JP2002289919A

JP2002289919A - Ｌｅｄアレイ

Info

Publication number: JP2002289919A
Application number: JP2001088135A
Authority: JP
Inventors: Tomoiku Honjiyou; 智郁本城; Katsunobu Kitada; 勝信北田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP3784267B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部回路との接続電極の密着性を大きくして、
ワイヤーボンディング性能を高め、これによって製造歩
留まりを高め、製造コストを下げる。【解決手段】単結晶基板１上に各発光素子ごとに一導電
型半導体層２と逆導電型半導体層３とが順次積層し、一
導電型半導体層２を引き出して延在部８を設け、さらに
一導電型半導体層２上にポリイミド膜などから成る絶縁
膜７を被覆しているが、その露出部に共通電極５を接続
して設け、この絶縁膜７は単結晶基板１の非半導体被膜
面にまで成膜している。さらに逆導電型半導体層３の上
にも絶縁膜７を被覆しているが、その露出部に個別電極
４を接続して設けている。そして、個別電極４と共通電
極５を絶縁膜７上を通して延在して、その端部を外部回
路との接続電極である外部接続用電極６と成し、この外
部接続用電極６を単結晶基板１の拡散領域９に設けてい
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ＬＥＤアレイに関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源など
に用いられるＬＥＤアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ページプリンタ用感光ドラムの露
光用光源などのＬＥＤアレイに対し、発光素子の高密度
化や、その小型化が市場のニーズとしてある。すなわ
ち、このＬＥＤアレイにおいては、外部接続点である電
極パッドの数を減らしたり、外部回路との接続電極サイ
ズを小さくしたり、チップサイズを小さくすることが求
められていた。

【０００３】このような市場のニーズに応えるために、
マトリクス配線電極で層間絶縁膜を介して設ける多層電
極構造のＬＥＤアレイが提案されている（特開平９−２
７７５９２号と特開平１１−４０８４２号参照）。

【０００４】しかしながら、この提案のＬＥＤアレイに
おいては、各発光ダイオードの個別電極の形成と、それ
ら発光ダイオードをグループに分け、各グループから重
複無く１つずつ選択するためのマトリクス配線を形成す
る工程を２回行い、加えてそれぞれを絶縁膜等を介する
ことで電気的に分離する工程とを含み、そのため多層電
極構造でもってしか構成することができず、これによ
り、工程が複雑化し、製造コストがあがっていた。

【０００５】また、多くの発光素子を配列するに当り、
各発光素子の発光強度にばらつきが生じないようにする
ことが望まれるが、いまだ満足し得る程度にまで向上し
ていなかった。

【０００６】かかる課題を解消すべく、本願出願人は下
記のような構成のＬＥＤアレイを提案し、各発光素子の
発光強度を均等にして、高性能かつ高信頼性のＬＥＤア
レイを提供した（特願平１２−２５１３７８号参照）。

【０００７】このＬＥＤアレイを図４と図５によって示
す。図４はＬＥＤアレイの平面図であり、図５は図４に
て切断面線Ａ−Ａ’による断面図である。

【０００８】１１は単結晶基板であり、単結晶基板１１
上において、１２は一導電型半導体層、１３は逆導電型
半導体層、１４は個別電極、１５は共通電極、１６は外
部接続用電極、１７は窒化ケイ素やポリイミド膜などか
ら成る保護膜としての絶縁膜である。なお、共通電極１
５は、符号として１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄでも
って示し、外部接続用電極１６も符号として１６ａ、１
６ｂにて示す。

【０００９】単結晶基板１１上に、各発光素子ごとに一
導電型半導体層１２と逆導電型半導体層１３とが順次積
層して形成され、その積層において、一導電型半導体層
１２の面積は逆導電型半導体層１３の面積に比べて大き
くして、一導電型半導体層１２を引き出すことで、一導
電型半導体層１２と同一材からなる延在部１８を設けて
いる。

【００１０】一導電型半導体層１２の上に絶縁膜１７を
被覆しているが、その露出部に共通電極１５（１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）を接続して設けている。

【００１１】また、逆導電型半導体層１３についても、
その上に絶縁膜１７を被覆しているが、その露出部に個
別電極１４を接続して設けている。

【００１２】さらに図４に示すように、共通電極１５
（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）は隣接する各発光
素子ごとに（島状半導体層１２、１３ごとに）異なる群
に属するように４群に分けて接続して設けられ、隣接す
る発光素子（島状半導体層１２、１３）が同じ個別電極
１４に接続されている。

