JP2005136130A - 発光ダイオードアレイ装置及びそれを用いた発光ダイオードプリンタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 電極抵抗のバラツキを小さくするとともに、共通電極の高い接続信頼性の発光ダイオードアレイ装置及びＬＥＤプリンタを提供することにある。
【解決手段】
本発明は、高抵抗基板１上に発光ダイオード１０を複数個配列するとともに、Ｎ個の発光ダイオードを発光素子群として、同一の発光素子群内の発光ダイオードに共通に接続する個別電極４と、異なる群に属する所定の発光ダイオードに接続する共通電極５０とからなる発光ダイオードアレイ装置である。そして、Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオード１０は、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極５ａから遠い側の第１の共通電極５ｈに順次に接続し、ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオード１０は、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極５ｈから近い側の第１の共通電極５ａに順次接続する。
【選択図】図３
【解決手段】
本発明は、高抵抗基板１上に発光ダイオード１０を複数個配列するとともに、Ｎ個の発光ダイオードを発光素子群として、同一の発光素子群内の発光ダイオードに共通に接続する個別電極４と、異なる群に属する所定の発光ダイオードに接続する共通電極５０とからなる発光ダイオードアレイ装置である。そして、Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオード１０は、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極５ａから遠い側の第１の共通電極５ｈに順次に接続し、ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオード１０は、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極５ｈから近い側の第１の共通電極５ａに順次接続する。
【選択図】図３
Description
本発明は、本発明は発光ダイオードアレイ装置、及び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発光ダイオードプリンタ（以下、単に、ＬＥＤプリンタという）に関するものである。
通常、発光ダイオードアレイ装置の発光ダイオードの構造として、高抵抗基板の内部に一導電型半導体層、逆導電型導体層を形成すべく、ドープ材料を拡散処理して形成する構造（例えば特開平１１−４０８４２号）と、高抵抗基板上に、一導電型半導体層、逆導電型導体層をそれぞれ成膜して形成する構造（メサ型）が知られている。
例えば、このメサ型構造の発光ダイオードアレイ装置に関して、特開２００１−３２００８８号（特許文献１）が提案されている。その構造を図１１〜図１３に示す。
図１１は、発光ダイオードの部分断面図、図１２は高抵抗基板上での電極配線の状況、特に下部側の電極配線の状況を示す概略平面図であり、図１３は電極配線の状況、特に上部側の電極配線の状況を示す概略平面図である。
図１１において、１２１は高抵抗基板であり、例えば半導体基板である。１２２は一導電型半導体層、１２３は逆導電型半導体層、１２４は個別電極、１２５は共通電極である。
例えば、一導電型半導体層１２２は、バッファ層１２２ａ、オーミックコンタクト層１２２ｂ、電子注入層１２２ｃで構成される。また、逆導電型半導体層１２３は、発光層１２３ａ、クラッド層１２３ｂおよびオーミックコンタクト層１２３ｃで構成される。
高抵抗基板１２１上に、一導電型半導体層１２２と逆導電型半導体層１２３とから成る発光ダイオードを設けるに当たり、一導電型半導体層１２２よりも逆導電型半導体層１２３を小面積と成すとともに、この一導電型半導体層１２２の露出部（オーミックコンタクト層１２２ｂ）に共通電極１２５が接続されている。また、逆導電型半導体層２３のオーミックコンタクト層１２３ｃに個別電極1２４が接続されている。なお、符号1２６は、窒化シリコン膜、ポリイミドなどから成る絶縁膜である。
また、図１２に示すように発光ダイオードは、その配列方向にそって複数配列形成、平面視上、複数の発光ダイオードがアレイ状に配置されている。図では説明を簡略化のため、左端の３２の発光ダイオード素子が配列されている状態を例示している。そして、各発光ダイオードの駆動にあたっては、1つの発光素子群の構成する素子数Nを例えば８として取り扱っている。すなわち、図１２では、左側から１番目から８番目の発光ダイオード素子を群１に、９番目から１６番目の発光ダイオード素子を群２、・・・・とし、全体として群１〜群M（図では、M=４までの一部を図示している）を有して構成される。
また、各発光ダイオードの一導電型半導体層１２２には、共通電極１２５が接続されている。この共通電極1２５は、高抵抗基板１２１上に形成した絶縁膜１２６上に形成され逆導電型半導体層１２３には、個別電極１２４が接続されている。この個別電極１２４は、高抵抗基板１２１上においては、共通電極１２５と同様に絶縁膜１２６を介して形成されている。
この共通電極１２５は、図１２に示すように、絶縁膜１２６上に概略コ字状形状の下地側に位置する第１の共通電極１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５d、１２５ｅ、１２５ｆ、１２５ｇ、１２５hと、図１３に示すように、第１の共通電極１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５d、１２５ｅ、１２５ｆ、１２５ｇ、１２５ｈを被覆された第２の絶縁膜１２７上にアレイ状の配列方向と平行に断続的に形成された上側の第２の共通電極１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ、１２８ｇ、１２８ｈとで構成されている。
ここで、共通電極１２５のうち、コ字状の下地側の第１の共通電極は、隣接する１２つの群の所定発光素子どうしを接続するように形成されている。たとえば、この第１の共通電極１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅ、１２５ｆ、１２５ｇ、１２５ｈどうしが交差していように配慮されており、最外周に位置する電極１２５ａは、群１（群３）の第１の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第８番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、外周より２番目に位置する電極１２５ｂは、群１（群３）の第２の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第７番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、外周より３番目に位置する電極１２５ｃは、群１（群３）の第３の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第６番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、外周より４番目に位置する電極１２５ｄは、群１（群３）の第４の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第５番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、外周より５番目に位置する電極１２５ｅは、群１（群３）の第５の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第４番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、
