JP2001168394A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents

発光ダイオードアレイ

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JP2001168394A
JP2001168394A JP34701799A JP34701799A JP2001168394A JP 2001168394 A JP2001168394 A JP 2001168394A JP 34701799 A JP34701799 A JP 34701799A JP 34701799 A JP34701799 A JP 34701799A JP 2001168394 A JP2001168394 A JP 2001168394A
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JP
Japan
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light emitting
emitting diode
diode array
light
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JP34701799A
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English (en)
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Tomihisa Yukimoto
富久 行本
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光出力の高い発光ダイオードアレイを提供
する。 【解決手段】 基板31上に複数の結晶層を積んだエピ
タキシャル層が形成され、絶縁・分割された複数個の発
光ダイオード30におけるオーミック接合によって形成
される電極40が、発光部37a上に少なくとも2本以
上突出して形成されている。このように、電極40を櫛
形状に形成しているので、漏れ発光出力が最も高い発光
部37aの表面と電極40との接触長を稼ぐことがで
き、発光ダイオードアレイ30全体の発光出力を大幅に
向上させることができる.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードア
レイに関し、特に電子写真方式のプリンタ光源に用いら
れる発光ダイオードアレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式のプリンタの光源として
は、主にレーザ方式と発光ダイオードアレイ方式が用い
られている。特に発光ダイオードアレイ方式は、レーザ
方式のように光路長を長くとる必要がないため、プリン
タを小型にすることができ、また、大サイズの印刷を容
易に行うことができるという特長をもっている。このよ
うな特長を有する発光ダイオードアレイであるが、最近
は、より一層小型のプリンタの開発が進められており、
より高精細で高出力の発光ダイオードアレイが求められ
るようになってきている。
【0003】図4は、従来の発光ダイオードアレイの上
面構造図、図5は、そのA−A線断面構造図を示す。図
4はこの発光ダイオードアレイ10を示し、PSG膜2
3によって保護された半導体層の上面に、電流の注入に
より発光する複数のメサ型の発光ダイオード12が、ワ
イヤボンディング部13に沿って、かつメサエッチング
溝14、14aによりそれぞれ絶縁されて一列に並んで
形成された構成となっている。
【0004】図5は発光ダイオード12の断面構造を示
し、n型GaAs基板11の上面に、n型AlGaAs
クラッド層15、p型AlGaAs活性層16、p型A
lGaAsクラッド層17、p型GaAsキャップ層1
8がこの順に形成されたダブルヘテロ構造となってい
る。この発光ダイオード12は、p型GaAsキャップ
層18からn型AlGaAsクラッド層15までのメサ
エッチング溝14aによりワイヤボンディング部13と
素子分離されている。
【0005】また、p型GaAsキャップ層18の一部
がエッチングにより取り除かれて、p型AlGaAsク
ラッド層17の上面の一部が露出され、光取り出し部と
しての発光部17aが形成されている。発光ダイオード
12はp型AlGaAs活性層16で光を発生するが、
この光は、p型AlGaAsクラッド層17を透過する
ことはできるが、p型GaAsキャップ層18では吸収
されて透過することができない。このため、p型AlG
aAsクラッド層17の上面の一部を露出させ、光取り
出し部である発光部17aを形成している。
【0006】そして、発光ダイオード12に電圧を印加
するためのカソード用コンタクト電極19が、n型Ga
As基板11の下面全面に形成され、アノード用コンタ
クト電極20が、p型GaAsキャップ層18の上面に
オーミック接合により矩形状に形成されている。このカ
ソード用コンタクト電極19及びアノード用コンタクト
電極20は、金属を蒸着し合金化することにより形成さ
れる。さらに、アノード用コンタクト電極20の上面か
らワイヤボンディング部13のワイヤボンディングパッ
ド21にかけてAu配線22が配線され、アノード用コ
ンタクト電極20とワイヤボンディングパッド21が電