【００１３】かくして、この発光ダイオードアレイ構造
によれば、個別電極１４と共通電極１５（１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、１５ｄ）の組み合わせを選択して電流を流
すことによって、各発光素子を選択的に発光させること
で、各発光素子の発光強度を均等にして、高性能かつ高
信頼性のＬＥＤアレイが提供できた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のＬＥＤアレイによれば、市場のニ−ズに十分に応じ
られるためには、製造コストのさらなる低減が求められ
ているが、いまだ満足し得る程度にまで至っていなかっ
た。

【００１５】この点を詳しく述べると、前記絶縁膜１７
においては、窒化ケイ素などの無機絶縁膜や電気的絶縁
性の合成樹脂からなるポリイミド膜などの有機絶縁膜で
もって保護膜としているが、双方の材質を比べた場合、
無機絶縁膜を用いると、真空装置などを用いるなど製造
装置や製造プロセスにて高コスト化を招きやすい。

【００１６】したがって、この無機絶縁膜に代えて、塗
布工程という比較的容易なプロセスにて形成できる有機
絶縁膜を用いる技術が提案されている。

【００１７】しかしながら、この有機絶縁膜の上に金属
電極を接合させようとした場合、その密着性は低く、そ
のために、外部接続点との接着にワイヤーボンディング
を用いると、接着不良が多発するという課題があった。

【００１８】この課題を解消すべく、有機絶縁膜の膜厚
を薄くすることや、電極膜厚を厚くすることが考えられ
るが、何れも有効な手段とはなり得なかった。

【００１９】本発明は叙上に鑑みて案出されたものであ
り、その目的は外部回路との接続点において、その接続
電極の密着性を大きくして、ワイヤーボンディング性能
を高め、これによって製造歩留まりを高め、製造コスト
を下げ、その結果、低コストならびに高品質かつ高信頼
性のＬＥＤアレイを提供することにある。

【００２０】本発明の他の目的は各発光素子の発光強度
を均等にして、高性能かつ高信頼性のＬＥＤアレイを提
供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のＬＥＤアレイ
は、単結晶基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体
層と一方電極とを順次積層し、この一導電型半導体層を
引き出した延在部の上に他方電極を形成して成る発光素
子を複数個配列して発光素子群と成し、さらにこれら一
導電型半導体層と逆導電型半導体層との双方を覆う合成
樹脂からなる電気的絶縁性の絶縁膜を単結晶基板の非半
導体被膜面にまで成膜せしめた構成において、一方電極
および／または他方電極を絶縁膜上を通して延在して、
その端部を外部回路との接続電極と成し、この接続電極
を単結晶基板にて予め酸素又は窒素のイオン注入した部
分に直に設けたことを特徴とする。

【００２２】本発明の他のＬＥＤアレイは、上記発光素
子群内における各発光素子の延在部における他方電極に
至る電極間隔が異なるとともに、一方の発光素子の電極
間隔と他方の発光素子の電極間隔とを同じにして、双方
の他方電極を通電せしめるように成したことを特徴とす
る。

【作用】本発明のＬＥＤアレイは、上記構成のように一
導電型半導体層と逆導電型半導体層との双方ならびに単
結晶基板の非半導体被膜面を覆う絶縁膜に対し電気的絶
縁性の合成樹脂を用いるとともに、一方電極および／ま
たは他方電極の外部回路との接続電極を、単結晶基板に
て予め酸素又は窒素のイオン注入した部分に直に、すな
わち非半導体被膜面上における絶縁膜の非成膜部分に設
けたことで、従来のように有機絶縁膜上に接続電極を設
けたものと比べて、その接続電極の密着性を大きくし
て、ワイヤーボンディング性能を高められる。これによ
って製造歩留まりを高め、製造コストを下げられる。

【００２３】しかも、上記の如く、接続電極を、単結晶
基板にて予め酸素又は窒素のイオン注入した部分の非半
導体被膜面上における絶縁膜の非成膜部分に設けたこと
で、素子間での漏れ電流が低減し、これによって各発光
素子間にて発光バラツキが小さくなり、もしくはそのよ
うなバラツキがなくなり、その結果、均等が発光強度が
得られる。

