JP3200094B2 - プリンター光源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光体への書き込み手段
として、発光ダイオードアレイを用いた高密度プリンタ
ー光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真による印字方式を採用した光プ
リンターなどの光源等への応用を目的として、発光ダイ
オードアレイの研究が行われている。ここで、発光ダイ
オードアレイは、自己発光型アレイ素子からなり、画像
信号に応じて発光ダイオードアレイを発光させ、等倍結
像素子で感光体面上に静電潜像を形成し、電子写真方式
により印字印刷を行う光源として使用されるものであ
る。発光ダイオードアレイは可動部がなく構成部品も少
ないことから、このような光プリンターのヘッドに用い
ると、プリントヘッドの小型化が可能となる。

【０００３】また、自己発光型で消光比が高く、良好な
コントラストが得られ、更に、チップの接続により長尺
化対応が可能となり、発光ダイオードの高出力化により
高速化にも対応可能となる等、種々の利益を得ることが
できる。この場合、用いられる発光ダイオードアレイと
しては、基板面と平行な面内に、四角形等の発光部を所
定方向に多数配列した面発光型ダイオードアレイや、基
板面と垂直な端面から所定方向に多数配列した光出力が
得られる端面発光型発光ダイオードアレイ等がある。

【０００４】面発光型ダイオードアレイの基本的な構造
としては、例えば、図７に示すようなものが報告されて
いる（昭和５５年度電子情報通信学会通信部門全国大会
予稿集、第１−２１１頁参照）。このような面発光型発
光ダイオードアレイでは、多くの場合、その発光部１０
１より得られる光出力の強度を発光面内で均一化するた
めに、発光部１０１の両端若しくは、周囲に電極１０２
が形成されている。このように、光出力が取り出される
発光部１０１と電極１０２とが同一面内に存在するた
め、単位素子当りに要する幅は、発光部１０１の幅と電
極１０２の幅、及び素子分離領域の幅を合計したものと
なり、例えば600dpi（dots per inch)以上のような高密
度に発光部１０１を形成することは、極めて困難であ
る。

【０００５】さらに、面発光型発光ダイオードアレイ内
の各発光ダイオードの発光出力には大きなバラツキがあ
り、その値は、同一チップ内では±４０％、異なるチッ
プ間では±５０％にも達する。このバラツキにより、印
字ドットの大きさや、印字濃度に大きな差が出てしまう
という欠点も有している。このような発光ダイオードア
レイ内の各発光ダイオードの発光出力の大きなバラツキ
は、発光ダイオードアレイを構成する化合物半導体材料
の特性のバラツキや、積層構造の層厚のバラツキ、さら
には素子の放熱特性等の、実装形態等のバラツキ等に起
因するものであり、何らかの光出力のバラツキの補正手
段を講じなければ、実用的な高密度光プリンター用発光
ダイオードアレイを実現することは不可能である。

【０００６】次に、端面発光型発光ダイオードアレイと
しては、例えば、図８に示すようなものがある（特開昭
６０−３２３７３号公報参照）。この例では、基板１０
８上の積層構造内に複数の発光部１０３が形成されてお
り、これらの発光部１０３は、その基板面と平行な面内
に、その端面１０３ａに対して垂直な方向に形成された
分離溝１０４により、電気的かつ空間的に分離されてい
る。このような端面発光型発光ダイオードアレイでは、
光出力が取り出される発光部１０３と上部オーミック電
極１０６，下部電極１０７とが同一面上に存在せず、単
位素子当りに要する幅は、発光部１０３の幅と素子分離
領域の幅を合計したものとなり、例えば600dpi以上のよ
うな高密度の発光部１０３の形成も、原理的に可能であ
る。このため、高密度プリンター用発光ダイオードアレ
イとしては、端面発光型発光ダイオードアレイが適して
いると言える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た端面発光型発光ダイオードアレイにおいては、各発光
ダイオードの上部オーミック電極１０６とボンディング
パッド１０５を接続するためにワイヤーボンディング技
術を用いている。600dpi程度以上の高密度光プリンター
用光源として、このワイヤーボンディング技術を用い
て、各発光ダイオードの上部オーミック電極１０６とボ
ンディングパッド１０５を接続する場合には、次のよう
な問題点が生じる。

【０００８】即ち、端面発光型発光ダイオードアレイに
おいては、各発光ダイオードの上部オーミック電極１０
６の幅よりワイヤーボンディングのボンディング幅のほ
うが小さくなければなく、このボンディングに要する幅
は、現在最も小さくできるウェッジボンディング技術を
用いても４０μｍ程度の大きさとなる。これにワイヤー
ボンディングを行う際のボンディングマージンと、各発
光ダイオード間の素子分離溝１０４の幅を考慮して、ボ
ンディングピッチは約６０μｍとなる。従って発光ダイ
オードアレイの集積度は約421dpi程度となり、600dpi等
の高密度発光ダイオードアレイを実現することは困難と
なる。

