a straight line along the longitudinal direction. In the figure, LE
The D array 50 is formed, for example, on a substrate 52 by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
or an epitaxial layer 54 formed by successively growing an AlGaAs-based compound semiconductor by using a well-known crystal growth technique such as a crystal growth technique, and the back surface 56 of the substrate 52 and the front surface of the epitaxial layer 54. 58 is provided with a back electrode 60 and a front electrode 62 respectively.

【0016】上記の基板52は、例えば300(μm)程度の
厚さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。ま
た、上記のエピタキシャル層54は、基板52側から順
に積層された反射層64、第一クラッド層66、活性層
68、第二クラッド層70、および光吸収層72によっ
て構成されている。反射層64は、例えば55.5(nm)程度
の厚さのn-AlAsと、46(nm)程度の厚さの n-GaAs とを、
前者が基板52側となるように交互に30組程度積層し
た半導体多層膜反射層(DBR)である。反射層64を
構成する二種類の半導体の各々の厚さは、活性層68の
発光波長の 1/4n(nは各々の半導体の屈折率)程度と
なるように定められており、その活性層68で発生した
光のうち基板52側に向かうものを光波干渉によって表
面58側に反射させる。本実施例においては、エピタキ
シャル層54が複数の半導体層に相当し、上記の反射層
64が光反射層に相当する。
The substrate 52 is a compound semiconductor made of, for example, an n-GaAs single crystal having a thickness of about 300 (μm). The epitaxial layer 54 includes a reflective layer 64, a first clad layer 66, an active layer 68, a second clad layer 70, and a light absorption layer 72, which are sequentially stacked from the substrate 52. The reflection layer 64 includes, for example, n-AlAs having a thickness of about 55.5 (nm) and n-GaAs having a thickness of about 46 (nm).
The former is a semiconductor multilayer reflective layer (DBR) in which about 30 sets are alternately stacked such that the former is on the substrate 52 side. The thickness of each of the two types of semiconductors constituting the reflective layer 64 is determined so as to be about 1 / 4n (n is the refractive index of each semiconductor) of the emission wavelength of the active layer 68. Of the light generated at 68, the light directed toward the substrate 52 is reflected toward the surface 58 by light wave interference. In this embodiment, the epitaxial layer 54 corresponds to a plurality of semiconductor layers, and the above-mentioned reflection layer 64 corresponds to a light reflection layer.

【0017】また、第一クラッド層66は、例えば1.0
(μm)程度の厚さのn-Al0.7Ga0.3As単結晶から成る化合
物半導体であり、活性層68は、例えば0.3(μm)程度の
厚さのp-Al0.35Ga0.65As単結晶から成る化合物半導体で
あり、第二クラッド層70は、例えば1.0(μm)程度の厚
さのp-Al0.7Ga0.3As単結晶から成る化合物半導体であ
る。このため、これら第一クラッド層66、活性層6
8、および第二クラッド層70はダブル・ヘテロ接合構
造に設けられており、後述するように裏面電極60およ
び表面電極62間に駆動電圧を印加することにより活性
層68に効率よく電流が注入されて、その活性層68が
高い発光効率で発光させられる。本実施例においては、
活性層68が発光層に相当する。
The first cladding layer 66 has a thickness of, for example, 1.0
(μm) is a compound semiconductor composed of a single crystal of n-Al 0.7 Ga 0.3 As, and the active layer 68 is composed of, for example, a single crystal of p-Al 0.35 Ga 0.65 As having a thickness of about 0.3 (μm). The second cladding layer 70 is a compound semiconductor made of a single crystal of p-Al 0.7 Ga 0.3 As having a thickness of, for example, about 1.0 (μm). Therefore, the first cladding layer 66 and the active layer 6
8 and the second cladding layer 70 are provided in a double-hetero junction structure, and a current is efficiently injected into the active layer 68 by applying a driving voltage between the back electrode 60 and the front electrode 62 as described later. Thus, the active layer 68 emits light with high luminous efficiency. In this embodiment,
The active layer 68 corresponds to a light emitting layer.

【0018】また、光吸収層72は、例えば0.5(μm)程
度の厚さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。
図5に組成とバンド・ギャップ・エネルギとの関係を示
すように、Alx Ga1-x As化合物半導体では、Al混晶比x
が大きいほどバンド・ギャップ・エネルギが大きくなる
傾向にある。したがって、光吸収層72を構成するGaAs
はx=0 であって、活性層68を構成するx=0.35のAl
0.35Ga0.65AsよりもAl混晶比xが小さいことから、光吸
収層72のバンド・ギャップ・エネルギは活性層68の
それよりも小さくなっている。このため、半導体内にお
いて再結合発光で発生する光のエネルギはそのバンド・
ギャップ・エネルギに等しい一方、光は自身のエネルギ
よりもバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導体に吸
収されることから、活性層68で発生した光のうち光吸
収層72に入射したものは、その光吸収層72に吸収さ
れてこれを透過し得ない。すなわち、光吸収層72を構
成する化合物半導体の組成は、そのバンド・ギャップ・
エネルギを活性層68よりも十分に小さくすることによ
って、活性層68で発生した光が光吸収層72で吸収さ
れるように定められている。なお、本実施例において
は、活性層68を構成するAl0.35Ga0.65Asのバンド・ギ
ャップ・エネルギが1.86(eV)程度、光吸収層72を構成
するGaAsのそれが1.42(eV)程度であることから、両者の
差は0.44(eV)程度である。
The light absorbing layer 72 is a compound semiconductor made of, for example, an n-GaAs single crystal having a thickness of about 0.5 (μm).
As shown in FIG. 5 showing the relationship between the composition and the band gap energy, in the Al x Ga 1 -x As compound semiconductor, the Al mixed crystal ratio x
Is larger, the band gap energy tends to increase. Therefore, the GaAs constituting the light absorbing layer 72
Is x = 0, and x = 0.35 Al constituting the active layer 68
Since the Al mixed crystal ratio x is smaller than 0.35 Ga 0.65 As, the band gap energy of the light absorption layer 72 is smaller than that of the active layer 68. For this reason, the energy of light generated by recombination light emission in a semiconductor is equal to its band energy.
Since light is absorbed by a semiconductor whose band gap energy is smaller than its own energy while being equal to the gap energy, light emitted from the active layer 68 and incident on the light absorbing layer 72 is It is absorbed by the absorption layer 72 and cannot pass therethrough. That is, the composition of the compound semiconductor forming the light absorbing layer 72 is determined by its band gap,
By setting the energy sufficiently smaller than that of the active layer 68, the light generated in the active layer 68 is determined to be absorbed by the light absorbing layer 72. In this embodiment, the band gap energy of Al 0.35 Ga 0.65 As forming the active layer 68 is about 1.86 (eV), and that of the GaAs forming the light absorbing layer 72 is about 1.42 (eV). Therefore, the difference between them is about 0.44 (eV).

