JP2003078160A - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ブラッグ型多重反射膜による光取り出し効率の
向上という長所を生かしつつ、順方向電圧の増加を抑
え、全体として高出力のＬＥＤアレイとした発光素子を
得る。 【解決手段】ｎ型ＧａＡｓ基板７上にｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層６、ｎ型でＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ多重反
射膜５、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層４、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層２、お
よびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１が順次エピタキシーさ
れ、前記多重反射膜５が、ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ／ＡｌX2
Ｇａ1-X2Ａｓ多層膜（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、屈折率ｎ
１＞ｎ２）からなり、活性層３のＡｌ組成比Ｘに対し
て、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、Ａｌ X1Ｇａ1-X1Ａｓ層
のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエ
ネルギー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係とする。
向上という長所を生かしつつ、順方向電圧の増加を抑
え、全体として高出力のＬＥＤアレイとした発光素子を
得る。 【解決手段】ｎ型ＧａＡｓ基板７上にｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層６、ｎ型でＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ多重反
射膜５、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層４、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層２、お
よびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１が順次エピタキシーさ
れ、前記多重反射膜５が、ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ／ＡｌX2
Ｇａ1-X2Ａｓ多層膜（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、屈折率ｎ
１＞ｎ２）からなり、活性層３のＡｌ組成比Ｘに対し
て、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、Ａｌ X1Ｇａ1-X1Ａｓ層
のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエ
ネルギー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一つの素子（チッ
プ）内に複数の発光部分を有するモノリシック・アレイ
型の発光素子の構造およびその製造方法、特にプリンタ
用光源として好適なものに関するものである。
プ）内に複数の発光部分を有するモノリシック・アレイ
型の発光素子の構造およびその製造方法、特にプリンタ
用光源として好適なものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したゼ
ログラフィ方式のプリンタが実用化されている。
ログラフィ方式のプリンタが実用化されている。
【０００３】その方式においては、感光体の受光感度か
ら要求される発光波長・発光強度を有するＬＥＤを選択
することが必要である。実用的には、ＧａＡｓＰを発光
素子のｐ／ｎ接合の主材料とするものと、ＧａＡｌＡｓ
をそれとするＬＥＤアレイが採用されている。
ら要求される発光波長・発光強度を有するＬＥＤを選択
することが必要である。実用的には、ＧａＡｓＰを発光
素子のｐ／ｎ接合の主材料とするものと、ＧａＡｌＡｓ
をそれとするＬＥＤアレイが採用されている。
【０００４】そして、ＬＥＤの重要な特性の一つである
発光出力については、少しでも高発光出力の製品を得る
べく、いわゆるブラッグ型の多重反射膜を用いて一方向
から効率良く光を取り出す工夫が試みられている。ＬＥ
Ｄの発光波長をλ、屈折率をｎとしたときに、この半導
体多重反射膜は、高屈折率のλ／４ｎ膜と低屈折率膜の
λ／４ｎ膜を多層形成することで構成され、活性層から
発せられ基板側へ向かう光が多重反射膜で反射され素子
の上面から出射されるため、光取り出し効率を向上させ
ることができる。
発光出力については、少しでも高発光出力の製品を得る
べく、いわゆるブラッグ型の多重反射膜を用いて一方向
から効率良く光を取り出す工夫が試みられている。ＬＥ
Ｄの発光波長をλ、屈折率をｎとしたときに、この半導
体多重反射膜は、高屈折率のλ／４ｎ膜と低屈折率膜の
λ／４ｎ膜を多層形成することで構成され、活性層から
発せられ基板側へ向かう光が多重反射膜で反射され素子
の上面から出射されるため、光取り出し効率を向上させ
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多重反
射膜を設けると素子抵抗の増加という新たな問題が発生
する。すなわち、多重反射膜に用いられているＡｌＧａ
Ａｓ系の材料は、高屈折率膜と低屈折率膜との接合界面
における価電子帯のバンドオフセットが大きいため、正
孔の注入が容易に行えず、素子抵抗の増加が顕著にな
る。この素子抵抗の増加は、順方向電圧の増加につなが
り、消費電力の増加や発熱など素子特性にも悪影響を与
える。
射膜を設けると素子抵抗の増加という新たな問題が発生
する。すなわち、多重反射膜に用いられているＡｌＧａ
Ａｓ系の材料は、高屈折率膜と低屈折率膜との接合界面
における価電子帯のバンドオフセットが大きいため、正
孔の注入が容易に行えず、素子抵抗の増加が顕著にな
る。この素子抵抗の増加は、順方向電圧の増加につなが