外周より６番目に位置する電極１２５ｆは、群１（群３）の第６の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第３番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、
外周より７番目に位置する電極１２５ｇは、群１（群３）の第７の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第１２番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、
最内周に位置する電極１２５ｈは、群１（群３）の第８の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第１番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成されている。すなわち、１２ｎ−１番目の群に属する所定の発光ダイオードは、１２×ｎ番目（ｎ＝１・・・Ｎ／１２）の群に属する所定の発光ダイオードに接続している。
外周より６番目に位置する電極１２５ｆは、群１（群３）の第６の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第３番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、
外周より７番目に位置する電極１２５ｇは、群１（群３）の第７の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第１２番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成され、
最内周に位置する電極１２５ｈは、群１（群３）の第８の番目の発光ダイオードと群２（群４）の第１番目の発光ダイオードとを接続するように概略コ字状に形成されている。すなわち、１２ｎ−１番目の群に属する所定の発光ダイオードは、１２×ｎ番目（ｎ＝１・・・Ｎ／１２）の群に属する所定の発光ダイオードに接続している。
これに対して、個別電極１２４は、同一群に属する発光素子の逆導電型半導体層１２３に共通的に接続している。また、この個別電極１２４には、それぞれ下地側の接続パッド１２４ａを有している。
図１３は、図１２に示す発光ダイオードアレイ部分を除く領域上に、絶縁層１２７を被着形成し、該絶縁層１２７上に形成された電極を示している。この絶縁層１２７上に共通電極１２５を構成する複数の第２の共通電極１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ、１２８ｇ、１２８ｈが形成されている。この第２の共通電極１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ、１２８ｇは、１群目からＮ番目の群を互いに接続するために作用する。
すなわち、最も外側に形成される直線状の複数の第２の共通電極１２８ａは、各群に跨がって最外周側に形成された複数の第１の共通電極１２５ａどうしを接続するものである。また、さらに内側に形成される直線状の第２の共通電極１２８ｂは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｂどうしを接続するものであり、さらに内側に形成される直線状の第２の共通電極１２８ｃは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｃどうしを接続するものであり、さらに内側に形成される直線状の第２の共通電極１２８ｄは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｄどうしを接続するものであり、さらに内側に形成される直線状の第２の共通電極１２８ｅは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｅどうしを接続するものであり、さらに内側に形成される直線状の第２の共通電極１２８ｆは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｆどうしを接続するものであり、さらに内側に形成される直線状の第１２の共通電極１２８ｇは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｇどうしを接続するものである。
また、最も内側に形成される直線状の第１２の共通電極１２８ｈは、各群に跨がって形成された第１の共通電極１２５ｈどうしを接続するものである。
そして、各第２の共通電極１２８ａ〜１２８ｈの長さは、それぞれ相違しており，この相違によって形成された空白領域には、共通電極１２５の接続パッドが形成されている。図１３では、第２の共通電極１２８ａ及び第２の共通電極１２８ｂに接続する２つの外部接続パッド１２９が形成されているものの、図１３には現れない右側の領域に第２の共通電極１２８ｃ〜１２８ｈに接続する接続パッド１２９が形成されている。
また、個別電極１２４側には、上述の下地側接続パッド１２４ａに接続する個別側接続パッド１２４ｂが形成されている。
この第１の共通電極１２５ａ〜１２５ｈ及び第２の共通電極１２８ａ〜１２８ｈの電気的な接続及び個別電極１２４の下地側接続パッドと上側接続パッドとの接続は、絶縁層１２７の形成にあたり、絶縁層１２７の厚み方向に形成した開口を介して接続される。具体的には、第２の共通電極１２８ａ〜１２８ｈの両端部が位置する領域に、開口が形成されている。
特開２００１−３２００８８号
しかしながら、発光ダイオードの動作においては、この所定の共通電極１２５と個別電極１２４とに所定電流を供給して行われる。発光ダイオードアレイにおいては、共通電極１２５そのものの構造が非常に複雑となってしまう。そして、共通電極１２５側の接続部が多いため接続部分での抵抗のバラツキが大きく、その結果発光バラツキを誘発する問題があった。例えば、図１３において、第２の共通電極１２８ａに接続する外部接続パッドから、群１〜群４の所定共通電極１２５には、少なくとも１個所の接続部分を介して接続されるが、群５、群６の所定共通電極１２５に接続するまでには、３個所の接続部を経ることになり、群７、群８の所定共通電極１２５には、５個所の接続部が必要になる。
このため、所定接続パッド１２９から、それに接続する所定発光ダイオードの共通電極１２５までの接続部分の個数が、各発光素子群によって相違するため、発光バラツキの原因となっていた。
また、共通電極１２５の形成時に金属−半導体との接触性（オーミック性）を考慮して形成しているため、共通電極１２５の厚みサイズによる抵抗値とを両立させる必要があることから、金属材料の制約が大きく、材料が限られると言う問題もあった。
また、共通電極１２５の形状や厚みについては、コスト増やチップサイズが増大などの問題があるが、さらに、共通電極１２５の材料については、低抵抗低材料の他に、金属−半導体の接触性を両立させる必要がある。
第２の共通電極１２８は、その下部に、複雑な構造、例えば共通電極１２５の存在などにより、その表面に凹凸が形成されやすく、非常に平坦性の高い表面にこの電極を形成することが非常に困難となる。これによって、第２の共通電極１２８の電極形成が不安定となり、電極の抵抗バラツキが発生してしまう。
接続パッド１２９は、所定第２の共通電極１２８が延長されて接続している。即ち、隣接しあう発光素子群の第２の共通電極１２８との間の非常に狭いスペースに、所定第２の共通電極１２８の延長部、接続パッド１２９を形成する必要があり、第２の共通電極が他の導体と接続してしまうなど接続信頼性が非常に低かった。
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、共通電極の構造及び接続構造を改良し、同時に接続パッドから発光ダイオードまで接続部分の個数を極小化させて各共通電極における電極抵抗のバラツキを小さくして発光バラツキを改善するとともに、共通電極の接続信頼性を向上した発光ダイオードアレイ装置を提供するものである。