【0019】図4に戻って、エピタキシャル層54の表
面58には、例えば一辺数 (μm)〜数十 (μm)程度の矩
形(正方形あるいは長方形)の平面形状を有する複数の
凹所74が、図1(b) の左右方向すなわちLEDアレイ
50の長手方向に沿ってp=20〜120(μm)程度の一定の
中心間隔で設けられている。凹所74の深さは、光吸収
層72の厚さに等しい0.5(μm)程度である。このため、
その凹所74が設けられている位置では、光吸収層72
が除去されることにより第一クラッド層70の表面が露
出させられている。また、LEDアレイ50には、上記
の光吸収層72を覆うように窒化珪素等から成る0.1(μ
m)程度の厚さの絶縁膜76が備えられており、前記の表
面電極62は、図4(c) に示されるようにその絶縁膜7
6上に設けられている。この絶縁膜76は、上記の凹所
74よりも大きい矩形の複数の穴78がその凹所74と
同様な一定の中心間隔pでLEDアレイ50の長手方向
に沿って備えられた穴明きパターンに設けられており、
複数の凹所74は、その穴78の中央部に露出させられ
ている。そのため、その穴78の内周側且つ凹所74の
外周側の範囲において、エピタキシャル層54の表面5
8すなわち光吸収層72の表面が露出させられており、
絶縁膜76上の表面電極62は、その一部がその穴78
の内周側位置においてエピタキシャル層54の表面に直
接設けられることで、そのエピタキシャル層54すなわ
ち光吸収層72に電気的に接触させられている。
Returning to FIG. 4, on the surface 58 of the epitaxial layer 54, a plurality of recesses 74 having a rectangular (square or rectangular) planar shape of, for example, about one side (μm) to several tens (μm) are formed. In the horizontal direction of FIG. 1B, that is, along the longitudinal direction of the LED array 50, they are provided at a constant center interval of about p = 20 to 120 (μm). The depth of the recess 74 is about 0.5 (μm), which is equal to the thickness of the light absorbing layer 72. For this reason,
At the position where the recess 74 is provided, the light absorbing layer 72
Is removed to expose the surface of the first cladding layer 70. The LED array 50 has a thickness of 0.1 (μ) made of silicon nitride or the like so as to cover the light absorbing layer 72.
m), an insulating film 76 having a thickness of about m) is provided, and the surface electrode 62 is provided on the insulating film 7 as shown in FIG.
6 is provided. The insulating film 76 has a perforated pattern in which a plurality of rectangular holes 78 larger than the recesses 74 are provided along the longitudinal direction of the LED array 50 at a constant center interval p similar to that of the recesses 74. It is provided in,
The plurality of recesses 74 are exposed at the center of the hole 78. Therefore, the surface 5 of the epitaxial layer 54 is located on the inner peripheral side of the hole 78 and the outer peripheral side of the recess 74.
8, that is, the surface of the light absorbing layer 72 is exposed,
A part of the surface electrode 62 on the insulating film 76 is
Is provided directly on the surface of the epitaxial layer 54 at the inner peripheral side of the substrate, and is electrically contacted with the epitaxial layer 54, that is, the light absorption layer 72.

【0020】また、エピタキシャル層54には、絶縁膜
76に備えられる複数の穴78の各々の内周側(厳密に
は穴78の内周端よりも僅かに外周側の位置よりも内周
側)の範囲に、Zn(亜鉛)等のp型不純物が高濃度でド
ーピングされた複数の拡散部80が形成されている。す
なわち、拡散部80は、凹所74を含む表面58の形状
に沿って形成されており、凹所74の外周縁から僅かに
外周側の位置よりも内周側の範囲においては第二クラッ
ド層70の中間部まで、それよりも外周側の範囲におい
ては光吸収層72の中間部までの深さを有する。そのた
め、拡散部80が形成されている部分ではn型の光吸収
層72の導電型が第二クラッド層70と同じp型に反転
させられていることから、LEDアレイ50は、その拡
散部80を通る経路だけで通電可能である。したがっ
て、活性層68内における通電領域82は、拡散部80
が第二クラッド層70の中間部までの深さに形成されて
いる部分の直下の範囲に限定されており、LEDアレイ
50には、複数の凹所74の各々が設けられている位置
毎に、その中心間隔pと同様な中心間隔を以て複数の通
電領域82が備えられている。すなわち、光吸収層72
は、通電領域82を制限して電流狭窄構造を形成するた
めの電流阻止層(電流ブロック層)としても機能する。
In the epitaxial layer 54, the inner peripheral side of each of the plurality of holes 78 provided in the insulating film 76 (strictly speaking, the inner peripheral side of the inner peripheral end of the hole 78 slightly beyond the inner peripheral end of the hole 78). A plurality of diffusion portions 80 doped with p-type impurities such as Zn (zinc) at a high concentration are formed in the range (1). That is, the diffusion portion 80 is formed along the shape of the surface 58 including the concave portion 74, and the second cladding layer is formed in a range slightly closer to the inner peripheral side than the outer peripheral edge from the outer peripheral edge of the concave portion 74. The light absorbing layer 72 has a depth up to an intermediate portion of the light absorbing layer 72 in a range on an outer peripheral side thereof. Therefore, since the conductivity type of the n-type light absorbing layer 72 is inverted to the same p-type as the second cladding layer 70 in the portion where the diffusion portion 80 is formed, the LED array 50 Can be energized only through the path passing through. Therefore, the energized region 82 in the active layer 68 is
Is limited to a range immediately below a portion formed to a depth up to an intermediate portion of the second cladding layer 70. In the LED array 50, each position where the plurality of recesses 74 are provided is provided. , A plurality of energization regions 82 are provided at a center interval similar to the center interval p. That is, the light absorption layer 72
Also function as a current blocking layer (current blocking layer) for forming the current confinement structure by limiting the current-carrying region 82.