【００２４】また、本発明の他のＬＥＤアレイは、発光
素子群内における各発光素子の延在部における他方電極
に至る電極間隔が異なるとともに、一方の発光素子の電
極間隔と他方の発光素子の電極間隔とを同じにして、双
方の他方電極を通電せしめるように成したことで、発光
素子の高密度化や小型化が達成される。

【００２５】この点については、下記のとおりである。
複数の一方電極に対し共通に成した電極パッドを配設
し、さらに複数の他方電極に対し共通に成した他の電極
パッドを配設したことで、電極パッド数が少なくなり、
その配設面積が小さくなり、これにより、発光素子の高
密度化ならびにＬＥＤアレイの小型化が達成される。

【００２６】また、特開平９−２７７５９２号や特開平
1１−４０８４２号にて提案されているような多層電極
構造のＬＥＤアレイと比べても、工程数が少なくなり、
層間絶縁膜を介した多層電極構造を用いないことで、製
造コストが下がり、発光素子の高密度化や小型化を達成
したＬＥＤアレイが得られる。

【００２７】また、本発明のＬＥＤアレイにおいては、
さらに前記電極間隔を同じにした各発光素子の他方電極
を通電すべく、一導電型半導体層の延在部に形成した絶
縁膜をまたがるように、接続線を発光素子の配列ライン
と平行に形成している。

【００２８】したがって、従来のＬＥＤアレイにおい
て、周知のとおり形成されていた絶縁膜以外に、配線同
士の電気的絶縁のために不可欠な層間絶縁膜を形成する
こともなくなり、これによって製造コストが下がり、低
コストなＬＥＤアレイが提供される。

【００２９】また、本発明のＬＥＤアレイにおいては、
さらに一方の発光素子群と他方の発光素子群に対し、発
光素子群内にて個々の電極間隔を配列順に違えること
で、対称的な電極間隔パターンにしており、そのように
規則的なパターンにしたことで、ＬＥＤヘッド搭載時の
発光順番の信号処理を比較的容易にし、これにより、搭
載基板の設計をも容易にすることができる。

【００３０】そして、その規則的パターンをＬＥＤアレ
イに整然と設けることで、それ以外の領域に電極パッド
を設けることが設計上容易になり、対称的な電極間隔の
もっとも短い部分でのスペースが大きく取ることがで
き、これにより、ＬＥＤアレイチップサイズの縮小化な
らびにＬＥＤアレイを搭載する際のワイヤーボンディン
グパッドを大きく取ることができ、その結果、ＬＥＤア
レイのチップ縮小化ならびにＬＥＤヘッドの製造上の歩
留りが向上する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１〜図３は本発明のＬＥＤアレイの
一実施形態を示す。図１はＬＥＤアレイの要部拡大の平
面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ’線による断面
図、図３は図１に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
なお、図２および図３には、参照符号として、Ａ、
Ａ’、Ｂ、Ｂ’を明示することでもって、その断面図の
方向を示す。

【００３２】１は単結晶基板であり、この単結晶基板１
上に各発光素子ごとに一導電型半導体層２と逆導電型半
導体層３とが順次積層して形成され、その積層におい
て、一導電型半導体層２の面積は逆導電型半導体層３の
面積に比べて大きくして、一導電型半導体層２を引き出
すことで、一導電型半導体層２と同一材からなる延在部
８を設けている。

【００３３】また、図２に示すように一導電型半導体層
２の上にポリイミド膜などから成る保護膜としての電気
的絶縁性の絶縁膜７を被覆しているが、その露出部に前
記他方電極である共通電極５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５
ｄ）を接続して設けている。この絶縁膜７は単結晶基板
１の非半導体被膜面にまで成膜している。

【００３４】さらに逆導電型半導体層３の上にも絶縁膜
７を被覆しているが、その露出部に前記一方電極である
個別電極４を接続して設けている。

【００３５】そして、本発明においては、個別電極４と
共通電極５を絶縁膜７上を通して延在して、その端部を
外部回路との接続電極である外部接続用電極６（６ａ、
６ｂ）と成し、この外部接続用電極６を単結晶基板１に
て予め酸素又は窒素のイオン注入した部分、すなわち拡
散領域９の非半導体被膜面上における絶縁膜７の非成膜
部分に設けている。