り、消費電力の増加や発熱など素子特性にも悪影響を与
える。
【０００６】また、一般的ＡｌＧａＡｓ系のＬＥＤにお
いて、基板と活性層の間に設けられる多重反射膜にＡｌ
ＧａＡｓ系材料を採用する場合、反射率の観点からは屈
折率差が大きく、ペア数が多い方が光の取り出し効率が
高くなると考えられるため、高屈折率側の薄膜層にＧａ
Ａｓを採用し、低屈折率側の薄膜層にはＡｌyＧａ1-yＡ
ｓ（０＜ｙ≦１）が採用されるようになって来た。しか
し、より高反射率を得るために高屈折率膜としてＧａＡ
ｓを使用すると、多重反射膜を構成するそれぞれのヘテ
ロ接合界面におけるバンドオフセットが、さらに大きく
なり素子抵抗の増加が顕著になる。
いて、基板と活性層の間に設けられる多重反射膜にＡｌ
ＧａＡｓ系材料を採用する場合、反射率の観点からは屈
折率差が大きく、ペア数が多い方が光の取り出し効率が
高くなると考えられるため、高屈折率側の薄膜層にＧａ
Ａｓを採用し、低屈折率側の薄膜層にはＡｌyＧａ1-yＡ
ｓ（０＜ｙ≦１）が採用されるようになって来た。しか
し、より高反射率を得るために高屈折率膜としてＧａＡ
ｓを使用すると、多重反射膜を構成するそれぞれのヘテ
ロ接合界面におけるバンドオフセットが、さらに大きく
なり素子抵抗の増加が顕著になる。
【０００７】ところで、ＬＥＤプリンタ用のＬＥＤアレ
イの波長はＬＥＤのｐｎ接合に用いられる材料によって
決められている。ＧａＡｓＰまたはＡｌＧａＡｓを、そ
のｐｎ接合の材料に用いたＬＥＤの波長は７００〜８０
０ｎｍのものが多く、これは材料に応じて発光出力が高
くなる波長領域を選択しているためである。一方、ＬＥ
Ｄプリンタの場合、ＬＥＤから放射される光を受光する
感光体の波長感度も重要なパラメータとなり、発光素子
と感光体の組み合わせで発光波長が制約を受けている。
ＬＥＤプリンタは高速・高解像度化のトレンドにあ
り、より高出力のＬＥＤアレイが要求されている。しか
しながら、前述の材料では材料そのものによって決まる
発光効率において、必ずしもその要求を満足していない
のが現状である。
イの波長はＬＥＤのｐｎ接合に用いられる材料によって
決められている。ＧａＡｓＰまたはＡｌＧａＡｓを、そ
のｐｎ接合の材料に用いたＬＥＤの波長は７００〜８０
０ｎｍのものが多く、これは材料に応じて発光出力が高
くなる波長領域を選択しているためである。一方、ＬＥ
Ｄプリンタの場合、ＬＥＤから放射される光を受光する
感光体の波長感度も重要なパラメータとなり、発光素子
と感光体の組み合わせで発光波長が制約を受けている。
ＬＥＤプリンタは高速・高解像度化のトレンドにあ
り、より高出力のＬＥＤアレイが要求されている。しか
しながら、前述の材料では材料そのものによって決まる
発光効率において、必ずしもその要求を満足していない
のが現状である。
【０００８】そこで、ＬＥＤプリンタ用のＡｌＧａＡｓ
系ＬＥＤアレイの発光出力は、印字速度に直接影響を及
ぼすため、高出力であることが望まれており、上記した
多重反射膜やダブルへテロ（ＤＨ）構造などを採用して
光取り出し効率を高めつつも、高出力のＬＥＤアレイと
する工夫が要請されている。
系ＬＥＤアレイの発光出力は、印字速度に直接影響を及
ぼすため、高出力であることが望まれており、上記した
多重反射膜やダブルへテロ（ＤＨ）構造などを採用して
光取り出し効率を高めつつも、高出力のＬＥＤアレイと
する工夫が要請されている。
【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決し、ブラ
ッグ型多重反射膜を設けたことによる光取り出し効率の
向上という長所を生かしつつ、多重反射膜に起因する素
子抵抗の増加、ひいては順方向電圧の増加を抑え、全体
として発光効率の高い、より高出力のＬＥＤアレイとし
た発光素子を提供することにある。
ッグ型多重反射膜を設けたことによる光取り出し効率の
向上という長所を生かしつつ、多重反射膜に起因する素
子抵抗の増加、ひいては順方向電圧の増加を抑え、全体
として発光効率の高い、より高出力のＬＥＤアレイとし
た発光素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ブラッグ型多重反射膜層を有するＡｌＧ
ａＡｓ系ＬＥＤアレイ素子において、多重反射膜層のＡ
ｌＧａＡｓのＡｌ組成比を規定することにより、屈折率
が大きなＧａＡｓ層を一方の多重反射層とするものより
も高い反射効率を具備させると共に、ブラッグ型多重反
射膜を設けたことに起因する素子抵抗の増加、ひいては
順方向電圧の増加を抑え、高出力のＬＥＤアレイとした
発光素子を得るものである。
め、本発明は、ブラッグ型多重反射膜層を有するＡｌＧ
ａＡｓ系ＬＥＤアレイ素子において、多重反射膜層のＡ
ｌＧａＡｓのＡｌ組成比を規定することにより、屈折率
が大きなＧａＡｓ層を一方の多重反射層とするものより
も高い反射効率を具備させると共に、ブラッグ型多重反
射膜を設けたことに起因する素子抵抗の増加、ひいては
順方向電圧の増加を抑え、高出力のＬＥＤアレイとした
発光素子を得るものである。
【００１１】具体的には次のように構成したものであ
る。
る。
【００１２】請求項１の発明に係る発光素子は、一つの
素子内に複数の発光部分を有するモノリシック・アレイ
型の発光素子であって、前記各発光部分が、ｎ型のＧａ
Ａｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ組
成比の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、
ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラッド層、ｐ型またはアンドー
プのＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層が順次エピタ
キシーされた積層構造の発光ダイオードから構成され、
前記多重反射膜が、ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多層膜（Ａｌ組成比Ｘ１
＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）からなり、活性
層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧
Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバン
ドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギ
ー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあることを特徴とす
る。
素子内に複数の発光部分を有するモノリシック・アレイ
型の発光素子であって、前記各発光部分が、ｎ型のＧａ
Ａｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ組
成比の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、
ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラッド層、ｐ型またはアンドー
プのＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層が順次エピタ
キシーされた積層構造の発光ダイオードから構成され、
前記多重反射膜が、ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多層膜（Ａｌ組成比Ｘ１
＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）からなり、活性
層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧
Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバン
ドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギ
ー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあることを特徴とす
る。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の発光素
子において、発光部密度が２４０ｄｐｉ（dots per inc
h）以上であることを特徴とする。
子において、発光部密度が２４０ｄｐｉ（dots per inc
h）以上であることを特徴とする。
【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発光素子において、個々の発光部を形成するＬＥＤの発
光領域が５０×５０μｍ以下であることを特徴とする。
発光素子において、個々の発光部を形成するＬＥＤの発
光領域が５０×５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載の発光素子において、発光領域上に１０×５０
μｍ以下の電極コンタクト層を具備し、コンタクト層上
の一部にオーミック接触部を形成し、そこから個別の配
線用のアノードを引き出したことを特徴とする。
かに記載の発光素子において、発光領域上に１０×５０
μｍ以下の電極コンタクト層を具備し、コンタクト層上
の一部にオーミック接触部を形成し、そこから個別の配
線用のアノードを引き出したことを特徴とする。
【００１６】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の発光素子において、ｐ型コンタクト層に形成
される配線用のアノードが、個々の発光部分の列方向に
対し垂直で一定方向に配列されるか、または個々の発光
部分の列方向に対し垂直方向に交互に配線されているこ
とを特徴とする。
かに記載の発光素子において、ｐ型コンタクト層に形成
される配線用のアノードが、個々の発光部分の列方向に
対し垂直で一定方向に配列されるか、または個々の発光
部分の列方向に対し垂直方向に交互に配線されているこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明の発光素子において、個々の発光部
分は一列または二列以上となるように配置・配列され
る。
分は一列または二列以上となるように配置・配列され
る。
【００１８】請求項６の発明に係る発光素子の製造方法
は、一つの素子内に複数の発光部分を有するモノリシッ
ク・アレイ型の発光素子の製造方法において、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ
組成の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、
ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラッド層、ｐ型またはアンドー
プのＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層が順次エピタ
キシーされた構造の発光ダイオード用のエピタキシャル
ウエハをＭＯＶＰＥ法で形成すると共に前記複数の発光
部を形成し、その際、前記多重反射膜は、ＡｌX1Ｇａ
1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多
層膜（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞
ｎ２）であって、活性層のＡｌXＧａX-1ＡｓのＡｌ組成
比Ｘに対して、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、ＡｌX1Ｇａ
1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発
光波長のエネルギー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあ
るように形成することを特徴とする。 ＜作用＞本発明においては、基板側へ向かった光を有効
に取り出すためにＡｌＧａＡｓ多層構造から成るブラッ
グ反射膜（ＤＢＲ）を使用する。
は、一つの素子内に複数の発光部分を有するモノリシッ
ク・アレイ型の発光素子の製造方法において、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ型でＡｌ
組成の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重反射膜、
ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラッド層、ｐ型またはアンドー
プのＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層が順次エピタ
キシーされた構造の発光ダイオード用のエピタキシャル
ウエハをＭＯＶＰＥ法で形成すると共に前記複数の発光