【0021】また、前記の裏面電極60は、例えばAu
(金)系の材料から成るn型電極であって、LEDアレ
イ50の全体で共通に設けられている。一方、表面電極
62は、例えばAl(アルミニウム)から成るp型電極で
あって、拡散部80毎すなわち通電領域82毎に独立し
て複数が設けられており、前記図4(c) に示されるよう
に、各々が絶縁膜76の内周側位置においてそこに露出
させられているエピタキシャル層54の表面58に接触
させられている。そのため、それぞれの接触位置は光吸
収層72の導電型が反転させられた通電可能な範囲にあ
る一方、前述のように絶縁膜76上に備えられることに
よって、複数の表面電極62は相互に電気的に絶縁させ
られていることから、活性層68内に備えられる複数の
通電領域82には表面電極68毎に独立して電流が注入
される。したがって、LEDアレイ50内には、その通
電領域82毎すなわち凹所74毎に独立して駆動される
複数のLED84が一定の中心間隔pを以てライン状に
備えられていると言える。
The back electrode 60 is made of, for example, Au.
An n-type electrode made of a (gold) -based material, which is provided in common throughout the LED array 50. On the other hand, the surface electrode 62 is a p-type electrode made of, for example, Al (aluminum), and a plurality of the surface electrodes 62 are provided independently for each diffusion portion 80, that is, for each energized region 82, as shown in FIG. As described above, each is in contact with the surface 58 of the epitaxial layer 54 exposed there at the inner peripheral position of the insulating film 76. Therefore, while the respective contact positions are within a range in which the conduction type of the light absorbing layer 72 is reversed and which can be supplied with electricity, the plurality of surface electrodes 62 are electrically connected to each other by being provided on the insulating film 76 as described above. Since the electrodes are electrically insulated, a current is independently injected into each of the plurality of conducting regions 82 provided in the active layer 68 for each surface electrode 68. Therefore, in the LED array 50, it can be said that a plurality of LEDs 84 independently driven for each energized area 82, that is, for each recess 74, are provided in a line with a constant center interval p.

【0022】以上のように構成されたLEDアレイ50
において、裏面電極60と所望の表面電極62との間に
駆動電圧を印加すると、活性層68のうちその表面電極
62の下側に位置する通電領域82内で光が発生させら
れる。発生した光は、その通電領域82から全方位に向
かって進むこととなるが、例えば、図4(b) において中
央に位置する通電領域82で発光させられた場合を考え
ると、矢印B、Cで示されるように積層方向すなわち結
晶の成長方向に対して斜めに進む光は、光吸収層72に
到達するとその光吸収層72が0.5(μm)程度と十分に厚
いことからそこで吸収されるため、表面58から射出さ
れない。また、矢印Dで示されるように隣接する凹所7
4の底面に向かう光は、光吸収層72で吸収されること
はないが、入射角θが大きくなって臨界角を越えるため
反射されて射出されない。更に、矢印Eに示されるよう
に裏面側すなわち基板52側に向かう光は、反射層64
で反射されて表面58に向かわせられるが、この場合に
も、光吸収層72に向かうこととなる場合にはそこで吸
収され、隣接する凹所74の底面に向かうこととなる場
合には入射角θが臨界角を越えるため反射される。基板
52側に向かう光は、発光領域86の中心間隔p[=20
〜120(μm)程度]に対して十分に小さい距離[第一クラ
ッド層66の厚さに等しい1(μm)程度]だけ活性層68
から離れた位置に備えられている反射層64で反射され
るため、臨界角よりも十分に小さい入射角で表面58に
反射光が入射させられ得る範囲は発光させられた通電領
域82上に位置する凹所74の近傍の狭い範囲に制限さ
れるのである。
The LED array 50 configured as described above
When a driving voltage is applied between the back surface electrode 60 and the desired front surface electrode 62, light is generated in the energized region 82 of the active layer 68 below the front surface electrode 62. The generated light travels in all directions from the current-carrying region 82. For example, in the case where light is emitted in the current-carrying region 82 located at the center in FIG. The light traveling obliquely to the stacking direction, that is, the crystal growth direction, as shown by, reaches the light absorbing layer 72 and is absorbed there because the light absorbing layer 72 is sufficiently thick at about 0.5 (μm). , From the surface 58. Also, as shown by the arrow D, the adjacent recess 7
The light traveling toward the bottom surface of 4 is not absorbed by the light absorbing layer 72, but is reflected and not emitted because the incident angle θ increases and exceeds the critical angle. Further, as shown by an arrow E, the light traveling toward the rear surface side, that is, toward the substrate 52 is reflected by the reflection layer 64.
Is reflected toward the surface 58, but also in this case, if it is going to the light absorbing layer 72, it is absorbed there, and if it is going to the bottom of the adjacent recess 74, the incident angle is Since θ exceeds the critical angle, it is reflected. The light traveling toward the substrate 52 side has a center distance p [= 20 between the light emitting regions 86.
To about 120 (μm)], the active layer 68 is a sufficiently small distance [about 1 (μm) equal to the thickness of the first cladding layer 66].
Since the light is reflected by the reflection layer 64 provided at a position away from the light source, the range in which the reflected light can be incident on the surface 58 at an incident angle sufficiently smaller than the critical angle is located on the light-emitting current-carrying region 82. Is limited to a narrow range near the recess 74.