【００３６】この拡散領域９には酸素および／または窒
素をイオン注入して形成する。これらの含有率は、双方
合わせて１０¹⁸〜１０²²ｃｍ^-3にするとよく、これによ
って高抵抗層が形成される。

【００３７】次に各構成部材を図３により詳述する。単
結晶基板１は半導体乃至絶縁性の基板からなり、高抵抗
シリコン単結晶でもって構成した場合には、（１００）
面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好
適である。

【００３８】一導電型半導体層２はバッファ層２ａ、オ
ーミックコンタクト層２ｂおよび電子注入層２ｃで構成
される。

【００３９】バッファ層２ａとオーミックコンタクト層
２ｂはガリウム砒素などで形成され、電子注入層２ｃは
アルミニウムガリウム砒素などで形成される。

【００４０】オーミックコンタクト層２ｂにはシリコン
などの一導電型半導体不純物を１×１０¹⁶〜１０¹⁹ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ³ 程度含有し、電子注入層２ｃにはシリコ
ンなどの一導電型半導体不純物を１×１０¹⁵〜１０¹ ⁸ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ³程度含有する。

【００４１】バッファ層２ａは単結晶基板１と半導体層
との格子定数の不整合に基づくミスフィット転位を防止
するために設けるものであり、半導体不純物を１×１０
¹⁵〜１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³含有させる。

【００４２】バッファ層２ａは２〜４μｍ程度の厚みに
形成され、オーミックコンタクト層２ｂは０．１〜１．
０μｍ程度の厚みに形成され、電子注入層２ｃは０．２
〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。

【００４３】逆導電型半導体層３は発光層３ａ、クラッ
ド層３ｂおよび他のオーミックコンタクト層３ｃで構成
される。

【００４４】発光層３ａとクラッド層３ｂはアルミニウ
ムガリウム砒素などから成り、オーミックコンタクト層
３ｃはガリウム砒素などから成る。

【００４５】発光層３ａ、クラッド層３ｂおよびオーミ
ックコンタクト層３ｃは、電子の閉じ込め効果と光の取
り出し効果を考慮して、各層の間にてアルミニウム砒素
（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）との混晶比を
異ならしめる。

【００４６】発光層３ａとクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚ
ｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０¹⁶〜１０²¹
ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 程度含有し、オーミックコンタクト
層３ｃは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を１×１０¹⁹
〜１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 程度含有する。

【００４７】発光層３ａとクラッド層３ｂは０．２〜
０．４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタク
ト層３ｃの膜厚ｄについては、膜厚ｄ＞（０．１５μｍ
−オーミックコンタクト層膜厚）程度の厚みに形成され
る。

【００４８】また、絶縁膜７は、たとえばポリイミド合
成樹脂、オレフィン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹
脂、フッ素系樹脂などから成り、厚み０．５〜２μｍ程
度に形成される。

【００４９】個別電極４と共通電極５（５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄ）は金／クロム／金ゲルマニウム合金／クロム
（Ａｕ／Ｃｒ／ＡｕＧｅ／Ｃｒ）などから成り、厚み１
μｍ程度に形成される。

【００５０】かくして本発明のＬＥＤアレイによれば、
個別電極４と共通電極５の各端部を外部回路との接続電
極である外部接続用電極６（６ａ、６ｂ）と成し、この
外部接続用電極６を単結晶基板１の拡散領域９の上に直
に設けたことで、その外部接続用電極６の密着性を大き
くして、ワイヤーボンディング性能を高めることができ
た。

【００５１】しかも、単結晶基板１に拡散領域９を形成
したことで、素子間での漏れ電流が低減し、ＬＥＤアレ
イの製造歩留まりおよび品質が向上する。

【００５２】これは以下の理由による。各発光素子間で
漏れ電流が存在すると、発光させようとする発光素子以
外の素子が、その漏れ電流によって発光する。また、発
光しなくとも、漏れ電流によって各素子中に流れる電流
が各発光素子により異なり、これにより、発光バラツキ
が発生し、その度合が大きくなるという課題もある。よ
って、素子間での漏れ電流が低減することによって各発
光素子間にて発光バラツキが小さくなり、もしくはその
ようなバラツキがなくなり、その結果、均等な発光強度
が得られる。