【０００９】以下に、図９と図１０を用いて、この発明
が解決しようとする課題について述べる。図９は端面型
発光ダイオードアレイの斜視図である。図１０は図９の
各発光ダイオードの詳細図であり、図１０（ａ）は発光
ダイオードの平面図、図１０（ｂ）はこの発光ダイオー
ドの配線が上部オーミック電極とコンタクトしている領
域のうち、光出射端面及び、基板と平行な面に対して垂
直な断面を表した断面図（図１０（ａ）のＡ−Ａ´断面
図）、図１０（ｃ）は、この発光ダイオードの光出射端
面と平行な断面を表した断面図（図１０（ａ）のＢ−Ｂ
´断面図）である。

【００１０】この端面型発光ダイオード１０９は、化合
物半導体基板１０８上の光出射端面１２０と平行な方向
に、アレイ状に形成されており、図１０（ｂ）に示すよ
うに上部オーミック電極１１０及び下部オーミック電極
１１３によりオーミックコンタクトされている。この発
光ダイオード１０９の上面と側面及び化合物半導体基板
１０８上に、配線１１１と発光ダイオード１０９及び化
合物半導体基板１０８との絶縁を行うために、コンタク
トホール１１９の領域を除いて絶縁膜１１４が形成され
ている。

【００１１】そして、前述したように上部オーミック電
極１１０と、外部信号入力用のワイヤーがコンタクトす
る領域である、ボンディングパッド１１２（図９参照）
を接続するために、配線１１１が上部オーミック電極１
１０とコンタクトしている。ここで、絶縁膜１１４に
は、配線１１１と上部オーミック電極１１０がコンタク
トしている領域において窓開けされたコンタクトホール
１１９を形成している。

【００１２】この配線１１１は、コンタクトホール１１
９とボンディングパッド１１２の間において、次の領域
を通っている。即ち、各発光ダイオード１０９上のコン
タクトホール１１９から後部、即ち、光出射端面１２０
と反対方向を通り、光出射端面１２０と反対方向の発光
ダイオード１０９の側面を通り、さらには、化合物半導
体基板１０８上を絶縁膜１１４を介して、配線１１１は
ボンディングパッド１１２に至っている。

【００１３】このような構造の発光ダイオード１０９に
おいて、コンタクトホール１１９の縁のうち、配線１１
１が通っている発光ダイオード１０９の側面と平行で、
且つ、この配線１１１が通っている発光ダイオード１０
９の側面に近いコンタクトホール１１９の縁１２１のみ
を配線１１１が通って、オーミック電極１１０とコンタ
クトしている場合には、図１０（ｂ），（ｃ）に示すよ
うに、配線１１１は段切れを生じて断線してしまう。こ
れは配線１１１の形成方法として、真空蒸着法やスパッ
タリング法を用いた場合に、発光ダイオード１０９の光
出射端面１２０と反対方向の垂直な段差に対して、配線
１１１を段切れすることなくステップカバレージが良好
になるように形成した結果、この段差と反対方向のコン
タクトホール１１９の縁１２１において、配線１１１が
段切れを生じて、断線してしまうからである。このよう
な状態では発光ダイオード１０９に対して、外部駆動回
路より電流注入ができなくなり、素子は動作しなくな
る。

【００１４】この問題を避けるためには、上記の電極形
成を行った後、再度反対方向、即ち、光出射端面１２０
方向のコンタクトホールの縁１２１のステップカバレー
ジが良好となるように、電極形成を行う必要がある。し
かし、上記の様に２回以上の電極形成を行うことは、そ
の工程数が多くなり新たな問題となる。本発明の目的
は、前述した従来技術により得られる集積度以上の高密
度な端面発光型発光ダイオードアレイを実現するため
に、安定した配線電極形成工程を実現することにある。

【００１５】また、本発明の別の目的として、こうした
配線の段切れによる断線の問題を、その素子製作工程を
複雑にすることなく解決することがある。また、本発明
の別の目的として、配線の段切れによる断線の問題を解
決しつつ、前記の発光ダイオードの上部オーミック電極
と配線を形成する工程の簡略化の達成がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は発光ダイオード
を複数個、少なくとも一列配置してなる発光ダイオード
アレイを有し、感光体に対向配置して、各発光ダイオー
ドを選択的に点灯させたとき、感光体上にドット分割し
た像を形成するプリンター光源において、発光ダイオー
ドアレイが、各発光ダイオードの活性層を含む面と平行
でない素子側面より光出力が得られる端面型発光ダイオ
ードで形成されており、各発光ダイオードと外部信号入
力用のボンディングパッドが、配線で接続されているこ
とを特徴とする光プリンター光源に関するものである。