【0023】そのため、矢印Aで示されるように真上に
向かう光、および裏面側に向かう光のうち略真下に向か
って進んで反射層64で略真上に向かわせられる光だけ
が凹所74内から取り出されることから、LED84毎
の発光領域86は、その通電されることにより選択され
たLED84の通電領域82の真上に位置する凹所74
の範囲内だけとなる。すなわち、表面58のうち発光領
域86を除く範囲には、活性層68と表面58との間に
光吸収層72が層状に備えられているため、その光吸収
層72をパターン形成することによって予め発光領域8
6として定められた凹所74よりも外側からは光が漏れ
出ない。しかも、基板52側に向かう光も反射して表面
58から取り出されるため、直接表面58側に向かう光
だけを取り出す場合に比較して発光効率も高められてい
る。
For this reason, only the light that travels almost directly downward and is directed almost directly upward by the reflection layer 64 among the light traveling upward and the light traveling toward the back side as shown by the arrow A is the recess 74. Since the light-emitting area 86 of each LED 84 is taken out from the interior, the light-emitting area 86 of the LED 84
Only within the range. That is, since the light absorbing layer 72 is provided in a layered manner between the active layer 68 and the surface 58 in a range other than the light emitting region 86 on the surface 58, the light absorbing layer 72 is formed in advance by patterning. Light emitting area 8
Light does not leak from outside the recess 74 defined as 6. Moreover, since the light traveling toward the substrate 52 is also reflected and extracted from the surface 58, the luminous efficiency is increased as compared with the case where only the light traveling directly toward the surface 58 is extracted.

【0024】ところで、上記のLEDアレイ50は、ウ
ェハ・プロセスを用いて一枚の基板上に複数個の構成部
分が纏めて形成され、これがダイシング加工によって個
々に分割されることで製造される。以下、工程途中にお
けるウェハ断面の状態を示す図6を参照して製造工程の
一例を説明する。先ず、結晶成長工程においては、例え
ばMOCVD法等を用いて基板52上に前記反射層64
乃至光吸収層72を順次結晶成長させ、エピタキシャル
層54を形成したエピタキシャル・ウェハ88を作製す
る。このとき、ウェハ88の表面58には、光吸収層7
2が備えられている。図6(a) は、この状態を示してい
る。次いで、絶縁膜形成工程においては、例えばプラズ
マCVD法等によってウェハ88の表面58に窒化珪素
を0.1(μm)程度の厚さに成長させることにより、絶縁膜
76を形成する。図6(b) は、この状態を示している。
続くパターニング工程においては、例えばフォトリソグ
ラフィ技術を用いて、フォトレジストを前記穴78と同
様な位置に穴を備えた穴明きパターンで形成する。そし
て、絶縁膜エッチング工程において、例えばCF4 プラズ
マ等を用いた反応性イオン・エッチング(RIE)処理
等によって、絶縁膜76をエッチング処理する。これに
より、フォトレジストの穴内に露出させられていた部分
だけが選択的に除去され、前記の穴78を備えた穴明き
パターンの絶縁膜76が形成される。図6(c) は、更に
この後フォトレジストを除去した時点の状態を示してい
る。
The above-described LED array 50 is manufactured by forming a plurality of components on a single substrate using a wafer process and dividing the components by dicing. Hereinafter, an example of the manufacturing process will be described with reference to FIG. First, in the crystal growth step, the reflection layer 64 is formed on the substrate 52 by using, for example, the MOCVD method.
The light absorption layer 72 is sequentially crystal-grown to produce an epitaxial wafer 88 on which the epitaxial layer 54 is formed. At this time, the light absorbing layer 7 is formed on the surface 58 of the wafer 88.
2 are provided. FIG. 6A shows this state. Next, in the insulating film forming step, the insulating film 76 is formed by growing silicon nitride to a thickness of about 0.1 (μm) on the surface 58 of the wafer 88 by, for example, a plasma CVD method or the like. FIG. 6B shows this state.
In the subsequent patterning step, a photoresist is formed in a perforated pattern having holes at positions similar to the holes 78 by using, for example, a photolithography technique. Then, in the insulating film etching step, the insulating film 76 is etched by, for example, a reactive ion etching (RIE) process using CF 4 plasma or the like. As a result, only the portions of the photoresist that have been exposed in the holes are selectively removed, and an insulating film 76 having a hole pattern and having the holes 78 is formed. FIG. 6C shows a state at the time when the photoresist is further removed thereafter.