部を形成し、その際、前記多重反射膜は、ＡｌX1Ｇａ
1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多
層膜（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞
ｎ２）であって、活性層のＡｌXＧａX-1ＡｓのＡｌ組成
比Ｘに対して、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、ＡｌX1Ｇａ
1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発
光波長のエネルギー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあ
るように形成することを特徴とする。 ＜作用＞本発明においては、基板側へ向かった光を有効
に取り出すためにＡｌＧａＡｓ多層構造から成るブラッ
グ反射膜（ＤＢＲ）を使用する。
【００１９】ここでブラッグ型多重反射膜を構成する一
方の高屈折率膜はＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ（屈折率ｎ１）で
あり、他方の低屈折率膜はＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓ（屈折率
ｎ２）である。この多重反射膜において屈折率ｎ１＞ｎ
２なる関係は、反射増加の条件であり、屈折率差を大き
くして反射率を高めるために必要である。
方の高屈折率膜はＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ（屈折率ｎ１）で
あり、他方の低屈折率膜はＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓ（屈折率
ｎ２）である。この多重反射膜において屈折率ｎ１＞ｎ
２なる関係は、反射増加の条件であり、屈折率差を大き
くして反射率を高めるために必要である。
【００２０】また、半導体多層膜反射層を構成する２種
の層をそれぞれＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ、ＡｌX2Ｇａ1-X2Ａ
ｓ（Ｘ１＜Ｘ２）としたとき、それぞれの構成層の組成
は、(1) 屈折率の差を大きくすること、(2) 対象波長に
対してなるべく吸収が少なくなること、(3) できるだけ
素子抵抗を増加させないことから選定され、例えばｎ−
Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ／Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ多重反射
膜層とする。
の層をそれぞれＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ、ＡｌX2Ｇａ1-X2Ａ
ｓ（Ｘ１＜Ｘ２）としたとき、それぞれの構成層の組成
は、(1) 屈折率の差を大きくすること、(2) 対象波長に
対してなるべく吸収が少なくなること、(3) できるだけ
素子抵抗を増加させないことから選定され、例えばｎ−
Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ／Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ多重反射
膜層とする。
【００２１】これらの条件を満たした構造とすることに
より、多重反射膜の一方の層にＧａＡｓを採用したブラ
ッグ型多重反射膜よりも、バンドオフセットの点で低い
順方向電圧となり、また、発光波長が多重反射膜層で吸
収されにくい構造となり、これにより高い発光効率を得
ることができる。
より、多重反射膜の一方の層にＧａＡｓを採用したブラ
ッグ型多重反射膜よりも、バンドオフセットの点で低い
順方向電圧となり、また、発光波長が多重反射膜層で吸
収されにくい構造となり、これにより高い発光効率を得
ることができる。
【００２２】本発明では、Ａｌ組成比の異なる２層のＡ
ｌＧａＡｓ多重反射膜層（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、それ
ぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）が活性層のＡｌXＧａ1-XＡｓ
のＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘ、且
つ前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギ
ー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギー（Ｅλ）とＥｇ X1
≧Ｅλの関係で構成しており、これにより、屈折率が大
きなＧａＡｓ層を一方の多重反射層とする構造のものよ
りも、高い反射効率を具備させている。
ｌＧａＡｓ多重反射膜層（Ａｌ組成比Ｘ１＜Ｘ２、それ
ぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）が活性層のＡｌXＧａ1-XＡｓ
のＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘ、且
つ前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギ
ー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギー（Ｅλ）とＥｇ X1
≧Ｅλの関係で構成しており、これにより、屈折率が大
きなＧａＡｓ層を一方の多重反射層とする構造のものよ
りも、高い反射効率を具備させている。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００２４】図１は本発明のモノリシック・アレイ型の
発光素子を構成するＬＥＤアレイのうちの１個のＬＥＤ
部分を示す断面図である。
発光素子を構成するＬＥＤアレイのうちの１個のＬＥＤ
部分を示す断面図である。
【００２５】図において、ｎ型のＧａＡｓ基板７上に、
ｎ型のＧａＡｓバッファ層６、ｎ型のＡｌ0.25Ｇａ0.75
Ａｓ／Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ多重反射膜５、ｎ型のＡｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ下クラッド層４、ｐ型のＡｌ0.20Ｇａ