気的に接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の発光ダ
イオードアレイ10によると、以下の問題がある。上記
発光ダイオードアレイ10では、図4に示すように、ア
ノード用コンタクト電極20からカソード用コンタクト
電極19に向かってn型GaAs基板11に垂直に流れ
る電流Aが最も高くなるので、p型AlGaAs活性層
16のアノード用コンタクト電極20の真下の領域で発
生する光の出力が最も高くなる。
【0008】ところが、上述したように、発光部17a
を最高出力光を発生するアノード用コンタクト電極20
の真下のp型AlGaAs活性層16の部分に設けるこ
とができないため、最高出力光の大部分はp型AlGa
As活性層16の真上のp型GaAsキャップ層18で
吸収され、最高出力光の漏れ光Lのみが発光部17aか
ら外部に取り出されることになる。
【0009】この漏れ光Lの発光出力は、アノード用コ
ンタクト電極20若しくはp型GaAsキャップ層18
と、発光部17aとの接触端近傍Cが最も強くなる。そ
して、この接触端近傍Cの接触長は、発光部17aの面
積を小さくする必要がある600dpi,1200dp
i等の画素密度の大きいプリンタでは、発光部17aの
小サイズ化に比例して短くなるため、発光ダイオードア
レイ10全体の発光出力が落ちるという問題があった。
【0010】従って、本発明の目的は、発光ドットを小
さくしても発光出力低下しない発光ダイオードアレイを
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を実
現するため、基板上に複数の結晶層を積んだエピタキシ
ャル層が形成され、絶縁・分割された複数個の発光ダイ
オードを有する発光ダイオードアレイにおいて、前記複
数個の発光ダイオードのそれぞれの発光部上に複数の所
定幅のストライプ電極を設けたことを特徴とする発光ダ
イオードアレイを提供する。
【0012】上記構成によれば、電極を櫛形状に形成し
ているので、漏れ発光出力が最も高い発光部の表面と電
極との接触長を稼ぐことができ、発光ダイオードアレイ
全体の発光出力を大幅に向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光ダイオードア
レイの実施形態を図1及び図2を参照して説明する。図
1は、本発明の発光ダイオードアレイの実施形態の上面
構造図、図2は、そのA−A線断面構造図を示す。図1
はこの発光ダイオードアレイ30を示し、PSG膜43
によって保護されている半導体層の上面に、電流の注入
により発光する複数のメサ型の発光ダイオード32が、
ワイヤボンディング部33に沿って、かつメサエッチン
グ溝34、34aによりそれぞれ絶縁されて一列に並ん
で形成された構成となっている。
【0014】図2は発光ダイオード32の断面構造を示
し、n型GaAs基板31の上面に、n型AlGaAs
クラッド層35、p型AlGaAs活性層36、p型A
lGaAsクラッド層37、p型GaAsキャップ層3
8がこの順に形成されたダブルヘテロ構造となってい
る。この発光ダイオード32は、p型GaAsキャップ
層38からn型AlGaAsクラッド層35までのメサ
エッチング溝34aによりワイヤボンディング部33と
素子分離されている。そして、発光ダイオード32に電
圧を印加するためのカソード用コンタクト電極39が、
n型GaAs基板31の下面全面に金属を蒸着し合金化
することにより形成されている。
【0015】この発光ダイオードアレイ30の特徴的な
部分は、p型GaAsキャップ層38の一部がエッチン
グにより櫛形状に取り除かれて、p型AlGaAsクラ
ッド層37の上面の一部が櫛形状に露出され、光取り出
し部である発光部37aが櫛形状に形成されている点
と、アノード用コンタクト電極40が、櫛形状に残った
p型GaAsキャップ層38の上面にオーミック接合に
より櫛形状に形成されている点にある。即ち、アノード
用コンタクト電極40は、発光部37a上に平行に形成
された4本のストライプ電極によって形成されている。
このアノード用コンタクト電極40は、金属を蒸着し合
金化することにより形成されている。
【0016】そして、アノード用コンタクト電極40の
上面からワイヤボンディング部33のワイヤボンディン
グパッド41にかけてAu配線42が配線され、アノー
ド用コンタクト電極40とワイヤボンディングパッド4
1が電気的に接続されている。これにより、櫛形状のア
ノード用コンタクト電極40若しくは櫛形状のp型Ga
Asキャップ層38と、櫛形状の発光部37aとの接触
端近傍Cの接触長(図示太線部)は従来に比べて長くな
るので、発光部37aから外部に取り出される漏れ光L
の発光出力も、櫛形状の接触長に比例して高出力とな
る。
【0017】このような構成の発光ダイオードアレイ3
0の製造方法を作用と共に説明する。先ず、n型GaA
s基板31の(100)表面上に、MOVPE法により
キャリア濃度3×1017cm-3のn型AlGaAsクラ
ッド層35を2μm、キャリア濃度1×1018cm-3
p型AlGaAs活性層36を1μm、キャリア濃度2
×1018cm-3のp型AlGaAsクラッド層37を3
μm、キャリア濃度4×1019cm-3のp型GaAsキ
ャップ層38を500nm順次成長させる。
【0018】次に、発光部37aの形成部におけるp型
GaAsキャップ層38を櫛形状となるようにウェット
エッチングする。続いて、メサエッチング溝34の形成