【0025】上記のようにして絶縁膜76をパターン形
成した後、ウェハ・エッチング工程においては、表面5
8を前記凹所74に対応する位置に開口を備えた穴明き
パターンのフォトレジストで覆った状態で、例えばAl混
晶比の小さいAlGaAsを選択的に除去するアンモニアと過
酸化水素の混合エッチング液を用いて表面58側からエ
ッチング処理を施す。これにより、GaAsから成る光吸収
層74がそのフォトレジストの開口に露出させられた部
分で選択的に腐食させられて除去されるため、穴78の
内周側に前記の凹所74すなわち前記発光領域86が形
成される。図6(d) は、この状態を示している。そし
て、このように表面58に所定の穴明きパターンで絶縁
膜76が設けられ且つ凹所74が所定位置に形成された
状態で、不純物拡散工程において、例えば封管法等を用
いて表面58側からp型不純物であるZnを拡散する。こ
れにより、凹所74によって表面58に形成されている
凹凸形状に倣ってZnがドーピングされるが、絶縁膜76
が設けられている部分では表面58からZnの拡散が防止
されていることから、その絶縁膜76の穴78の内周側
部分だけに拡散部80が形成され、前述のように光吸収
層72内にその導電型が反転させられたp型領域が形成
される。図6(e) は、この状態を示している。
After patterning the insulating film 76 as described above, in the wafer etching step, the surface 5
8 is covered with a photoresist of a perforated pattern having an opening at a position corresponding to the recess 74, for example, mixed etching of ammonia and hydrogen peroxide for selectively removing AlGaAs having a small Al mixed crystal ratio. Etching is performed from the surface 58 side using a liquid. As a result, the light absorbing layer 74 made of GaAs is selectively corroded and removed at a portion exposed to the opening of the photoresist. A region 86 is formed. FIG. 6D shows this state. In the state where the insulating film 76 is provided on the surface 58 in a predetermined perforated pattern and the recess 74 is formed at a predetermined position, in the impurity diffusion step, the surface 58 is formed using, for example, a sealing method. Zn, which is a p-type impurity, is diffused from the side. As a result, Zn is doped according to the unevenness formed on the surface 58 by the recess 74, but the insulating film 76 is formed.
Since diffusion of Zn from the surface 58 is prevented in the portion where the light absorbing layer 72 is provided, the diffusion portion 80 is formed only in the inner peripheral portion of the hole 78 of the insulating film 76. Inside, a p-type region whose conductivity type is inverted is formed. FIG. 6E shows this state.

【0026】このようにして不純物拡散処理を施した
後、裏面電極60および表面電極62を基板裏面56お
よび表面58に固着し、更に、ダイシング加工を施すこ
とにより、前記のLEDアレイ50が得られる。なお、
上記の説明から明らかなように、絶縁膜76は、表面電
極62の絶縁だけでなく、第二クラッド層70とは導電
型が異なる光吸収層72を、その第二クラッド層70と
同じp型に反転させるための拡散部80を局部的に形成
するためにも機能するものである。但し、絶縁膜76が
不純物の拡散制御に十分に機能しない場合には、表面5
8および絶縁膜76上に拡散制御膜を別途パターン形成
する必要がある。
After the impurity diffusion process is performed as described above, the back surface electrode 60 and the front surface electrode 62 are fixed to the back surface 56 and the front surface 58 of the substrate, and further, a dicing process is performed to obtain the LED array 50. . In addition,
As is clear from the above description, the insulating film 76 not only insulates the surface electrode 62 but also forms the light absorbing layer 72 having a different conductivity type from the second clad layer 70 into the same p-type as the second clad layer 70. It also functions to locally form a diffusion section 80 for inverting the diffusion. However, if the insulating film 76 does not function sufficiently to control the diffusion of impurities,
It is necessary to separately form a diffusion control film on the insulating film 8 and the insulating film 76.

【0027】ここで、本実施例によれば、表面58の発
光領域86を除いた範囲において活性層68とその表面
58との間に層状に備えられ、その活性層68で発生し
た光を吸収する光吸収層72を含んでLEDアレイ50
が構成される。そのため、活性層68で発生して表面5
8に向かって進む光のうち発光領域86を除く範囲に到
達した光は光吸収層72に吸収されることからその表面
58から射出されず、発光領域86に到達した光だけが
そこから射出される。したがって、LEDアレイ50に
おいて、発光領域86外からの光漏れが好適に抑制され
る。
Here, according to the present embodiment, a layer is provided between the active layer 68 and the surface 58 in a range excluding the light emitting region 86 on the surface 58 to absorb the light generated by the active layer 68. LED array 50 including light absorbing layer 72
Is configured. Therefore, the surface 5
Of the light traveling toward 8, the light that reaches the area excluding the light emitting region 86 is absorbed by the light absorbing layer 72 and is not emitted from the surface 58, and only the light that reaches the light emitting region 86 is emitted therefrom. You. Therefore, in the LED array 50, light leakage from outside the light emitting region 86 is suitably suppressed.

【0028】また、本実施例においては、活性層68と
表面58との間に層状に備えられる光吸収層72は、そ
の活性層68を構成する半導体(Al0.35Ga0.65As)より
もバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導体(GaAs)
で構成される。そのため、活性層68で発生した光は、
それよりもバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導体
に吸収されることから、そのような活性層68の構成材
料よりもバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導体で
構成された光吸収層72を発光領域86を除く範囲に設
けることにより、そこに向かう光が好適に吸収される。
このとき、光吸収層72も活性層68と同様にAlGaAs系
化合物半導体で構成されることから、活性層68を含む
他の複数の半導体層と連続して結晶成長させ得る。した
がって、発光領域86外からの光漏れを好適に抑制する
ための光吸収層72を容易に形成することができる。
In this embodiment, the light absorption layer 72 provided in a layer between the active layer 68 and the surface 58 has a band width smaller than that of the semiconductor (Al 0.35 Ga 0.65 As) constituting the active layer 68. Semiconductor with small gap energy (GaAs)
It consists of. Therefore, the light generated in the active layer 68 is
Since the semiconductor whose band gap energy is smaller than that is absorbed by the semiconductor, the light absorption layer 72 made of a semiconductor whose band gap energy is smaller than that of the constituent material of the active layer 68 is connected to the light emitting region 86. By providing the light in the range excluding the light, the light traveling there is favorably absorbed.
At this time, since the light absorption layer 72 is also made of an AlGaAs-based compound semiconductor like the active layer 68, it can be crystal-grown continuously with a plurality of other semiconductor layers including the active layer 68. Therefore, the light absorption layer 72 for suitably suppressing light leakage from outside the light emitting region 86 can be easily formed.