【００５３】（ＬＥＤアレイの製造方法）次に本発明の
ＬＥＤアレイの製造方法を説明する。

【００５４】高抵抗シリコン単結晶基板１に対し拡散領
域９を設ける。

【００５５】酸素や窒素をイオン注入する方法として、
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロバイボ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）などの素子間分離のために
熱安定性に優れた酸素イオン注入をイオン注入装置を用
いて行われている。

【００５６】本発明においては、酸素イオンあるいは窒
素イオンをイオン注入することによって、高抵抗基板上
にＧａＡｓ（ガリウム砒素）のような化合物半導体膜を
成長する過程で基板中に拡散するＡｓ原子による基板の
抵抗減が防止される。

【００５７】イオン注入条件は、たとえば加速電圧３０
〜６０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁴〜５×１０¹⁶個/cm
^-2の条件でおこなう。このような条件でイオン注入を行
うことで高抵抗シリコン基板表面付近に高濃度の酸素あ
るいは窒素のドーピングができる。

【００５８】次に高抵抗シリコン単結晶基板１上に、一
導電型半導体層２、逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法
などで順次積層して形成する。

【００５９】これらの半導体層２、３を形成する場合、
基板温度を４００〜５００℃に設定し、これによって２
００〜２０００Åの厚みでもってアモルファス状のガリ
ウム砒素膜を形成した後、基板温度を７００〜９００℃
に上げて所望とおりの厚みの一導電型半導体層２と逆導
電型半導体層３と成す。

【００６０】この成膜において、原料ガスとしてはＴＭ
Ｇ（（ＣＨ₃ ）₃ Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ｇ
ａ）、アルシン（ＡｓＨ₃ ）、ＴＭＡ（（ＣＨ₃ ）₃ Ａ
ｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ａｌ）などが用いられ、
導電型を制御するためのガスとしては、シラン（ＳｉＨ
₄ ）、セレン化水素（Ｈ₂ Ｓｅ）、ＤＭＺ（（ＣＨ₃ ）
₂ Ｚｎ）などが用いられ、キャリアガスとしては、Ｈ₂
などが用いられる。

【００６１】次いで、隣接する素子同志が電気的に分離
されるように、半導体層２、３が島状にパターニングさ
れる。そのためのエッチングは、硫酸過酸化水素系のエ
ッチング液を用いたウエットエッチングやＣＣｌ₂ Ｆ₂
ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。

【００６２】その後、一導電型半導体層２の一端部側に
延在部８を設け、この延在部８の上にその一部が露出
し、かつこの一導電型半導体層２の隣接する基板領域部
分が露出するようにエッチングする。

【００６３】このようなエッチングも硫酸過酸化水素系
のエッチング液を用いたウェットエッチングやＣＣｌ₂
Ｆ₂ ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。

【００６４】次に、隣接する発光素子が基板上でも電気
的に分離されるように、基板をエッチングする。たとえ
ばアルカリ性水溶液で５０００Å程度エッチングする。
このとき、基板のみをエッチングするように素子をレジ
ストによってカバーしてからエッチングを行うか、基板
のみを選択的にエッチングするエッチング液を使用して
エッチングを行うようにする。

【００６５】次にスピンコート法などで塗布したポリイ
ミドなどから成る絶縁膜７を形成してパターニングす
る。この際、ポリイミドから成る絶縁膜７は、電極との
コンタクトをとるための小孔を逆導電型半導体層３上
と、一導電型半導体層２の延在部８上に設ける。その
際、同時に拡散領域９についても同様に、ポリイミドか
ら成る絶縁膜７をパターンニングして除去する。

【００６６】この除去は次のとおりである。ポリイミド
絶縁膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、所定の取り
除きたい部分をフォトマスクを使ってを露光する。アル
カリ現像液を用いてフォトレジストの感光された部分を
取り除くと同時に、アルカリ現像液に溶けるポリイミド
絶縁層も同時に、すなわち正確にはレジストが溶けた
後、引き続き取り除く。最後にレジストを剥離すると所
定の場所のみポリイミドが除去できる。

【００６７】最後に、クロムと金、金ゲルマニウムを蒸
着法やスパッタリング法で形成してパターニングするこ
とで個別電極４と共通電極５ならびにこれらの接続線、
外部接続用電極６（６ａ、６ｂ）を形成する。