【００１７】この端面発光型発光ダイオード素子の層構
造としては、第１導電型の化合物半導体基板上に順次積
層された、第１導電型のクラッド層、第１導電型または
第２導電型の活性層、第２導電型のクラッド層から成る
ダブルヘテロ構造や、第１導電型の化合物半導体基板上
に順次積層された、第１導電型の半導体層、第１導電型
の半導体層と異なる禁制帯幅を有する第２導電型の半導
体層から成り、これら２つの半導体層の接合界面にて発
光するシングルヘテロ構造や、第１導電型の化合物半導
体基板上に順次積層された、第１導電型の半導体層、第
１導電型の半導体層と同じ禁制帯幅を有する第２導電型
の半導体層から成り、これら２つの半導体層の接合界面
にて発光するホモ接合構造等がある。こうした層構成を
有する発光ダイオードは各発光ダイオード間で、電気的
且つ、光学的に素子分離されている。

【００１８】このような構造を有する端面発光型発光ダ
イオードアレイにおいて、請求項１の発明に関する詳細
を次に述べる。上述の端面発光型発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードにおいて、各発光ダイオードの最上
層の上には、上部オーミック電極が形成されている。こ
の上部オーミック電極と、ワイヤーボンディングにより
駆動回路等の本発光ダイオードの光出射端面方向以外の
外部に取り出されるボンディングパッドとが、基板から
段差をもって突出した各発光ダイオードの上部オーミッ
ク電極に上記基板から上記段差を経て配線により接続さ
れている。この配線は各発光ダイオードの光出射端面以
外の側面を通っている。

【００１９】また、ボンディングパッドは、前記発光ダ
イオードが形成されている領域以外の領域に形成されて
おり、且つ、各発光ダイオードの光出射端面と反対方向
の発光ダイオードアレイと同一の半導体基板上の領域に
形成されている。ここで、基板及び各発光ダイオード
は、上部オーミック電極上に形成されたコンタクトホー
ルの領域を除いて絶縁膜で被われている。即ち、配線は
上部オーミック電極上のコンタクトホール以外の領域で
は、絶縁膜を介して形成されている。

【００２０】前記の上部オーミック電極と配線とがコン
タクトする部分の構造は、上部オーミック電極上に窓開
けされて、上部オーミック電極に達するコンタクトホー
ルを有する絶縁材料があり、さらにその上に配線が形成
されたものとなっている。ここで、コンタクトホールの
形状は、上方から見て、絶縁膜と同じ厚さを有する矩形
（配線の段切れにおいて実質的に矩形と同じ効果を有す
る形状も含む）である。このような構成において、配線
はコンタクトホールの４つの縁のうち、配線が通ってい
る各発光ダイオードの側面と平行で、且つ、該側面に近
い縁を除く縁の１つを通って上部オーミック電極に接続
されている。また、この端面発光型発光ダイオードアレ
イの基板の裏面には、各発光ダイオードの共通電極とし
て、下部オーミック電極が形成されている。

【００２１】次に、請求項２の発明に関する詳細を述べ
る。本発明は本項の最初の部分で述べた、光プリンター
光源としての、端面発光型発光ダイオードの各発光ダイ
オードにおいて、発光ダイオードの最上層に上部オーミ
ック電極を兼ねた配線の一端が接続されている。この配
線のもう一つの一端は、ボンディングパッドに接続され
ている。このボンディングパッドは、発光ダイオードと
同一基板上の、発光ダイオードが形成されている領域以
外の領域に形成されている。このボンディングパッドか
らはワイヤーにより、発光ダイオードアレイの光出射方
向以外の方向の外部に存在する、駆動回路等に接続され
ている。

【００２２】また、前記の配線は、各発光ダイオードの
光出射端面以外の側面を段差を経て通っている。ここ
で、基板及び各発光ダイオードは、該発光ダイオードの
最上層に形成されたコンタクトホール以外の領域では、
絶縁膜で被われている。このコンタクトホールは、発光
ダイオードの最上層に窓開けされて、発光ダイオードの
最上層の表面に達するものであり、絶縁膜がない領域で
ある。その形状は、基板の上方から見て、絶縁膜と同じ
厚さを有する矩形（配線の段切れにおいて実質的に矩形
と同じ効果を有する形状も含む）であり、その大きさは
発光ダイオードの最上層表面より小さい。このような構
成において、配線はコンタクトホールの４つの縁のう
ち、配線が通っている各発光ダイオードの側面と平行
で、且つ、該側面に近い縁以外の縁の１つを通って、発
光ダイオードの最上層に接続されている。また、この端
面発光型発光ダイオードアレイの基板の裏面には、各発
光ダイオードの共通電極として、下部オーミック電極が
形成されている。