【0029】また、本実施例においては、LEDアレイ
50には、光吸収層72に加えて、活性層68と基板5
2との間にその活性層68で発生した光を表面58に向
かって反射する反射層64が備えられる。そのため、活
性層68で発生して基板52側に向かう光も、その反射
層64で反射されて表面58に向かわせられ発光領域8
6から取り出されることから、発生した光の取出効率が
高められて発光出力が高められる。因みに、駆動電流が
5(mA) 程度の同様な駆動条件で試験を行ったところ、前
記図1に示されるLEDアレイ10では発光出力が10〜
20(μW)程度、図3に示されるLEDアレイ30では50
〜100(μW)程度であったのに対し、本実施例のLEDア
レイ50では、100 〜200(μW)程度と、極めて高い発光
出力が得られた。しかも、反射層64は、活性層68と
基板52との間に備えられていることから、基板52裏
面で光が反射されて表面58に向かわせられる場合に比
較して光が反射される位置が活性層68に近づけられる
ため、その表面58において反射光の入射角が臨界角を
越えることとなる範囲が、活性層68の通電領域の真上
に設けられている発光領域86に近い範囲に縮小され、
隣接する発光領域86から光が漏れることもない。した
がって、発光出力が高く且つ漏れ発光の少ないLEDア
レイ50が得られる。
In this embodiment, in addition to the light absorbing layer 72, the active layer 68 and the substrate 5
2 is provided with a reflective layer 64 for reflecting light generated by the active layer 68 toward the surface 58. Therefore, the light generated in the active layer 68 and traveling toward the substrate 52 is also reflected by the reflection layer 64 and directed to the surface 58 so that the light emitting region 8 is exposed.
Since the light is extracted from the light source 6, the efficiency of extracting the generated light is increased, and the light emission output is increased. By the way, the drive current is
When a test was performed under similar driving conditions of about 5 (mA), the light emission output of the LED array 10 shown in FIG.
About 20 (μW), 50 in the LED array 30 shown in FIG.
On the other hand, the LED array 50 of the present embodiment provided an extremely high light emission output of about 100 to 200 (μW), whereas the LED array 50 of the present embodiment was about 100 to 200 (μW). In addition, since the reflection layer 64 is provided between the active layer 68 and the substrate 52, a position where the light is reflected as compared with a case where the light is reflected on the back surface of the substrate 52 and directed to the front surface 58. Is closer to the active layer 68, the range in which the incident angle of the reflected light exceeds the critical angle on the surface 58 of the active layer 68 is closer to the light emitting region 86 provided immediately above the current-carrying region of the active layer 68. Scaled down,
Light does not leak from the adjacent light emitting region 86. Therefore, the LED array 50 having a high light emission output and a small amount of light leakage is obtained.

【0030】また、本実施例においては、反射層64は
複数種類の半導体を交互に積層した多層膜で構成される
ことから、活性層68を含む他の複数の半導体層と連続
して結晶成長させ得るという利点もある。
In this embodiment, since the reflection layer 64 is formed of a multilayer film in which a plurality of types of semiconductors are alternately stacked, crystal growth is performed continuously with a plurality of other semiconductor layers including the active layer 68. There is also the advantage that it can be done.

【0031】また、本実施例において、LEDアレイ5
0を製造するに際しては、結晶成長工程において、図6
(a) に示されるように活性層68で発生した光を吸収す
る光吸収層72を含む複数の半導体層が、その光吸収層
72が活性層68よりも表面58側である最も表層部に
位置するように基板52上に順次結晶成長により積層さ
れ、その後、エッチング処理工程において、図6(d) に
示されるように表面58からウェハ88をエッチング処
理することにより、光吸収層72が部分的に除去された
複数の発光領域86が形成される。そのため、結晶成長
工程において他の半導体層と同様に結晶成長によって積
層された光吸収層72が、エッチング処理工程において
部分的に除去されることによって複数の発光領域86が
形成されることから、それら発光領域86を除いた範囲
において活性層68と表面58との間に光吸収層72が
層状に備えられる。したがって、特に工程を煩雑にする
ことなく、所望の位置および形状を以て光吸収層72を
容易に設けることができる。
In this embodiment, the LED array 5
0 is manufactured in the crystal growth step in FIG.
As shown in (a), a plurality of semiconductor layers including a light absorbing layer 72 that absorbs light generated in the active layer 68 are located at the most surface layer where the light absorbing layer 72 is closer to the surface 58 than the active layer 68 is. 6 (d), the light absorbing layer 72 is partially etched by etching the wafer 88 from the surface 58 as shown in FIG. 6 (d). A plurality of light emitting regions 86 are formed, which have been removed. Therefore, the plurality of light emitting regions 86 are formed by partially removing the light absorbing layer 72 formed by crystal growth in the crystal growth step in the same manner as the other semiconductor layers in the etching process. A light absorbing layer 72 is provided in a layer form between the active layer 68 and the surface 58 in a range excluding the light emitting region 86. Therefore, the light absorbing layer 72 can be easily provided at a desired position and shape without complicating the process.

【0032】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明は他の態様で実施することもでき
る。
While the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the present invention can be embodied in other forms.

【0033】例えば、前記実施例のLEDアレイ50
は、AlGaAs系化合物半導体から成るダブル・ヘテロ接合
構造に構成されていたが、GaAsP 系、InP 系、InGaAsP
系、AlInGaP 系、或いはGaN 系等の他の化合物半導体か
ら成るダブル・ヘテロ構造や単一ヘテロ構造、或いは、
ホモ接合構造に構成されている場合にも、本発明は同様
に適用される。なお、LEDの層構成は半導体材料の種
類やLEDの用途等に応じて適宜変更される。
For example, the LED array 50 of the above embodiment
Had a double-heterojunction structure composed of an AlGaAs-based compound semiconductor; however, GaAsP-based, InP-based, and InGaAsP-based
Heterostructure, single heterostructure, or other compound semiconductors such as AlInGaP-based or GaN-based
The present invention is similarly applied to a case where the structure is a homozygous structure. Note that the layer configuration of the LED is appropriately changed according to the type of the semiconductor material, the use of the LED, and the like.