【００６８】次に、ＰＶＤ、ＣＶＤ、塗布またはゾル−
ゲルなどの手段を用いて保護層を形成する。その後、Ｌ
ＥＤアレイをダイシング等の方法で、チップ状に切断し
た後、切断したチップを実装用基板に配置し、ワイヤー
ボンディングなどで外部回路と接続する。

【００６９】かくして上記の製造方法により得られたＬ
ＥＤアレイは、外部回路との接続電極部６ａ，６ｂにつ
いても、その部分に対しポリイミドから成る絶縁膜７が
パターンニングして除去され、そして、かかる接続電極
部６ａ，６ｂ部に対しワイヤーボンディングをおこなっ
た場合、そのワイヤーボンディング強度が向上した。

【００７０】

【実施例】本発明者は、上記のようなワイヤーボンディ
ング強度でもって電極の密着性を測定した。

【００７１】まず図７に示すような測定用のサンプルを
作製した。同図（ａ）は本発明のサンプルであり、高抵
抗シリコン単結晶基板１に相当するシリコン（Ｓｉ）基
板の上に、すなわち拡散領域９の上に個別電極４や共通
電極５に相当する電極をＡｕＣｒ合金にて１μｍの層厚
にて形成し、そして、この電極上に対しワイヤーボンデ
ィングをおこなった。

【００７２】図７の（ｂ）は比較例のサンプルであり、
シリコン（Ｓｉ）基板の上にポリイミド合成樹脂層を１
〜３μｍの厚みにて成膜し、この樹脂層の上に電極をＡ
ｕＣｒ合金にて１μｍの層厚にて形成し、そして、この
電極上に対しワイヤーボンディングをおこなった。

【００７３】本発明のサンプルについては、３個作成
し、比較例のサンプルは４個作成し、これらサンプルに
対するワイヤーボンディング強度の測定には、バネばか
りであるマイクロゲージを使って、ワイヤーボンディン
グのループを引っ掛けてワイヤー接着強度を測定した。
剥がれるまで引っ張り上げることで、マイクロゲージに
表示される値をワイヤー強度とした。

【００７４】その測定結果を図６に示す。同図の横軸に
おける「電極／ポリイミド」は比較例であり、「電極／
Ｓｉ」は本発明である。縦軸はワイヤー強度（ｇ）であ
る。

【００７５】同図に示すボンディングワイヤーの引っ張
り強度試験の結果から明かなとおり、本発明での電極密
着性は比較例に比べ２倍程度大きくなっていることがわ
かる。

【００７６】また、本発明者は、上述にしたがって下記
のような構成のＬＥＤアレイを作製した。そして、この
ＬＥＤアレイについて、素子間での漏れ電流特性を測定
した。

【００７７】まず、この実験に使用したＬＥＤアレイ
は、次のとおりである。バッファ層２ａ、オーミックコ
ンタクト層２ｂはそれぞれガリウム砒素を３μｍ、０．
８μｍ、電子注入層２ｃはアルミガリウム砒素を０．４
μｍの厚みに形成し、オーミックコンタクト層２ｂには
シリコンの半導体不純物を５×１０¹ ⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ
³ 含有させ、電子注入層２ｃにはシリコンなどの一導電
型半導体不純物を５×１０¹ ⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³含有さ
せた。

【００７８】発光層３ａ、クラッド層３ｂおよびオーミ
ックコンタクト層３ｃは、アルミガリウム砒素からな
り、発光層３ａとクラッド層３ｂは膜厚０．４μｍ、オ
ーミックコンタクト層３ｃについては、膜厚０．１５μ
ｍにて形成し、発光層３ａとクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚ
ｎ）をそれぞれ１×１０¹ ⁷、５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ³ 含有し、オーミックコンタクト層３ｃは亜鉛を１×
１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ ³ 含有させた。

【００７９】また、絶縁膜７は、ポリイミド合成樹脂を
厚み１μｍに形成した。

【００８０】そして、電極パットの下部にあたる部分に
は酸素を１０²⁰ｃｍ^-3程度の濃度になるようにイオン注
入して拡散領域９を形成した。

【００８１】このようにした作製したＬＥＤアレイに対
し、漏れ電流特性を測定したところ、図８に示すような
Ｉ-Ｖ曲線が得られた。

【００８２】この曲線は隣接する電極パット（６ｂ）間
のＩ-Ｖ曲線を示し、図１中の、の電極パットにプ
ローブを立てて、この間に流れる電流-電圧特性を測定
して得られた。