別の目的は、発光バラツキの少ない発光ダイオードアレイ装置を用いて、高品位な画像を形成できるＬＥＤプリンタを提供することにある。
本発明の発光ダイオードアレイ装置は、高抵抗基板上に複数の一導電型半導体層と逆導電型半導体層を設け、且つ該一導電型半導体層に共通電極を、逆導電型半導体層に個別電極を接続した発光ダイオードを複数個配列するとともに、前記複数の配列された発光ダイオードのうち、Ｎ個の発光ダイオードを発光素子群として、Ｍ群から構成される発光ダイオードアレイと、同一の発光素子群内の発光ダイオードの逆導電型半導体層に共通に接続する個別電極と、異なる群に属する所定の発光ダイオードの一導電型半導体層に接続する共通電極とからなる発光ダイオードアレイ装置において、
共通電極は、発光ダイオードの配列方向に概略平行に延びるＮ個の第１の共通電極と、いずれか１つの第１の共通電極と同一の発光素子群のいずれか１つの発光ダイオードとを接続する第２の共通電極とから構成されるとともに
Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極から遠い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続するとともに、
前記ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極から近い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレイ装置である。
共通電極は、発光ダイオードの配列方向に概略平行に延びるＮ個の第１の共通電極と、いずれか１つの第１の共通電極と同一の発光素子群のいずれか１つの発光ダイオードとを接続する第２の共通電極とから構成されるとともに
Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極から遠い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続するとともに、
前記ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極から近い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレイ装置である。
また、第１の共通電極上には、第１の共通電極と第２の共通電極とを接続するコンタクトホールが形成された絶縁膜によって被覆され、且つ該絶縁基板上に第１の共通電極から共通電極側接続パッドとを接続する引出し配線が形成されているとともに、該引出し配線と第１の共通電極配線は、記前記隣接しあう発光素子群から延びる第２の共通電極の境界部分の絶縁膜に形成した第２のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレイ装置である。
また、上述した発光ダイオードアレイ装置と、該発光ダイオードアレイ装置の駆動を制御する駆動回路と、ページプリンタ用感光ドラムとを少なくとも有し、前記駆動回路によって発光動作する発光ダイオードアレイ装置の光を、前記ページプリンタ用感光ドラムの露光用光源に用いて、該ドラム表面に画像を形成する発光ダイオードプリンタである。
本発明では、複数の配列された発光ダイオードのうち、所定数の発光ダイオードを一群として、複数群から構成される発光ダイオードアレイと、同一の群内の発光ダイオードの一導電型半導体層に個別電極を接続し、異なる群に属する所定番目に配置された発光ダイオードの逆導電型半導体層に共通電極に接続した発光ダイオードアレイ装置である。
共通電極は、発光ダイオードの配列方向に概略平行に延びる第１の共通電極及び該第１の共通電極の一部から各異なる群に属する同一番目に配置された発光ダイオードの逆導電型半導体層に接続する第２の共通電極とから構成されている。そして、Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極から遠い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続するとともに、
Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極から近い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続されている。このため、ｍ番目の発光素子群に隣接する２つの発光素子群のうち、１つの発光素子群との間には、実質的に三角形状のスペースを有している。
Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極から近い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続されている。このため、ｍ番目の発光素子群に隣接する２つの発光素子群のうち、１つの発光素子群との間には、実質的に三角形状のスペースを有している。
この第１の共通電極についていえば、発光ダイオードに直接接続することがなく、金属−半導体のオーミック接触性を全く考慮することなく、その材料を配線抵抗のみを考慮して選択することができる。また、この第1の共通電極は、複数の発光ダイオードアレイの配列方向に略平行に延び、しかも、実質的には発光ダイオードの配列されている略幅に渡って形成されている。しかも、この第１の共通電極は、高抵抗基板の表面に形成された第１の絶縁膜を介して形成されることになり、非常に導体長が長い電極であっても，その形成を平坦な表面に形成するができ、第１の共通電極を安定、均一に形成することができる。
このため、第１の共通電極は材料からしても、また、構造からしても、複数の第１の共通電極をすべて同じ状態で形成できるため、安定した導体膜であり、且つ電極抵抗も大きくなることがない。これにより、第１の共通電極の抵抗バラツキを有効に抑えることができ、発光ダイオードの安定した発光動作を行うことができる。
しかし、発光ダイオードから第１の共通電極への接続は、各群のいずれの発光ダイオードについても、第２の共通電極から第１の共通電極へは１個所の接続部（コンタクトホール）のみ行われるため、全体として接続部を数も減少させることができる。しかも、所定の第１の共通電極から共通電極側接続パッドへも１個所の接続部（コンタクトホール）のみ行われるため、全体として共通電極側接続パッドから発光ダイオードへの接続部を数が大きく減少できる。
従って、各共通電極における電極抵抗のバラツキを小さくでき、発光ダイオードでの発光バラツキを改善できる。また、共通電極を電極が要求される抵抗特性と、半導体と接続する金属−半導体のオーミック接触性とを両立させることができ、また、導体長さの長い第１の共通電極を低抵抗とすることも容易となり、これによっても、発光ダイオードでの発光バラツキを改善できる。
しかも、第１の共通電極から共通電極側接続パッドへの接続部（コンタクトホール）は、上述のｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群のうち、１つの発光素子群との間に形成される実質的に三角形状のスペースに形成されている。このため、第１の共通電極と共通電極側接続パッド（または共通電極側接続パッドに接続する引出し電極）との接続部が、第１の共通電極と第２の共通電極との接続部から距離的に離して形成できる。このため、第１の共通電極と共通電極側接続パッド（または共通電極側接続パッドに接続する引出し電極）との接続部の接続信頼性が向上する。
これにより、外部の駆動回路との接続、例えばボンディングワイヤの融着接合が、高抵抗基板の一方端部側である個別電極形成領域のみで行われるため、その接合作業が非常に簡単となり、発光ダイオードアレイ装置と駆動回路との接合が安定する。
これは、ボンィングワイヤに限らず、例えば接続パッドに銀粉末を含有する導電性ペーストを塗布して、この銀バンプと外部の駆動回路とを接続する場合においても、上述の導電性ペーストの塗布が高抵抗基板の一方端部側である個別電極形成領域のみで行われるので、その接合作業が非常に簡単となる。