【0034】また、実施例においては、活性層68がAl
0.35Ga0.65As単結晶で、光吸収層72がGaAs単結晶でそ
れぞれ構成されていたが、活性層68を構成する化合物
半導体の混晶比等の組成は所望の発光波長に応じて適宜
変更され、光吸収層72を構成する化合物半導体の混晶
比等の組成は、その活性層68よりもバンド・ギャップ
・エネルギが小さくなるように適宜設定される。
In the embodiment, the active layer 68 is made of Al
Although the light absorption layer 72 was formed of a single crystal of GaAs and the light absorption layer 72 was formed of a single crystal of 0.35 Ga 0.65 As, the composition such as the mixed crystal ratio of the compound semiconductor forming the active layer 68 was appropriately changed according to the desired emission wavelength. The composition such as the mixed crystal ratio of the compound semiconductor forming the light absorbing layer 72 is appropriately set so that the band gap energy is smaller than that of the active layer 68.

【0035】また、実施例においては、光吸収層72と
してエピタキシャル・ウェハ88の結晶成長時に同時に
形成される化合物半導体が用いられていたが、樹脂等の
光を吸収し得る材料を発光領域86の外周側に設けても
同様に光漏れを防止する効果が得られる。
Further, in the embodiment, the compound semiconductor formed simultaneously with the crystal growth of the epitaxial wafer 88 is used as the light absorbing layer 72. However, a material such as resin capable of absorbing light is used for the light emitting region 86. Even if it is provided on the outer peripheral side, the effect of preventing light leakage can be obtained similarly.

【0036】また、実施例においては、光吸収層72が
エピタキシャル層54の最上部に備えられていたが、例
えば、電流狭窄構造を形成するための電流阻止層を光吸
収層72の上に別に設けることにより、その光吸収層7
2がエピタキシャル層54の中間部に備えられていても
差し支えない。
In the embodiment, the light absorbing layer 72 is provided on the uppermost part of the epitaxial layer 54. For example, a current blocking layer for forming a current confinement structure is separately provided on the light absorbing layer 72. By providing the light absorbing layer 7
2 may be provided in an intermediate portion of the epitaxial layer 54.

【0037】また、実施例においては、LEDアレイ5
0を構成する複数のLED84が通電経路が独立させら
れることで各々の活性層68が電気的に分離されていた
が、例えば、LED84相互の間をエッチング処理によ
って反射層64の裏面(すなわち基板52表面)までの
範囲で除去することにより、活性層68を物理的に独立
させても差し支えない。
In the embodiment, the LED array 5
Each of the active layers 68 is electrically separated from each other by a plurality of LEDs 84 constituting the LED 0. The active paths 68 are electrically isolated. For example, the back surface of the reflective layer 64 (that is, the substrate 52) is etched between the LEDs 84 by etching. By removing the active layer 68 in the range up to (surface), the active layer 68 may be made physically independent.

【0038】また、実施例においては、ウェハ88がM
OCVD法によって結晶成長させられていたが、結晶成
長方法は特に限定されず、液相成長(LPE)法や分子
線エピタキシー(MBE)法等の種々の結晶成長方法を
適宜用いることができる。
Further, in the embodiment, the wafer 88 is
Although the crystal was grown by the OCVD method, the crystal growth method is not particularly limited, and various crystal growth methods such as a liquid phase growth (LPE) method and a molecular beam epitaxy (MBE) method can be appropriately used.

【0039】また、実施例においては、発光出力を高め
るための反射層64が基板52の上に備えられた半導体
多層膜で構成されていたが、基板52の裏面56に誘電
体や金属から成る反射膜を設けてもよい。発光領域86
の中心間隔pが十分に大きい場合には、基板52の裏面
56で反射させても特に問題となる光漏れを発生させる
ことなく発光出力を高めることができる。
Further, in the embodiment, the reflection layer 64 for increasing the light emission output is constituted by the semiconductor multilayer film provided on the substrate 52, but the back surface 56 of the substrate 52 is made of a dielectric or metal. A reflective film may be provided. Light emitting area 86
When the center distance p is sufficiently large, the light emission output can be increased without causing light leakage, which is a particular problem even if the light is reflected by the back surface 56 of the substrate 52.

【0040】また、実施例においては、光吸収層72の
厚さが0.5(μm)程度にされていたが、その厚さは発光領
域86外からの光漏れを十分に防止できるように、用い
られる材料の種類に応じて適宜定められる。
In the embodiment, the thickness of the light absorbing layer 72 is set to about 0.5 (μm). However, the thickness is set so as to sufficiently prevent light leakage from outside the light emitting region 86. It is appropriately determined according to the type of material to be used.

【0041】また、実施例においては、発光領域86内
においては光吸収層72が完全に除去されていたが、発
光領域86内においても、光が十分に透過する範囲で光
吸収層72を薄く残してもよい。なお、実施例のように
その光吸収層72の下側に備えられている半導体層がAl
混晶比の比較的大きい酸化し易い材料で構成される一
方、光吸収層72がAl混晶比の比較的小さい酸化し難い
材料で構成される場合には、光吸収層72を発光領域8
6内に薄く残すことによって保護膜(酸化防止膜)とし
て機能させることができる。この場合には、エッチング
工程において形成される凹所74は、光吸収層72の厚
さよりも浅い深さに設けられる。
In the embodiment, the light absorbing layer 72 is completely removed in the light emitting region 86. However, the light absorbing layer 72 is also thinned in the light emitting region 86 as long as light is sufficiently transmitted. You may leave it. Incidentally, as in the embodiment, the semiconductor layer provided under the light absorbing layer 72 is made of Al.
When the light absorbing layer 72 is made of a material having a relatively large mixed crystal ratio and easily oxidizable, while the light absorbing layer 72 is made of a material having a relatively small Al mixed crystal ratio and which is difficult to oxidize, the light absorbing layer 72 is formed of the light emitting region 8.
6 can function as a protective film (antioxidant film) by leaving it thin. In this case, the recess 74 formed in the etching step is provided at a depth shallower than the thickness of the light absorbing layer 72.