0.80Ａｓ活性層３、ｐ型のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上クラッ
ド層２、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層１が順次エ
ピタキシーされた積層構造の発光ダイオード用のエピタ
キシャルウエハが形成されると共に適宜エッチングによ
り個々の発光部１０（図２参照）が形成される。またこ
のコンタクト層１にオーミック接触にてｐ側電極８、ｎ
型ＧａＡｓ基板７の下面全面にｎ側共通電極９が形成さ
れてＬＥＤアレイが形成される。
ｎ型のＧａＡｓバッファ層６、ｎ型のＡｌ0.25Ｇａ0.75
Ａｓ／Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ多重反射膜５、ｎ型のＡｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ下クラッド層４、ｐ型のＡｌ0.20Ｇａ
0.80Ａｓ活性層３、ｐ型のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上クラッ
ド層２、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層１が順次エ
ピタキシーされた積層構造の発光ダイオード用のエピタ
キシャルウエハが形成されると共に適宜エッチングによ
り個々の発光部１０（図２参照）が形成される。またこ
のコンタクト層１にオーミック接触にてｐ側電極８、ｎ
型ＧａＡｓ基板７の下面全面にｎ側共通電極９が形成さ
れてＬＥＤアレイが形成される。
【００２６】基板６上に形成するエピタキシャル層はＭ
ＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ）法で
成長する。そのときの成長温度は７００℃（基板温
度）、成長圧力は７０Ｔｏｒｒとし、トリメチルガリウ
ムおよびトリメチルアルミニウムをIII 族原料とした。
またＶ族原料には、アルシンを用いた。ｎ型ドーパント
としてはセレン化水素、ｐ型ドーパントとしてはジエチ
ル亜鉛（ジメチル亜鉛も可能）を用いた。
ＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ）法で
成長する。そのときの成長温度は７００℃（基板温
度）、成長圧力は７０Ｔｏｒｒとし、トリメチルガリウ
ムおよびトリメチルアルミニウムをIII 族原料とした。
またＶ族原料には、アルシンを用いた。ｎ型ドーパント
としてはセレン化水素、ｐ型ドーパントとしてはジエチ
ル亜鉛（ジメチル亜鉛も可能）を用いた。
【００２７】上記多重反射膜５は、詳しくは、ｎ型でＡ
ｌ組成比の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層、つまりＡｌ
X1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓのヘテロ接合を１
ペアとする多層膜であって、両者のＡｌ組成比Ｘ１、Ｘ
２と屈折率ｎ１、ｎ２の関係は、Ａｌ組成比がＸ１＜Ｘ
２、それぞれの屈折率がｎ１＞ｎ２という関係にある。
そして各ペアのＡｌ組成比Ｘ１、Ｘ２は、活性層のＡｌ
ＧａＡｓのＡｌ組成比Ｘと同じかそれより大きく、Ｘ１
≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘとなっている。また、Ａｌ X1Ｇａ
1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）は、
発光波長のエネルギー（Ｅλ）と同じかそれより大き
く、ＥｇX1≧Ｅλの関係になっている。
ｌ組成比の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層、つまりＡｌ
X1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ1-X2Ａｓのヘテロ接合を１
ペアとする多層膜であって、両者のＡｌ組成比Ｘ１、Ｘ
２と屈折率ｎ１、ｎ２の関係は、Ａｌ組成比がＸ１＜Ｘ
２、それぞれの屈折率がｎ１＞ｎ２という関係にある。
そして各ペアのＡｌ組成比Ｘ１、Ｘ２は、活性層のＡｌ
ＧａＡｓのＡｌ組成比Ｘと同じかそれより大きく、Ｘ１
≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘとなっている。また、Ａｌ X1Ｇａ
1-X1Ａｓ層のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）は、
発光波長のエネルギー（Ｅλ）と同じかそれより大き
く、ＥｇX1≧Ｅλの関係になっている。
【００２８】ここでは、上記多重反射膜５は、Ａｌ0.25
Ｇａ0.75Ａｓ層（Ｘ1＝0.25）と、Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓ層（Ｘ2＝0.85）を交互に１２ペア積層することで形
成する。
Ｇａ0.75Ａｓ層（Ｘ1＝0.25）と、Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓ層（Ｘ2＝0.85）を交互に１２ペア積層することで形
成する。
【００２９】上記ＬＥＤアレイを用いて、発光部密度が
２４０ｄｐｉ以上のプリンタを容易に実現することがで
きる。ここでは６００ｄｐｉのＬＥＤアレイとして形成
し、更に個々のＬＥＤを形成する発光領域は５０×５０
μｍ以下で形成した。電極コンタクト層１は、この発光
部１０における発光領域（５０×５０μｍ以下）の中央
に１０×５０μｍ以下で形成した。
２４０ｄｐｉ以上のプリンタを容易に実現することがで
きる。ここでは６００ｄｐｉのＬＥＤアレイとして形成
し、更に個々のＬＥＤを形成する発光領域は５０×５０
μｍ以下で形成した。電極コンタクト層１は、この発光
部１０における発光領域（５０×５０μｍ以下）の中央
に１０×５０μｍ以下で形成した。
【００３０】かかる６００ｄｐｉのＬＥＤアレイにおい
て、多重反射膜をＧａＡｓ層／Ａｌ 0.85Ｇａ0.15Ａｓ層
の１２ペアとした場合、５ｍＡのときの全出力は、１０
０μＷであるのに対し、本発明の一例であるＡｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓ層／Ａｌ0.85Ｇａ 0.15Ａｓ層の１２ペアの場