【００８３】横軸は、その印加電圧であり、３ボルト単
位にて目盛られている。縦軸は電流値であり、２．００
ｍＡ単位にて目盛られている。

【００８４】イは本発明のＬＥＤアレイであり、ロは、
比較例であり、拡散領域９を形成しないで、その他の構
成は同じにしたＬＥＤアレイである。

【００８５】図８から明かなとおり、本発明であるイの
曲線によれば、イオン注入を行うことで素子間のリーク
が小さくなっていることが分かる。１０Ｖ付近で立ち上
がっているのはＬＥＤのブレイクダウンによるものであ
る。

【００８６】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更や改良等はなんら差し支えない。

【００８７】たとえばこの例では、個別電極４と共通電
極５を絶縁膜７上を通して延在して、その端部を外部回
路との接続電極である外部接続用電極６と成し、この外
部接続用電極６を単結晶基板１の非半導体被膜面上にお
ける絶縁膜７の非成膜部分に設けているが、それら個別
電極４と共通電極５のうち一方だけを、かかる外部接続
用電極６と接続して単結晶基板１の非半導体被膜面上に
おける絶縁膜７の非成膜部分に設けてもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明のＬＥＤアレイに
よれば、一導電型半導体層と逆導電型半導体層との双方
ならびに単結晶基板の非半導体被膜面を覆う絶縁膜に対
し電気的絶縁性の合成樹脂を用いるとともに、一方電極
および／または他方電極を絶縁膜上を通して延在して、
その端部を外部回路との接続電極と成し、この接続電極
を単結晶基板にて予め酸素又は窒素のイオン注入した部
分に直に設けたことで、従来のように有機絶縁膜上に接
続電極を設けたものと比べて、その接続電極の密着性を
大きくして、ワイヤーボンディング性能を高められる。
これによって製造歩留まりを高め、製造コストを下げ、
その結果、低コストならびに高品質かつ高信頼性のＬＥ
Ｄアレイが提供できた。

【００８９】また、本発明のＬＥＤアレイにおいては、
発光素子群内における各発光素子の延在部における他方
電極に至る電極間隔が異なるとともに、一方の発光素子
の電極間隔と他方の発光素子の電極間隔とを同じにし
て、双方の他方電極を通電せしめるように成したこと
で、発光素子の高密度化や小型化が達成された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＬＥＤアレイの一実施形態を示す平面
図である。

【図２】図１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。

【図３】図１に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。

【図４】従来のＬＥＤアレイの一実施形態を示す平面図
である。

【図５】図４に示すＡ−Ａ’線による断面図である。

【図６】本発明の接着強度効果を説明する図である。

【図７】（ａ）と（ｂ）は接着強度テスト用サンプルの
構成を示す説明図である。

【図８】ＬＥＤアレイの漏れ電流特性を測定したＩ-Ｖ
曲線図である。

【符号の説明】

１・・・単結晶基板２・・・一導電型半導体層３・・・逆導電型半導体層４・・・個別電極５・・・共通電極６・・・外部回路との接続用電極７・・・絶縁膜８・・・延在部９・・・拡散領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶基板上に一導電型半導体層と逆導電
型半導体層と一方電極とを順次積層し、この一導電型半
導体層を引き出した延在部の上に他方電極を形成して成
る発光素子を複数個配列して発光素子群と成し、さらに
これら一導電型半導体層と逆導電型半導体層との双方を
覆う合成樹脂からなる電気的絶縁性の絶縁膜を単結晶基
板の非半導体被膜面にまで成膜せしめたＬＥＤアレイで
あって、一方電極および／または他方電極を絶縁膜上を
通して延在して、その端部を外部回路との接続電極と成
し、この接続電極を単結晶基板にて予め酸素又は窒素の
イオン注入した部分に直に設けたことを特徴とするＬＥ
Ｄアレイ。
【請求項２】請求項１の発光素子群内における各発光素
子の延在部における他方電極に至る電極間隔が異なると
ともに、一方の発光素子の電極間隔と他方の発光素子の
電極間隔とを同じにして、双方の他方電極を通電せしめ
るように成したことを特徴とするＬＥＤアレイ。