また、このような発光ダイオードアレイ装置を安定した接合状態で駆動回路に接続して、発光制御して発光動作させることにより、ページプリンタ用感光ドラムにバラツキの少ない露光用光源となり、その結果、該ドラム表面に安定した画像を形成することができ、高い品位の印字が可能となる。
以下、本発明の発光ダイオードアレイ装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図３は本発明に係る発光ダイオードアレイ装置の一実施形態を示し、図１は本発明の横断面図であり、図２は、発光ダイオード（発光素子部）の要部拡大の断面図であり、図３は発光ダイオードアレイ装置の平面である。なお、図４は第１の共通電極と第２の共通電極との関係を明瞭にした平面図である。
図において、１は高抵抗基板であり、１０は発光ダイオード素子であり、２は発光ダイオード１０を構成する一導電型半導体層であり、３は発光ダイオード１０を構成する逆導電型半導体層であり、４は個別電極であり、５０は共通電極であり、５は第１の共通電極であり、６は第２の共通電極であり、７は高抵抗基板１の表面に形成された第１の絶縁膜であり、８は第１の共通電極５上に被着された第２の絶縁膜であり、本発明でいう絶縁膜とはこの第２の絶縁膜８を指す。
高抵抗基板１は、たとえばシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ2Ｏ3）などの単結晶絶縁基板である。例えば、単結晶半導体基板の場合においては、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。サファイアの場合においては、Ｃ面基板が好適である。
この高抵抗基板１上の表面中央部領域に、複数の発光ダイオード１０が１列に複数配列されて形成されている。また、基板１上には、この発光ダイオード１０が配列された領域Ｌを挟んで、主に個別電極が形成される個別電極形成領域Ｓと、主に共通電極が形成される共通電極形成領域Ｃを有している。
この発光ダイオードの主要部分の構成は、一導電型半導体層２及び逆導電型半導体層３から構成されている。
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、電子の注入層２ｃで構成される。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、電子の注入層２ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。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、電子の注入層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などで形成される。また、オーミックコンタクト層２ｂはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、電子の注入層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。
バッファ層２ａは高抵抗基板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、半導体不純物を含有させる必要はない。
この一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｂには、共通電極５０が接続される。
また、逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第２のクラッド層３ｂおよび第２のオーミックコンタクト層３ｃで構成される。
発光層３ａと第２のクラッド層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。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂはアルミニウムガリウム砒素などから成り、第２の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。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮し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。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、第２の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。
この逆導電型半導体層３の第２のオーミックコンタクト層３ｃには、個別電極４が接続される。
また、高抵抗基板１の共通電極形成領域Ｃ及び個別電極形成領域Ｓの大部分の領域には、第１の絶縁膜７が形成されている。
第１の絶縁膜７は、酸化シリコンや窒化シリコンなどが例示できる。基板材料がシリコンである場合、基板表面の熱酸化処理により形成できる。また、その他の基板材料の場合に、シランガス（ＳｉＨ4）や必要に応じてアンモニアガス（ＮＨ3）を用いてプラズマＣＶＤ法などによって被着形成する。
共通電極５０を構成する第１の共通電極５は、高抵抗基板１の共通電極側領域Ｃの第１の絶縁膜７上に形成される。この第１の共通電極５は、発光ダイオード１０の配列方向に略平行に形成され、その長さは、実質的には、発光ダイオード１０の配列の幅と同等の長さを有している。また、この第１の共通電極は、発光ダイオード１０の駆動の単位である発光素子群を構成する発光ダイオードの構成数（Ｎ）と同一の数だけ形成される。
第１の共通電極５は、高抵抗基板１上に形成した平坦な面を有する第１の絶縁膜７上に、例えば、下地導体膜としてＣｒを１５０Å以上形成した後、アルミニウム／金などの順次積層た多層構成などが例示できる。その厚みが例えば１μｍである。なお、下地導体膜を省略して金／クロム（Ａｕ／Ｃｒ）、アルミニウム／クロム（Ａｌ／Ｃｒ）の多層層構造であってもよい。
この第１の共通電極５は、発光ダイオード１０の配列幅にわたり、比較的長く形成されているものの、その下面には、平坦な高抵抗基板１の表面に形成された第１の絶縁膜に形成される。即ち、基板の複雑な構造や導体膜がない状態でないため、第１の絶縁膜７の表面が非常に平坦化された表面となり、この平坦な表面に第１の共通電極５を形成されるため、複数の第１の共通電極５において構造的に均一化を図ることができる。また、材料も金を含む非常に良好な導電材料を用いているため、その抵抗のバラツキも抑えることができる。
第２の絶縁膜８は、共通電極形成領域Ｃ、個別電極形成領域Ｓの一部、さらには、発光ダイオードの一部に形成されるものであり、例えば透明な材料で構成される。具体的には、ポリイミド合成樹脂、感光性樹脂、窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドシリコンなどから成る材料などが例示できる。この第2の絶縁膜8の厚みは２０００〜２００００Å程度に形成する。
この第２の絶縁膜８は、発光ダイオード１０において、少なくともオーミックコンタクト層２ｂ、３ｃを露出するように形成され、さらに、共通電極形成領域Ｃには、２種類の開口（コンタクトホール９、１０）が形成されている。
コンタクトホール９は、発光ダイオードのオーミックコンタクト層２ｂと第１の共通電極５を接続する第２の共通電極６が、安定して所定第１の共通電極５に接続するように形成されるものであり、例えば、所定第１の共通電極５の一部を露出するように形成されている。
また，コンタクホール１０は、共通電極側接続パッド１２と所定第１の共通電極５を接続する引出し電極１３が、安定して所定第１の共通電極５に接続するように形成されるものである。