合、５ｍＡのときの全出力は、１２０μＷと、約２０％
の出力向上を図ることができた。
て、多重反射膜をＧａＡｓ層／Ａｌ 0.85Ｇａ0.15Ａｓ層
の１２ペアとした場合、５ｍＡのときの全出力は、１０
０μＷであるのに対し、本発明の一例であるＡｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓ層／Ａｌ0.85Ｇａ 0.15Ａｓ層の１２ペアの場
合、５ｍＡのときの全出力は、１２０μＷと、約２０％
の出力向上を図ることができた。
【００３１】図２は、ＬＥＤアレイを構成する図１の個
々の発光部１０の配置を示したもので、個々の発光部１
０の中央に設けた電極コンタクト層１上に、ｐ側電極８
となるオーミック接触部１１を形成し、コンタクト層１
とオーミック接触部１１上に、配線用の電極１２を形成
し、発光部１０の列方向に対して垂直方向の片側に配線
用の電極１２であるアノードを引き出した例を示す。
々の発光部１０の配置を示したもので、個々の発光部１
０の中央に設けた電極コンタクト層１上に、ｐ側電極８
となるオーミック接触部１１を形成し、コンタクト層１
とオーミック接触部１１上に、配線用の電極１２を形成
し、発光部１０の列方向に対して垂直方向の片側に配線
用の電極１２であるアノードを引き出した例を示す。
【００３２】図３は、オーミック接触部１１を発光部１
０の端に形成し、発光部１０の列の方向に対して交互に
配線用の電極１２であるアノードを引き出した例を示
す。
０の端に形成し、発光部１０の列の方向に対して交互に
配線用の電極１２であるアノードを引き出した例を示
す。
【００３３】上記実施形態では、ｐサイドアップのＬＥ
Ｄアレイを例として説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に
形成したｎサイドアップ構造のＬＥＤアレイに対しても
適用可能である。
Ｄアレイを例として説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上に
形成したｎサイドアップ構造のＬＥＤアレイに対しても
適用可能である。
【００３４】エピタキシャル層のドーパントとして、ｐ
型ドーパントとしては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃおよびそれら複
数の組み合わせも可能である。また、ｎ型ドーパントと
しては、Ｓｅ以外にＴｅ等の採用およびその組み合わせ
も可能である。
型ドーパントとしては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃおよびそれら複
数の組み合わせも可能である。また、ｎ型ドーパントと
しては、Ｓｅ以外にＴｅ等の採用およびその組み合わせ
も可能である。
【００３５】活性層にはバルクタイプのＡｌXＧａ1-XＡ
ｓ（Ｘ：所望の発光波長となるように調整）のほか、マ
ルチカンタムウエル（ＭＱＷ：multi quantum well）タ
イプの活性層の採用も可能である。
ｓ（Ｘ：所望の発光波長となるように調整）のほか、マ
ルチカンタムウエル（ＭＱＷ：multi quantum well）タ
イプの活性層の採用も可能である。
【００３６】本発明における発光素子の構造や発光素子
の製造方法は、アレイ型の発光素子に限られるものでは
なく、アレイ型以外の発光素子に対しても適用可能であ
る。
の製造方法は、アレイ型の発光素子に限られるものでは
なく、アレイ型以外の発光素子に対しても適用可能であ
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のＬＥＤア
レイ型発光素子によれば、２層の多重反射膜（Ａｌ組成
比Ｘ１＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）が、活性
層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧
Ｘ、且つＸ２≧Ｘ、且つＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバンド
ギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギー
（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係で構成しているため、一
方の層にＧａＡｓを採用した多重反射膜よりも、バンド
オフセットの点で低い順方向電圧となり、また、発光波
長が多重反射膜層で吸収されにくい構造となる。
レイ型発光素子によれば、２層の多重反射膜（Ａｌ組成
比Ｘ１＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）が、活性
層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧
Ｘ、且つＸ２≧Ｘ、且つＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバンド
ギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギー
（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係で構成しているため、一
方の層にＧａＡｓを採用した多重反射膜よりも、バンド
オフセットの点で低い順方向電圧となり、また、発光波
長が多重反射膜層で吸収されにくい構造となる。
【００３８】従って、ブラッグ型多重反射膜を設けたこ
とによる光取り出し効率の向上という長所を生かしつ
つ、多重反射膜に起因する素子抵抗の増加、ひいては順
方向電圧の増加を抑え、全体として発光効率が高く、プ
リンタ用光源として適した高出力のＬＥＤアレイの発光
素子を得ることができる。
とによる光取り出し効率の向上という長所を生かしつ
つ、多重反射膜に起因する素子抵抗の増加、ひいては順
方向電圧の増加を抑え、全体として発光効率が高く、プ
リンタ用光源として適した高出力のＬＥＤアレイの発光
素子を得ることができる。
【図１】本発明の一実施の形態を示したもので、ＬＥＤ
アレイのうちの１個のＬＥＤ部分の断面図である。
アレイのうちの１個のＬＥＤ部分の断面図である。
【図２】図１の発光素子に配線用電極を接続する形態を
示す図である。
示す図である。
【図３】図１の発光素子に配線用電極を接続する他の形
態を示す図である。
態を示す図である。
１ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層
２ ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層
３ ｐ型のＡｌＧａＡｓ活性層
４ ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層
５ ｎ型のＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重反射膜層
６ ｎ型のＧａＡｓバッファ層
７ ｎ型のＧａＡｓ基板
８ ｐ側電極
９ ｎ側共通電極
１０ 発光部
１１ オーミック接触部
１２ 配線用の電極
フロントページの続き
(72)発明者 小泉 玄太
茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立
電線株式会社日高工場内
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA04 CA05 CA36 CA65
CB15 CB22 FF13
Claims (6)
- 【請求項１】一つの素子内に複数の発光部分を有するモ
ノリシック・アレイ型の発光素子であって、 前記各発光部分が、ｎ型のＧａＡｓ基板上にｎ型のＧａ
Ａｓバッファ層、ｎ型でＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ
のペアからなる多重反射膜、ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラ
ッド層、ｐ型またはアンドープのＡｌＧａＡｓ活性層、
ｐ型のＡｌＧａＡｓ上クラッド層、およびｐ型のＧａＡ
ｓコンタクト層が順次エピタキシーされた積層構造の発
光ダイオードから構成され、 前記多重反射膜が、ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌX2Ｇａ
1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多層膜（Ａｌ組成比Ｘ１
＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）からなり、活性
層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対して、Ｘ１≧
Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａｓ層のバン
ドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長のエネルギ
ー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあることを特徴とす
る発光素子。 - 【請求項２】請求項１記載の発光素子において、発光部
密度が２４０ｄｐｉ以上であることを特徴とする発光素
子。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の発光素子において、
個々の発光部を形成するＬＥＤの発光領域が５０×５０
μｍ以下であることを特徴とする発光素子。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子
において、発光領域上に１０×５０μｍ以下の電極コン
タクト層を具備し、コンタクト層上の一部にオーミック
接触部を形成し、そこから個別の配線用のアノードを引
き出したことを特徴とする発光素子。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子
において、ｐ型コンタクト層に形成される配線用のアノ
ードが、個々の発光部分の列方向に対し垂直で一定方向
に配列されるか、または個々の発光部分の列方向に対し
垂直方向に交互に配線されていることを特徴とする発光
素子。 - 【請求項６】一つの素子内に複数の発光部分を有するモ
ノリシック・アレイ型の発光素子の製造方法において、 ｎ型のＧａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡｓバッファ層、ｎ
型でＡｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓのペアからなる多重
反射膜、ｎ型のＡｌＧａＡｓ下クラッド層、ｐ型または
アンドープのＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ
上クラッド層、およびｐ型のＧａＡｓコンタクト層が順
次エピタキシーされた構造の発光ダイオード用のエピタ
キシャルウエハをＭＯＶＰＥ法で形成すると共に前記複
数の発光部を形成し、 その際、前記多重反射膜は、ＡｌX1Ｇａ1-X1ＡｓとＡｌ
X2Ｇａ1-X2Ａｓのヘテロ接合からなる多層膜（Ａｌ組成
比Ｘ１＜Ｘ２、それぞれの屈折率ｎ１＞ｎ２）であっ
て、活性層のＡｌXＧａ1-XＡｓのＡｌ組成比Ｘに対し
て、Ｘ１≧Ｘ、且つＸ２≧Ｘで、前記ＡｌX1Ｇａ1-X1Ａ
ｓ層のバンドギャップエネルギー（ＥｇX1）が発光波長
のエネルギー（Ｅλ）とＥｇX1≧Ｅλの関係にあるよう
に形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268414A JP2003078160A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 発光素子およびその製造方法 |
| TW091119190A TWI266430B (en) | 2001-09-05 | 2002-08-23 | Light emitting device and process for producing the same |
| US10/231,294 US6781157B2 (en) | 2001-09-05 | 2002-08-29 | Light emitting device and process for producing the same |
| KR1020020053128A KR100550513B1 (ko) | 2001-09-05 | 2002-09-04 | 발광 소자 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268414A JP2003078160A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003078160A true JP2003078160A (ja) | 2003-03-14 |
