JP2555305Y2 - 発光ダイオードアレイ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本考案は複数の発光領域を直線状に並べた発光ダイオ
ードアレイに関する。

（ロ）従来の技術 近年、情報処理量の増大に伴い、高速で、高解像、低
騒音の電子写真式プリンタが要求され、開発されてお
り、その光源として複数の発光領域を直線状に並設した
発光ダイオードアレイが用いられている。

第４図は従来の発光ダイオードアレイを示し、第５図
はそのＸ−Ｘ断面を示す。斯る従来装置は例えば日立電
線、No.5（1985−12）,29〜32頁に開示されている。

第４図、第５図において、（１）はｐ型のGaAs基板、
（２）はｐ型GaAs基板（１）の一主面上に形成されたｐ
型GaAlAs層、（３）はｐ型GaAlAs（２）上に複数個設け
られたｎ型GaAlAs層で、直線上に並設されていると共
に、夫々ｐ型GaAlAs層（２）とのpn接合で複数の発光領
域（８）を形成している。（４）はｎ型GaAs層で、各ｎ
型GaAlAs層（３）上の中央部に部分的に設けられてい
る。

（５）はｎ型GaAlAs層（３）の設けられていないｐ型
のGaAlAs層（２）上、及びｎ型GaAlAs層（４）の設けら
れていないｎ型GaAlAs層（３）上に形成された絶縁層、
（６）は各ｎ型GaAs層（４）上に形成された個別電極
で、隣り合う発光領域（８）毎に相反する方向に引き出
される。（７）はｐ型GaAs基板（１）の他主面上の全面
に形成された共通電極である。

斯る装置において発光は、ｐ型GaAlAs層（２）と各ｎ
型GaAlAs層（３）とのpn接合面で生じ、各ｎ型GaAlAs層
（３）を通って外部に取り出される。また、斯る装置で
はｎ型GaAlAs層（３）内での光吸収を減少させるため、
ｎ型GaAlAs層（３）のAl組成比をｐ型GaAlAs層（２）の
Al組成比より大きくしている。

（ハ）考案が解決しようとする課題 斯る装置においては、第４図中ａで示す破線矢印の方
向即ち、発光領域（８）の並設方向に対して、各発光領
域（８）を流れる電流は第６図に示す如く、個別電極
（６）直下に集中する、このため、発光領域（８）の並
設方向に対する光強度が第７図に示す如く不均一とな
り、印写品質が低下する。

また、個別電極直下で発生した光は、個別電極（６）
自身が遮光体となるため、個別電極（６）上部には取り
出されない（第７図参照）。即ち、個別電極（６）直下
に電流が集中する斯る従来装置では発生する光のほとん
どが遮断されるため、光取り出し効率が低いものとな
る。

斯るpn接合面における電流強度の分布は、ｎ型GaAlAs
層（３）の層厚を厚くしていくことで均一化される。し
かし、層厚を厚くすると発光領域（８）周縁に形成され
る段差が大きくなるため、個別電極（６）形成時に断線
が生じ易くなる。

従って、本考案は、発光領域（８）内の光強度分布が
均一化され且つ、光取り出し効率が高い発光ダイオード
アレイを提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本考案は、半導体基板上に第１の半導体層を形成し、
該第１の半導体層上に該第１の半導体層とは相反する導
電型の第２の半導体層を形成し、前記第１の半導体層と
前記第２の半導体層とのpn接合面からなる発光領域を複
数形成し、前記複数の発光領域を直線状に並設した発光
ダイオードアレイにおいて、前記pn接合面は前記第２の
半導体層の膜厚が両側に比べ中央が厚くなるような凹面
状をなし、前記複数の発光領域の夫々には、前記第２の
半導体層上に個別電極を前記凹面状のpn接合面の中央上
方に位置するように形成したことを特徴とする。

（ホ）作用 本考案によれば、各発光領域におけるpn接合面を個別
電極からみて凹面状とし、個別電極を発光領域上に部分
的に配することによって、個別電極直下のpn接合面と直
下以外のpn接合面とで個別電極からの距離が近付き、接
合界面を流れる電流強度の分布が均一化される。

（へ）実施例 第１図は本考案の一実施例を示し、第５図の従来装置
と同じものには同番号を付し、説明を省略する。而し
て、本実施例装置の従来装置と異なるところは、基板
（１）の、発光領域（８）に対応する部分に凹部
（１′）が形成され、この上にｐ型GaAlAs層（２）、ｎ
型GaAlAs層（３）、ｎ型GaAs層（４）が順次形成される
と共に、ｐ型GaAlAs層（２）とｎ型GaAlAs層（３）との
pn接合面が個別電極（６）からみて凹面状をなしている
ことである。