このような第２の絶縁膜８は、例えば高抵抗基板１の上面に、第２の絶縁膜８となるポリイミド合成樹脂、感光性樹脂、窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドシリコンなどを被着形成し、その後フォトグラフィ技術を利用して、コンタクトホール９、１０や一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｂ、逆導電型半導体層３のオーミックコンタクト層３ｃが露出すようにエッチング処理されて形成されるものである。
ここで、コンタクトホール９は、１つの発光素子群の幅に対応する領域に、Ｎ個の第１の共通電極５を順次露出するように形成されている。図３においては、最も右側（右側かち奇数番目）の発光素子群に対応するＮ個のコンタクトホール９は、右肩下がりに配列されて形成され、右から２番目（右から偶数番目）の発光素子群に対応するＮ個のコンタクトホール９は、右肩上がりに配列されて形成されている。その結果、第２番目の発光素子群と、第３番目の発光素子群と範囲に対応する共通電極形成領域Ｃには、比較的広い第２の絶縁膜の領域が形成されることになる。
コンタクトホール１０は、Ｍ群の発光素子群の幅（アレイの全幅）に対応する領域に、Ｎ個の第１の共通電極５のいずれかを露出するように形成されている。図３においては、右側から１番目の発光素子群と右側から２番目の発光素子群との間に、右側から２数番目の発光素子群と右側から３番目の発光素子群との間に、・・・にそれぞれ形成されている。
また、高抵抗基板１の個別電極形成領域Ｓには、複数の個別電極４が形成されている１つの個別電極４は、１つの発光素子群を成す例えば８つ個の発光素子に共通的に接続するように、例えば櫛形状に形成される。即ち、個別電極４は、発光素子群の数Ｍに対応する数だけ形成されている。この個別電極４は、第２の絶縁膜８上に形成され、発光ダイオード１０の逆導電型半導体層３ｃに接続される。
また、各個別電極４は、個別電極側接続パッド１１を有している。また、個別電極側接続パッド１１も第２の絶縁膜８に形成されている。なお、個別電極側接続パッド１１と外部駆動回路との接続手法によっては、第２の絶縁膜８が除外されて第１の絶縁膜７上に形成してもよい。
高抵抗基板１の共通電極形成領域Ｃには、複数の第２の共通電極６が形成されている。１つの第２の共通電極６は、１つの発光ダイオードの一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｂから所定のコンタクホール９から露出する第１の共通電極５を接続するために形成されている。即ち、第１の共通電極５は、発光ダイオード１０の配列方向に平行に延びているが、第２の共通電極６は、それと直交する方向に形成されている。
これより、発光素子群を構成するＮ個の発光ダイオード１０は、それぞれ異なる第１の共通電極５に接続することになる。
また、各第１の共通電極５には、それぞれ１つの共通電極側接続パッド１２に接続されている。この共通電極側接続パッド１２は、例えば個別電極形成領域Ｓ側に形成されている。そして、この共通電極側接続パッド１２と所定の第１の共通電極５は、引出し電極１３によってコンタクトホール１０を介して接続されている。なお、共通電極側接続パッド１２も第２の絶縁膜８に形成されているが、虚通電極側接続パッド１２と外部の駆動回路との接続手法によっては、第２の絶縁膜８が除外されて第１の絶縁膜７上に形成してもよい。
また、この引出し電極１３は、各発光素子群との境界部分の間隙に、第２の絶縁膜８上に形成されている。これにより、共通電極形成領域Ｃに形成されたコンタクトホール１０と個別電極形成領域Ｓに形成された共通電極側接続パッド１２とが引出し電極１３が接続されている。
この第２の共通電極６や個別電極４は、オーミックコンタクト層２ｂ、３ｃに接触する電極である。このため、金／金・ゲルマニウム／クロム（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ｃｒ）などのから成る多層構造となっており、その厚み１μｍ程度以下に形成される。なお、この多層構造の材料を熱処理を加えて、Geを半導体層に拡散処理している。
なお、引出し電極１３は、第２の共通電極６、個別電極４と同一工程で形成することが望ましいが、金属−半導体オーミック接触性を考慮することなく、良導電体材料を用いて構わない。また、接続パッド１１、１２の上面にも、引出し電極１３と同一の良導電体材料を被着形成してもよい。
以上の構成した発光ダイオードアレイ装置では、高抵抗基板１の共通電極形成領域Ｃでは、高抵抗基板１上に第１の絶縁膜７が形成され、さらに、第１の共通電極５が形成され、さらに、第１の共通電極５上には第２の絶縁膜８が形成されおり、第２の絶縁膜８を介して第２の共通電極６または引出し電極１３が形成ささている構造である。
また、高抵抗基板１の個別電極形成領域Ｓでは、高抵抗基板１上に第１の絶縁膜７、第２の絶縁膜８が形成されており、この第２の絶縁膜８上に個別電極４、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２、引出し電極１３が形成されている。なお、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２の直下においては、第２の絶縁膜８を省略してもよい。
次に、図３、図４を用いて、発光ダイオードアレイ装置の電極及び接続パッド構造を詳細に説明する。
上述の構成の発光ダイオードは、複数アレイ状に配置され、例えば、隣接するＮ個（図３、図４では８個）の発光ダイオード（素子）が１つの群として取り扱われる。図３、図４では、右側からは第１の群から第４群までの３２（８素子×４群）素子が示されているが、全体としては、Ｍ群の発光素子群を有している。
図３、図４に示す高抵抗基板１の図の下側領域である個別電極形成領域Ｓには、１つの発光素子群を成す８つ個の発光素子に共通的に接続するように、例えば櫛形状の個別電極４が形成されている。そして、この櫛状の個別電極４には個別電極側接続パッド１１が１つ形成さている。なお、隣接する群も個別電極４の構成は同様となっている。
つぎに、共通電極５０について言えば、第１の共通電極５と第２の共通電極６とか構成されているが、図４に示すように、第１の共通電極５は、発光ダイオードの配列方向と平行に延びるように形成されている。第１の共通電極５は、例えば発光素子群の群数Ｍに係わらず、１つの発光素子群を構成する発光ダイオード１０の数Ｎ（図ではＮ＝８）に相当する数だけ形成されている。この例では第１の共通電極５は８つの電極で構成されている。また、第２の共通電極６は、各発光ダイオードと第１の共通電極５とを接続するものであり、各発光ダイオードから第１の共通電極５のいずれかに接続するように発光ダイオードの配列方向と直交する方向に延びて形成されている。そして、第２の共通電極６の一端は１つの発光タダイオードの一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｂに重畳接続し、他端はコンタクトホール９を介して所定第１の共通電極５の一部に重畳接続する。即ち、第２の共通電極６は発光素子群１つから素子数Ｎ（例ではＮ＝８）だけ延びており、全体として、Ｎ素子×Ｍ群だけ形成されている。
ここで、第１の共通電極５に関しては、例えば８つの第１の共通電極を区別するためには、発光ダイオードアレイに近い側から符号５ａ、５ｂ、５ｃ・・５ｈ（例では１発光素子群が８素子で構成されているためＮ＝８、最終符号は５ｈとなる）で示す。また、第２の共通電極６に関しては、例えば最も右側の発光素子群を構成する発光ダイオードで、第１の共通電極５ａに接続する第２の共通電極を符号６１ａ、そのコンタンクトホール９１ａ、第１の共通電極５ｂに接続する第２の共通電極を符号６１ｂ、そのコンタンクトホール９１ｂ、・・・・・第１の共通電極５ｈに接続する第２の共通電極を符号６１ｈ、そのコンタンクトホール９１ｈと示し、右側から２番目の発光素子群を構成する発光ダイオード１０で第１の共通電極５ａに接続する第２の共通電極を符号６２ａ、そのコンタンクトホール９２ａ、第１の共通電極５ｂに接続する第２の共通電極を符号６２ｂ、そのコンタンクトホール９２ｂ、・・・・・第１の共通電極５ｈに接続する第２の共通電極を符号６２ｈ、そのコンタンクトホール９２ｈと示す。