Family
ID=19094398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001268414A Pending JP2003078160A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 発光素子およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6781157B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003078160A (ja) |
| KR (1) | KR100550513B1 (ja) |
| TW (1) | TWI266430B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8324644B2 (en) | 2009-09-14 | 2012-12-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical functional element, optical functional element array, exposure device, and method of manufacturing optical functional element |
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|---|---|---|---|---|
| KR100826424B1 (ko) * | 2003-04-21 | 2008-04-29 | 삼성전기주식회사 | 반도체 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
| US20060208265A1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Hitachi Cable, Ltd. | Light emitting diode and light emitting diode array |
| JP2013058624A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | レーザダイオード素子の製造方法 |
| CN112652685B (zh) * | 2019-10-11 | 2022-05-10 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种采用不同材料DBR提高亮度的GaAs基LED及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5404373A (en) * | 1991-11-08 | 1995-04-04 | University Of New Mexico | Electro-optical device |
| JP2871288B2 (ja) * | 1992-04-10 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 面型光半導体素子およびその製造方法 |
| JPH065916A (ja) * | 1992-06-16 | 1994-01-14 | Omron Corp | 半導体発光素子 |
| JPH0685316A (ja) | 1992-08-31 | 1994-03-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体発光装置 |
| JPH06252444A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード |
| JPH07226535A (ja) | 1994-02-09 | 1995-08-22 | Omron Corp | 半導体発光素子、光学検知装置、光学的情報検知装置、投光器及び光ファイバーモジュール |
| JP3198016B2 (ja) * | 1994-08-25 | 2001-08-13 | シャープ株式会社 | 発光ダイオードアレイ及びその製造方法 |
| JP4335366B2 (ja) * | 1999-07-13 | 2009-09-30 | 昭和電工株式会社 | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
-
2001
- 2001-09-05 JP JP2001268414A patent/JP2003078160A/ja active Pending
-
2002
- 2002-08-23 TW TW091119190A patent/TWI266430B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-08-29 US US10/231,294 patent/US6781157B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-04 KR KR1020020053128A patent/KR100550513B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8324644B2 (en) | 2009-09-14 | 2012-12-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical functional element, optical functional element array, exposure device, and method of manufacturing optical functional element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100550513B1 (ko) | 2006-02-13 |
| US20030043254A1 (en) | 2003-03-06 |
| KR20030021142A (ko) | 2003-03-12 |
| TWI266430B (en) | 2006-11-11 |
| US6781157B2 (en) | 2004-08-24 |
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