【0042】また、実施例においては、プリンタの露光
用光源として利用される面発光型LEDアレイ50に本
発明が適用された場合について説明したが、表示器など
に利用されるLEDアレイに本発明を適用した場合にお
いても、各発光ダイオード84において光漏れがなく且
つ発光出力が高められるという本発明の効果が得られ
る。
In the embodiment, the case where the present invention is applied to the surface-emitting type LED array 50 used as a light source for exposure of a printer has been described. Is applied, there is obtained the effect of the present invention in that there is no light leakage in each light emitting diode 84 and the light emission output is increased.

【0043】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
Although not specifically exemplified, the present invention can be embodied with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a) 〜(c) は、従来のLEDアレイの構成を説
明する図である。
FIGS. 1A to 1C are diagrams illustrating the configuration of a conventional LED array.

【図2】図1のLEDアレイの光漏れを1ドットについ
て説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating light leakage of the LED array of FIG. 1 for one dot.

【図3】従来のLEDアレイの他の例の構成を説明する
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of another example of a conventional LED array.

【図4】本発明の一実施例のLEDアレイの構成を説明
する図であり、(a) は平面図、(b) 、(c) は、それぞれ
(a) におけるb−b視断面、c−c視断面を表す。
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of an LED array according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view, and FIGS.
2A shows a cross section taken along line bb and a cross section taken along line cc in FIG.

【図5】Al混晶比とバンド・ギャップ・エネルギの関係
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an Al mixed crystal ratio and a band gap energy.

【図6】(a) 〜(e) は、図4のLEDアレイの製造工程
を説明する図である。
6 (a) to 6 (e) are views for explaining a manufacturing process of the LED array of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50:面発光型LEDアレイ 52:基板 54:エピタキシャル層(複数の半導体層) 58:表面 64:反射層 68:活性層(発光層) 72:光吸収層 82:通電領域 86:発光領域 50: Surface-emitting type LED array 52: Substrate 54: Epitaxial layer (plural semiconductor layers) 58: Surface 64: Reflective layer 68: Active layer (light-emitting layer) 72: Light absorbing layer 82: Current-carrying area 86: Light-emitting area

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光層を含む複数の半導体層が基板上に
積層されて成り、該発光層内に一方向に沿って配設され
た複数の通電領域で発生した光を、該複数の半導体層の
表面に該複数の通電領域の各々に対応して設けられた複
数の発光領域からそれぞれ取り出す形式の面発光型発光
ダイオード・アレイであって、 前記発光領域を除いた範囲において前記発光層と前記表
面との間に層状に備えられ、該発光層で発生した光を吸
収する光吸収層を含むことを特徴とする面発光型発光ダ
イオード・アレイ。
1. A semiconductor device comprising: a plurality of semiconductor layers including a light-emitting layer laminated on a substrate; light generated in a plurality of current-carrying regions disposed in the light-emitting layer along one direction; A surface-emitting light-emitting diode array of a type in which a plurality of light-emitting regions are respectively provided on a surface of a layer corresponding to each of the plurality of current-carrying regions. A surface-emitting type light-emitting diode array, comprising: a light absorbing layer provided in a layer between the surface and the light-absorbing layer and absorbing light generated in the light-emitting layer.
【請求項2】 前記光吸収層は、前記発光層を構成する
半導体よりもバンド・ギャップ・エネルギが小さい半導
体から成るものである請求項1の面発光型発光ダイオー
ド・アレイ。
2. The surface-emitting light emitting diode array according to claim 1, wherein said light absorbing layer is made of a semiconductor having a smaller band gap energy than a semiconductor forming said light emitting layer.
【請求項3】 前記発光層と前記基板との間に備えられ
て該発光層で発生した光を前記表面に向かって反射する
光反射層を含むものである請求項1または2の面発光型
発光ダイオード・アレイ。
3. A light emitting diode according to claim 1, further comprising a light reflecting layer provided between said light emitting layer and said substrate and reflecting light generated in said light emitting layer toward said surface. ·array.
【請求項4】 前記光反射層は、半導体多層膜で構成さ
れたものである請求項3の面発光型発光ダイオード・ア
レイ。
4. The surface emitting light emitting diode array according to claim 3, wherein said light reflection layer is formed of a semiconductor multilayer film.
【請求項5】 発光層を含む複数の半導体層が基板上に
積層されて成り、該発光層内に一方向に沿って配設され
た複数の通電領域で発生した光を、該複数の半導体層の
表面に該複数の通電領域の各々に対応して設けられた複
数の発光領域からそれぞれ取り出す形式の面発光型発光
ダイオード・アレイの製造方法であって、 前記発光層で発生した光を吸収する光吸収層として機能
する半導体層を含む前記複数の半導体層を、該光吸収層
が該発光層よりも前記表面側に位置するように前記基板
上に順次結晶成長させて積層する結晶成長工程と、 前記半導体層の表面からエッチング処理することによ
り、前記光吸収層が除かれた前記複数の発光領域を形成
するエッチング処理工程とを、含むことを特徴とする面
発光型発光ダイオード・アレイの製造方法。
5. A light emitting device comprising: a plurality of semiconductor layers including a light emitting layer laminated on a substrate; light generated in a plurality of current-carrying regions disposed in the light emitting layer along one direction; A method of manufacturing a surface-emitting light-emitting diode array of a type in which light is extracted from a plurality of light-emitting regions provided corresponding to each of the plurality of current-carrying regions on a surface of a layer, wherein light generated in the light-emitting layer is absorbed. A crystal growth step of sequentially crystal-growing the plurality of semiconductor layers including a semiconductor layer functioning as a light absorption layer on the substrate such that the light absorption layer is located closer to the surface than the light-emitting layer. And etching the surface of the semiconductor layer to form the plurality of light-emitting regions from which the light-absorbing layer has been removed. Manufacture Law.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10804249B2 (en) 2017-08-29 2020-10-13 Nichia Corporation Light-emitting device with light-reflective and light-absorbing pieces layered on a surface

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