この図３、図４で、右側から第１番目、３番目、５番目・・・（奇数番目）の発光素子群の発光ダイオードで、第２の共通電極を介して第１の共通電極５ａに接続する発光ダイオードは、発光素子群中最も右側に形成されものであり、第１の共通電極５ｈに接続する発光ダイオードは、発光素子群中最も左側に形成されものであり、右側から第２番目、４番目、６番目・・・（偶数番目）発光素子群の発光ダイオードで、第２の共通電極を介して第１の共通電極５ａに接続する発光ダイオードは、発光素子群中最も左側に形成されものであり、第１の共通電極５ｈに接続する発光ダイオードは、発光素子群中最も右側に形成されものであり、奇数番目の発光素子群と偶数番目の発光素子群と対象に配置されている。
これにより、Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極５ａから遠い側の第１の共通電極５ｈに順次に第２の共通電極６を介して接続するとともに、Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極５ｈから近い側の第１の共通電極５ａに順次に第２の共通電極６を介して接続されている。このため、ｍ番目の発光素子群に隣接する２つの発光素子群のうち、１つのは発光素子群との間には、実質的に三角形状のスペースＸが形成される。
また、第１の共通電極５ａの一部は、共通電極側接続パッド１２ａに接続されており、第１の共通電極５ｂの一部は共通電極側接続パッド１２ｂに接続されており、・・・第１の共通電極５ｈの一部は共通電極側接続パッド１２ｈに接続されている。
具体的には、図３、図4では第１の共通電極５ａに接続する共通電極側接続パッド１２ａは、第１番目の発光素子群と第２番目の発光素子群との境界部分を介して、個別電極形成領域Ｓ側に延び、個別電極側接続パッド１１に並設されている。また、第１の共通電極５ｂに接続する共通電極側接続パッド１２ｂは、第２番目の発光素子群と第３番目の発光素子群との境界部分を介して、個別電極形成領域Ｓ側に延び、個別電極側接続パッド１１に並設されている。このとき、第１の共通電極５ａと共通電極側接続パッド１２ａとは、コンタンクホール１０ａ、引出し電極１３を介して行われる。同様に、第１の共通電極５ｂ〜５ｈと共通電極側接続パッド１２ｂ〜１２ｈとは、コンタンクホール１０ｂ〜１０ｈ、引出し電極１３を介して行われる。
尚、図では省略しているが、共通電極側接続パッド１２を、上述のコンタクトホール１０ａ〜１０ｈの形成領域を含む領域、即ち、上述の三角形状のスペースＸに形成してもよい。このときには、１つの三角形状のスペースＸに１つの第１の共通電極５に接続する１つの共通電極側接続パッド１２を形成する。しかも、この共通電極側接続パッド１２の形成領域の直下にコンタクトホール１０ａ〜１０ｈを位置させれば、引出し電極が省略できる。
このような接続構造において、各発光素子群に係わらず、各発光タイオードの共通電極５０側においては、第２の共通電極６、コンタンクホール９を介して、所定の第１の共通極５ａ〜５ｈのいずれかに接続し、さらに各第１の共通電極５ａ〜５ｈから１つのコンタンクホール１０ａ〜１０ｈを介して共通電極側接続パッド１２ａ〜１２ｈに接続している。
このような発光ダイオードアレイ装置は、外部の駆動回路によって、個別電極４と共通電極５０とが同時にと選択された発光ダイオード１０に電圧が印加され、その結果、それに対応する発光ダイオードが発光することになる。
例えば、第１の共通電極５ａに相当する共通電極を選択することにより、発光し得る発光ダイオードは、各発光素子群内で１つの発光ダイオードだけとなる。即ち、図３、図４においては、右側から奇数番目の発光素子群の最も右側の発光ダイオードと、同じく偶数番目の発光素子群の最も左側の発光ダイオードに限られる。
この時、発光素子群に共通的に接続される個別電極４で、どの発光素子群に選択するかによって、選択された発光素子群の上述の発光ダイオード１０に発光に必要な電圧が印加されて発光することになる。
このように、第１の共通電極５ａ〜５ｈに相当する共通電極５０のうち、どれの共通電極５０を選択し、個別電極４側でどの発光素子群を選択するかによって、アレイ状に配置された発光ダイオードのうち、どの発光ダイオードを発光させるかを制御できる。
このように、個別電極４で、発光させるべき対象の発光ダイオードを含む発光素子群を選択し、共通電極５０側の第１の共通電極５ａ〜５ｈを順次選択切り替えてすべての発光ダイオードを独立に制御することができる。
しかも、発光ダイオードの配列数、即ち、発光されるビット数が６４ｂｉｔ（Ｎ＝８、Ｍ＝８）であっても、１９２ｂｉｔ（Ｎ＝８、Ｍ＝２４）であっても、８つの第１の共通電極で簡単に駆動制御が可能である。この第２の共通電極５の数は、発光素子群を構成する発光ダイオードの数に相当する数で、簡単に発光ダイオードの発光制御が可能である。
なお、この構造は、１系統の駆動回路で発光制御することを前提として説明しているものであり、２系統の駆動回路で制御する場合には、この発光ダイオードアレイ装置を、１つの高抵抗基板１上に並設するようにしても構わない。
このように、本発明の発光ダイオードアレイ装置によれば、複数の発光ダイオードの発生を制御するための個別電極４、共通電極５０の第１の共通電極５、第２の共通電極６とが全く別の構造で形成されており、且つ第１の共通電極５の導体材料と第２の共通電極６とを全く別の材料で構成することができる。例えば第１の共通電極５を、配線抵抗（電極抵抗）を小さくするための構造、材料を容易に選択でき、また、第２の共通電極６を、半導体−金属の接触性を考慮して、また、第１の共通電極５との接続性を考慮して、それぞれの特性が良好にするための構造、材料を選択できる。
しかも、各発光ダイオード１０から共通電極側接続パッド１２までの接続点、例えばコンタクトホール９、１０の数を、各発光ダイオード１０で均一化することができる。
これにより、従来例に示した発光ダイオードアレイ装置に比較して、共通電極側における発光ダイオードから共通電極側接続パッドまでの接続点の数を減少でき、また、目的に応じて導体材料の選択の容易となり、その結果、各発光ダイオードにおける共通電極５の電極抵抗のバラツキが極小化でき、発光バラツキを小さくすることができる。
また、第１の共通電極５は、発光ダイオードアレイの配列方向に平行に形成され、第２の共通電極６は、各発光ダイオーと第１の共通電極５とを接続するように形成されている。即ち、第２の共通電極６の幅を、実質的に発光ダイオードの幅よりも小さく設計することで、発光ダイオードアレイの配列方向の寸法を極小化することができる。
さらに、共通電極側接続パッド１２は、発光ダイオード１０の配列領域Ｌを挟んで設けられる個別共通電極形成領域Ｓに形成されている。即ち、共通電極が形成された共通電極形成領域Ｃから個別電極形成領域Ｓに、発光素子群との境界部分に形成された引出し電極１３によって接続され、この個別電極形成領域Ｓには個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２とが並設されている。
これにより、外部の駆動回路との接続、例えばボンディングワイヤの融着接合が、高抵抗基板の一方端部側である個別電極形成領域のみで行われるため、その接合作業が非常に簡単となり、発光ダイオードアレイ装置と外部の駆動回路との接合が安定する。
これは、ボンィングワイヤに限らず、例えば接続パッドに銀粉末を含有する導電性ペーストを塗布して、この銀バンプと外部の駆動回路とを接続する場合においても、上述の導電性ペーストの塗布が高抵抗基板の一方端部側である個別電極形成領域のみで行われるので、その接合作業が非常に簡単となる。
しかも、第１の共通電極５から共通電極側接続パッド１２への接続部（コンタクトホール１０）は、上述のｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群のうち、１つの発光素子群との間に形成される実質的に三角形状のスペースＸに形成されている。このため、第１の共通電極５と共通電極側接続パッド１２（または共通電極側接続パッド１２に接続する引出し電極１３）との接続部（コンタクトホール１０）が、第１の共通電極５と第２の共通電極６との接続部（コンタクトホール９）から距離的に離して形成できる。このため、第１の共通電極と共通電極側接続パッド（または共通電極側接続パッドに接続する引出し電極１３）との接続部の接続信頼性が向上する。