部におけるp型GaAsキャップ層38からn型AlG
aAsクラッド層35までをウェットエッチングする。
このときのエッチング深さは約5μmとなる。
【0019】そして、全表面を覆うようにCVD法によ
りPSG膜43を0.5μm成長させる。続いて、アノ
ード用コンタクト電極40の形成部におけるPSG膜4
3を櫛形状となるようにフッ酸により除去し、櫛形状の
p型GaAsキャップ層38の上面に、AuZn/Ni
/Auを蒸着し合金化することによりアノード用コンタ
クト電極40を形成する。
【0020】次に、Au配線42によりアノード用コン
タクト電極40をワイヤボンディングパッド41まで引
き出す。このとき、より多くの漏れ光Lを発光部37a
から取り出すため、発光部37a上の櫛形状のアノード
用コンタクト電極40にはAu配線42を被覆しないよ
うにする。最後に、n型GaAs基板31の裏面全面
に、AuGe/Ni/Auを蒸着し合金化することによ
りカソード用コンタクト電極39を形成し、最終的な発
光ダイオードアレイ30を完成する。
【0021】図3は、アノード用コンタクト電極の形状
例の上面構造図を示す。本実施形態では、アノード用コ
ンタクト電極40を図3(A)に示す4本の櫛形状に形
成したが、図3(B)、(C)に示すように櫛歯の数を
3本や2本の櫛形状(少なくとも2本以上の櫛形状であ
ればよい)に形成したり、図3(D)、(E)、(F)
に示すように網形状に形成したり、図3(G)、(H)
に示すように擬似網形状に形成しても、同様の効果を得
ることができる。
【0022】本実施形態では、半絶縁性のGaAs基板
31の上にn型の結晶を下にしたn型、p型の順の発光
ダイオード用結晶構造について説明したか、半絶縁性の
GaAs基板の上にp型の結晶を下にしたp型、n型の
順の発光ダイオード用結晶構造においても、ダイオード
の極性が変わるだけで、同様の効果を得ることができ
る。また、アノード用コンタクト電極40の部分を高濃
度化合物半導体でなる導電体としても、同様の効果を得
ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、発
光ダイオードアレイ全体の発光出力を大幅に向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光ダイオードアレイの実施形態の上
面構造図である。
【図2】図1の発光ダイオードアレイのA−A線断面構
造図てある。
【図3】図1の発光ダイオードアレイのアノード用コン
タクト電極の形状例の上面構造図である。
【図4】従来の発光ダイオードアレイの上面構造図であ
る。
【図5】図4の発光ダイオードアレイのA−A線断面構
造図である。
【符号の説明】
10 発光ダイオードアレイ 11 半絶縁性基板(n型GaAs基板) 12 発光ダイオード 13 ワイヤボンディング部 14 メサエッチング溝 15 n型AlGaAsクラッド層 16 p型AlGaAs活性層 17 p型AlGaAsクラッド層 17a 発光部 18 p型GaAsキャップ層 19 カソード用コンタクト電極 20 アノード用コンタクト電極 21 ワイヤボンディングパッド 22 Au配線 23 PSG膜 30 発光ダイオードアレイ 31 半絶縁性基板(n型GaAs基板) 32 発光ダイオード 33 ワイヤボンディング部 34 メサエッチング溝 35 n型AlGaAsクラッド層 36 p型AlGaAs活性層 37 p型AlGaAsクラッド層 37a 発光部 38 p型GaAsキャップ層 39 カソード用コンタクト電極 40 アノード用コンタクト電極 41 ワイヤボンディングパッド 42 Au配線 43 PSG膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の結晶層を積んだエピタキ
    シャル層が形成され、絶縁・分割された複数個の発光ダ
    イオードを有する発光ダイオードアレイにおいて、 前記複数個の発光ダイオードのそれぞれの発光部上に複
    数の所定幅のストライプ電極を設けたことを特徴とする
    発光ダイオードアレイ。
  2. 【請求項2】 前記複数の所定幅のストライプ電極は、
    相互に連結電極によって連結されることにより網目状に
    形成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光
    ダイオードアレイ。
  3. 【請求項3】 前記複数の所定幅のストライプ電極は、
    化合物半導体の導電層によって形成されていることを特
    徴とする請求項1または2に記載の発光ダイオードアレ
    イ。
JP34701799A 1999-12-07 1999-12-07 発光ダイオードアレイ Pending JP2001168394A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009246311A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Kyocera Corp 発光素子、これを備える発光素子アレイおよび、発光素子アレイを備える画像形成装置
JP2012069934A (ja) * 2010-08-26 2012-04-05 Nichia Chem Ind Ltd 半導体発光素子

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