斯る凹部（１′）は、基板（１）上において、フォト
リソ技術によりエッチング形成され、そのサイズは例え
ば400ドット／インチの発光ダイオードアレイの場合で3
5×50μｍ、300ドット／インチの場合で50×50μｍ程度
であり、発光領域（８）のサイズに対応して適宜決めら
れる。また、凹部（１′）の深さは10μｍ程度である。

本実施例における凹面状のpn接合面は、凹部（１′）
が形成された基板（１）上に、異方成長特性を有する周
知の液相成長法を用い、ｐ型GaAlAs層（２）、ｎ型GaAl
As層（３）を順次成長することによって形成される。例
えば本実施例装置は以下の手順で製造される。先ず、３
℃の過飽和度を持たせて、845℃から0.5℃/minの冷却速
度でｐ型GaAlAs層（２）を凹部（１′）が形成された基
板（１）上に1000秒成長する。ここで３℃の過飽和度を
持たせたのは、成長初期において生じる凹部（１′）の
熱だれを防ぐためである。続いてこの上にｎ型GaAlAs層
（３）を1000秒、ｎ型GaAs層（４）を100秒夫々過飽和
度無しで成長する。しかる後、凹部（１′）中央に対応
する部分を残してｎ型GaAs層（４）をエッチング除去
し、さらに凹部（１′）上に対応する部分を残してｎ型
GaAlAs層（３）をエッチング除去する、次いで、斯る積
層基板全面にSiO₂からなる絶縁層（５）を被着すると共
に、ｎ型GaAs層（４）上の絶縁層（５）をエッチング除
去する。最後に、基板（１）の積層主面上に個別電極
（６）を所望形状にパターン形成し、基板（１）の他主
面上に共通電極（７）を形成する。

また、本実施例装置においては、ｐ型GaAlAs層（２）
のAl組成比を0.16、ｎ型GaAlAs層（３）のAl組成比を0.
40とした。

第２図及び第３図に本実施例装置における、発光領域
（８）並設方向に対する、電流強度分布及び光強度分布
を示す。図から明かなように、本実施例において電流強
度分布は第６図に示す従来装置の電流分布より均一化さ
れており、これに伴い光強度分布も均一化される。ま
た、本実施例装置では個別電極（６）直下以外を流れる
電流が増えるので個別電極（６）に遮断されず外部に取
り出される光が増え、光取り出し効率が向上する。

さらに、本実施例装置では発光領域（８）周縁の段差
を小さくできるので個別電極（６）の形成時に段差によ
る断線が生じることもない。

（ト）考案の効果 本考案によれば、各発光領域のpn接合面を個別電極か
らみて凹面状とし、個別電極を発光領域上に部分的に配
することによって、pn接合面を流れる電流分布が均一化
するため、光強度分布も均一化し、その結果、プリンタ
の印写品質が向上する。また、電流密度の均一化に伴
い、個別電極直下以外を流れる電流が増加するため、外
部に取り出される光が増え、光取り出し効率が向上す
る。これにより、印写速度が速くなる。さらに、発光領
域周縁の段差を小さくすることができるので、個別電極
の断線が生じにくくなり、量産歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図及び第
３図は本実施例装置の発光領域並設方向に対する電流強
度分布図及び光強度分布図、第４図は従来の発光ダイオ
ードアレイを示す平面図、第５図は第４図のＸ−Ｘ断面
図、第６図及び第７図は従来装置の発光領域並設方向に
対する電流強度分布図及び光強度分布図である。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に第１の半導体層を形成し、
   該第１の半導体層上に該第１の半導体層とは相反する導
   電型の第２の半導体層を形成し、前記第１の半導体層と
   前記第２の半導体層とのpn接合面からなる発光領域を複
   数形成し、前記複数の発光領域を直線状に並設した発光
   ダイオードアレイにおいて、前記pn接合面は前記第２の
   半導体層の膜厚が両側に比べ中央が厚くなるような凹面
   状をなし、前記複数の発光領域の夫々には、前記第２の
   半導体層上に個別電極を前記凹面状のpn接合面の中央上
   方に位置するように形成したことを特徴とする発光ダイ
   オードアレイ。