また、共通電極を電極が要求される抵抗特性と、半導体と接続する金属−半導体のオーミック接触性とを両立させることができ、また、導体長さの長い第１の共通電極を低抵抗とすることも容易となり、これによっても、発光ダイオードでの発光バラツキを改善できる。
このよう発光ダイオードアレイ装置は、ＬＥＤプリンタの露光用光源として用いられる。即ち、ＬＥＤプリンタは、その主要部分の構成は、ページプリンタ用感光ドラム、この感光体ドラム上に画像を形成するための露光光源手段である発光ダイオードアレイ装置、このプリントすべき画像情報、感光体ドラムの回転測度に応じて、発光させるべき発光ダイオードの駆動を制御する駆動回路と、ドラムに電荷を印加または除去する手段、トナーを供給する手段、ドラム上に付着するトナーを記録媒体に転写する転写手段、記録媒体に転写したトナーを定着する定着手段、記録媒体を搬送する搬送手段、ドラム上の不要なトナーを除去するクリーニング手段とから構成されている。
このようなＬＥＤプリンタにおいて、露光光源である発光ダイオードアレイ装置の発光バラツキがすくないため、非常に安定した画像を感光体ドラムに形成することができ、よって、記録媒体に印刷される画像が非常に高品位とすることができる。
また、このような発光ダイオードアレイ装置を安定した接合状態で駆動回路に接続して、発光制御して発光動作させることにより、その結果、該ドラム表面に安定した画像を形成することができ、高い品位の印字が可能となる。
次に、図５〜図１０及び図３、図４を用いて発光ダイオードアレイ装置の製造方法を説明する。
まず、図５において、単結晶材料からなる高抵抗基板１を用意するとともに、その全面に第１の絶縁膜７となる絶縁膜７１を形成する。絶縁膜７１は、酸化シリコンや窒化シリコンなどが例示で、基板材料よっては、基板表面を熱酸化処理に形成したり、また、プラズマＣＶＤ法で、シランガス（ＳｉＨ4）や必要に応じてアンモニアガス（ＮＨ3）を用いて被着形成する。
つぎに、図６に示すに、発光ダイオード１０が形成される領域Ｌのみを、配列方向に沿って絶縁膜７１をエッチング処理して、共通電極形成領域Ｃ、個別電極形成領域にＳに第１の絶縁膜７を形成する。
つぎに、図７、図８に示すように、高抵抗基板１が露出する配列領域Ｌに、一導電型半導体層２及び逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法などで順次積層して発光ダイオード１０の主要部分を形成する。これより、図２に示すように一導電型半導体層２は、バッファ層２ａ、オーミックコンタクト層２ｂ、電子の注入層２ｃからなり、逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第２のクラッド層３ｂおよび第２のオーミックコンタクト層３ｃからなる発光ダイオードの主要部分が形成される。なお、一導電型半導体層２、逆導電型半導体層３を形成する場合、高抵抗基板１を４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Åの厚みに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℃に上げて所望厚みの半導体層２、３を形成する。この場合、原料ガスとしてはＴＭＧ（（ＣＨ3）3Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ）、アルシン（ＡｓＨ3）、ＴＭＡ（（ＣＨ3）3Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ）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（ＳｉＨ4）、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）、ＴＭＺ（（ＣＨ3）3Ｚｎ）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。
そして、隣接する発光ダイオード１０どうしが電気的に分離されるように、一導電型半導体層２、逆導電型半導体層が島状にパターニングされる。このエッチングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングやＣＣｌ2Ｆ2ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
その後、一導電型半導体層２の一端部側の一部が露出し、且つこの一導電型半導体層２の隣接する領域部分が露出するように逆導電型半導体層３が一導電型半導体層２よりも幅狭に形成されるように逆導電型半導体層３をエッチングする。この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ＣＣｌ2Ｆ2ガスを用いたドライエッチングなどでおこなわれる。
次に、図９に示すように高抵抗基板１の共通電極形成領域Ｃの絶縁膜７上に第１の共通電極５ａ〜５ｈを形成する。具体的にはクロムと金を順次蒸着法やスパッタリング法で多層化された金属膜を形成しパターン化する。この形成にあたっては、パターン化の際にエッチング液が発光ダイオードの主要部分に及ぼす影響を考慮して、リフトオフ法によって形成する。
つぎに、図１０に示すように第２の絶縁膜８を形成する。この絶縁膜８の形成において、同時に、複数のコンタクトホール９、１０が形成される。具体的には、全体にポリイミド合成樹脂、感光性樹脂、窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドシリコンなどから成る材料で絶縁膜を厚み２０００〜２００００Å程度に形成する。その後、フォトグラフィ技術を利用して、少なくともコンタクトホール９、１０、一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｂ、逆導電型半導体層３のオーミックコンタクト層３ｃが露出すようにエッチング処理しその後レジスト膜を剥離する。
最後に、図４に示すように、高抵抗基板１の第２の絶縁膜８上に、個別電極４、第２の共通電極６、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２を被着形成する。
このうち、第２の共通電極６は、高抵抗基板１の中央付近に配列された発光ダイオードの配列ラインを挟み、一方側、例えば図面の上部側の第２の絶縁膜８に形成され、個別電極４、第２の共通電極６、接続パッド１１、１２は、他方側、例えば図面の下部側の第２の絶縁膜８に形成される。即ち、第２の共通電極６は、発光ダイオードの一導電型半導体層２のオーミックコンタクト層２ｃと、所定の第１の共通電極５が露出するコンタクトホール９に跨がるように形成される。また、第１の共通電極５とこの共通電極５と接続する接続パッド１１とは、コンタンクホール１０から発光素子群で区分される境界部分の間を介して延びる引出し電極１３によって、共通電極側接続パッド１２に接続されている。
これらの第２の共通電極６、個別電極４とは、半導体−金属接触性を考慮した材料を用いる必要があり、接続パッド１１、１２は半導体−金属接触性を考慮する必要はない。従って、この第２の共通電極６、個別電極４、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２とを同一工程で形成してもよいし、例えば、第２の共通電極６、個別電極４を半導体−金属接触性の良好な材料、良好な層構成で形成し、その後、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２のみを良導電性の材料で形成しても構わない。
たとえば、個別電極４、第２の共通電極6、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２を同時に形成する場合に半導体−金属接触性を考慮して、クロムと金ゲルマニウムと金を蒸着法やスパッタリング法で順次積層して、Cr／AuGe／Auの層構成とすればよい。
以上のようにして製造された発光ダイオードアレイ装置は、高抵抗基板１上に複数の一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３を被着形成し、且つ該一導電型半導体層２に共通電極５０を、逆導電型半導体層３に個別電極４を接続した発光ダイオード１０を複数個配列するとともに、前記複数の配列された発光ダイオード１０のうち、所定数の発光ダイオード１０を一つの発光素子群として、複数発光素子群から構成される発光ダイオードアレイと、同一の群内の発光ダイオード１０の逆電型半導体層３に個別電極４を接続し、異なる群に属する所定番目に配置された発光ダイオードの一導電型半導体層２に共通電極５０に接続した発光ダイオードアレイ装置である。そして、共通電極５０は、発光ダイオード１０の配列方向に概略平行に延びる第１の共通電極５及び該第１の共通電極５の一部から各異なる群に属する所定の発光ダイオード１０の一導電型半導体層２に接続する第２の共通電極６とから構成される。
なお、第１の共通電極５は、高抵抗基板１上に形成した第１の絶縁膜７上に形成され、前記第２の共通電極６と第１の共通電極５との間には、第２の絶縁膜８が介在され、第２の共通電極６の一部が、コンタンクトホール９を介して第１の共通電極５に重畳して接続されている。
これにより、第１の共通電極５を、発光素子群を構成する発光ダイオード１０の数に相当する数だけ形成され、各発光ダイオード１０は、第２の共通電極６を介して、所定の第１の共通電極５に接続されている。この第２の共通電極６は、どの発光素子群に属する発光ダイオード１０でありながら、その接続構造は、実質的に同一構造となる。即ち、どの発光ダイオード１０であっても、接続部であるコンタクホール９は１個所のみとなる。これにより、発光ダイオード１０に接続する共通電極５０の構造が非常に簡素化し、接続条件が均一となるため、電極における抵抗のバラツキが小さく、これにより、発光ダイオードの発光バラツキを小さくすることができる。
また、第１の共通電極５と第２の共通電極６、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２をそれぞれ別の導体材料で構成できるため、第２の共通電極６、個別電極４では、安定した金属−半導体接触性を考慮した材料を、第１の共通電極５では、良好な導電性を考慮した材料を選択できるため、これによっても、電極抵抗のバラツキが小さくなり、これにより、発光ダイオードの発光バラツキを小さくすることができる。
また、第１の共通電極５が高抵抗基板１に形成した第１の絶縁膜７上に形成されている。この絶縁膜７の下部には、基板の凹凸の構造物、他の導体膜の凹凸が一切ない、この絶縁膜７の表面が非常に平坦化することになる。このため、第１の共通電極５を非常に安定した形成できる。これより、第１の共通電極５は構造的にバラツキが少ないものとなる。
また、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２は、発光ダイオードの配列領域を中心に個別電極形成領域Ｓに集中されており、共通電極５０（第１の共通電極５及び第２の共通電極６の接続構造）は、発光ダイオード１０の共通電極形成領域Ｃに集中されている。
これにより、外部の駆動回路との接続が一方側の領域のみで行われるため、駆動回路の接続が容易となる。
また、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２の下部領域には、従来のように共通電極などが全く配置されていない。従って、この接続パッド１１、１２と駆動回路が形成された回路基板とを接続するにあたり、個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２に半田バンプなどのように半田接合やボンディングワイヤによる接合をおこなっても、熱衝撃や機械的衝撃が個別電極側接続パッド１１、共通電極側接続パッド１２接続パッド１１、１２に印加されても、共通電極や個別電極の接続構造に悪影響を与えることが一切なく、安定した発光動作が可能となる。
１・・高抵抗基板
１０・・発光ダイオード
２・・・一導電型半導体層
２ａ・・・バッファ層
２ｂ・・オーミックコンタクト層・・・第２の共通電極
２ｃ・・電子の注入層
３・・・逆導電型半導体層
３ａ・・・発光層
３ｂ・・・第２のクラッド層
３ｃ・・・第２のオーミックコンタクト層３・・・個別電極
４・・個別電極
５０・・・共通電極
５・・・第１の共通電極
６・・・第２の共通電極
７・・・第１の絶縁膜
８・・・第２の絶縁膜
９・・・コンタクトホール
１０・・コンタクトホール
１１・・個別電極側接続パッド
１２・・共通電極側接続パッド
１３・・引出し電極
１０・・発光ダイオード
２・・・一導電型半導体層
２ａ・・・バッファ層
２ｂ・・オーミックコンタクト層・・・第２の共通電極
２ｃ・・電子の注入層
３・・・逆導電型半導体層
３ａ・・・発光層
３ｂ・・・第２のクラッド層
３ｃ・・・第２のオーミックコンタクト層３・・・個別電極
４・・個別電極
５０・・・共通電極
５・・・第１の共通電極
６・・・第２の共通電極
７・・・第１の絶縁膜
８・・・第２の絶縁膜
９・・・コンタクトホール
１０・・コンタクトホール
１１・・個別電極側接続パッド
１２・・共通電極側接続パッド
１３・・引出し電極
Claims (3)
- 高抵抗基板上に複数の一導電型半導体層と逆導電型半導体層を設け、且つ該一導電型半導体層に共通電極を、逆導電型半導体層に個別電極を接続した発光ダイオードを複数個配列するとともに、前記複数の配列された発光ダイオードのうち、Ｎ個の発光ダイオードを発光素子群として、Ｍ群から構成される発光ダイオードアレイと、同一の発光素子群内の発光ダイオードの逆導電型半導体層に共通に接続する個別電極と、異なる群に属する所定の発光ダイオードの一導電型半導体層に接続する共通電極とからなる発光ダイオードアレイ装置において、
共通電極は、発光ダイオードの配列方向に概略平行に延びるＮ個の第１の共通電極と、いずれか１つの第１の共通電極と同一の発光素子群のいずれか１つの発光ダイオードとを接続する第２の共通電極とから構成されるとともに
Ｍ群の発光素子群のうち、ｍ番目の発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も近い側の第１の共通電極から遠い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続するとともに、
前記ｍ番目の発光素子群に隣接する発光素子群の各発光ダイオードは、Ｎ個の共通電極のうち発光ダイオードアレイに最も遠い側の第１の共通電極から近い側の第１の共通電極に順次に第２の共通電極を介して接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレイ装置。 - 前記第１の共通電極上には、第１の共通電極と第２の共通電極とを接続するコンタクトホールが形成された絶縁膜によって被覆され、且つ該絶縁基板上に第１の共通電極から共通電極側接続パッドとを接続する引出し配線が形成されているとともに、該引出し配線と第１の共通電極配線は、記前記隣接しあう発光素子群から延びる第２の共通電極の境界部分の絶縁膜に形成した第２のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードアレイ装置。
- 前記請求項１乃至２に記載された発光ダイオードアレイ装置と、該発光ダイオードアレイ装置の駆動を制御する駆動回路と、ページプリンタ用感光ドラムとを少なくとも有し、前記駆動回路によって発光動作する発光ダイオードアレイ装置の光を、前記ページプリンタ用感光ドラムの露光用光源に用いて、該ドラム表面に画像を形成する発光ダイオードプリンタ。
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