【００２３】

【作用】請求項１記載の発明によれば、端面発光型発光
ダイオードアレイの各発光ダイオードの上部オーミック
電極とコンタクトした、配線電極がコンタクトホールの
１つの縁において段切れを生じた場合でも、コンタクト
ホールの他の縁において配線電極の段切れは生じない。
従って、断線することなく配線電極を形成することがで
き、各発光ダイオードの上部オーミック電極に対して、
安定に電流注入を行うことが可能となる。さらには、素
子の信頼性も向上することが期待できる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、端面発光型
発光ダイオードアレイの各発光ダイオードの最上層とコ
ンタクトした、オーミック電極を兼用の配線電極がコン
タクトホールの１つの縁において段切れを生じた場合で
も、コンタクトホールの他の縁において配線電極の段切
れは生じない。従って、断線することなく配線電極を形
成することができ、各発光ダイオードに対して、安定に
電流注入を行うことが可能となる。さらには、素子の信
頼性も向上することが期待できる。さらに、オーミック
電極と配線電極を同一工程で形成することのより、素子
製作プロセスの簡略化が図れる。これに伴い素子製作の
歩留まり向上と工程削減による素子コスト低減が可能と
なる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。次に、本
発明の第１の実施例について図１，図２を用いて説明す
る。図１は第１の実施例の斜視図であり、図２は図１の
１つの発光ダイオードのコンタクトホール部分を通過す
る断面図である。図２（ａ）は発光ダイオードの光出射
端面に垂直な方向の断面図であり（前述の図１０（ｂ）
の場合と同様の方向）、図２（ｂ）は発光ダイオードの
光出射端面に平行な方向の断面を、光出射端面方向から
見た断面図（前述の図１０（ｃ）の場合と同様の方向）
である。

【００２６】図１及び図２において、化合物半導体基板
１−８上に、端面発光型ダイオード１−９が光出射端面
１−２０と平行な方向に、アレイ状に形成されている。
この各発光ダイオード１−９はダブルヘテロ構造であ
り、この最上層に上部オーミック電極１−１０が形成さ
れている。また、各発光ダイオード１−９間は電気的、
光学的に素子分離されている。この化合物半導体基板１
−８、並びに、発光ダイオード１−９は、上部オーミッ
ク電極１−１０と配線１−１１が接続しているコンタク
トホール領域１−１９を除いて、絶縁膜としてのＳｉＯ
₂膜１−１４で被われている。

【００２７】このコンタクトホール１−１９は上部オー
ミック電極１−１０上に、ＳｉＯ₂膜１−１４が矩形の
形状に窓開けされて形成されている。上部オーミック電
極１−１０と、このコンタクトホール１−１９部分で接
続された配線１−１１は、発光ダイオード１−９をコン
タクトホール１−１９から、光出射端面１−２０と反対
方向に伸びている。さらに配線１−１１は、発光ダイオ
ード１−９の光出射端面１−２０と反対方向の側面を通
って、ボンディングパッド１−１２に接続されている。
このボンディングパッド１−１２は発光ダイオード１−
９の後部、即ち、光出射方向と反対方向の化合物半導体
基板１−８上にＳｉＯ₂膜１−１４を介して形成されて
いる。

【００２８】ここで、配線１−１１と上部オーミック電
極１−１０が接続されている領域において、配線１−１
１がコンタクトホール１−１９の矩形を周りから囲むよ
うに形成され、矩形の縁のうち、光出射面１−２０と反
対側の縁１−２１を除いて、残り３つ縁において、配線
１−１１は段切れを起こさないように連続して構成され
ている。従って、配線１−１１が通っている発光ダイオ
ード１−９の側面と平行で、且つ、配線１−１１が通っ
ている発光ダイオード１−９の側面に近いコンタクトホ
ールの縁１−２１で、配線１−１１が段切れを起こして
いても、電気的接続は安定して確保される。

【００２９】この第１の実施例の作成手順を次に述べ
る。化合物半導体基板としてｎ−ＧａＡｓ基板１−８上
に、ＭＯＶＰＥ（Mental Organic Vapor Phase Epitax
y）法により、次の積層構造を成長させる。積層構造は
前記のｎ−ＧａＡｓ基板１−８上に、ｎ−Ａｌ_0.42Ｇａ
_0.58Ａｓクラッド層１−１５（厚さ、1.5μｍ)、Ａｌ
_0.19Ｇａ_0.81Ａｓ活性層１−１６（0.05μｍ)、ｐ−Ａ
ｌ_0.42Ｇａ_0.58Ａｓクラッド層１−１７（1.5μｍ)、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１−１８（0.3μｍ)で構成されて
いる。

【００３０】次に、上記の結晶成長を行った最上層の上
に、真空蒸着法により、ｐ型オーミック電極とドライエ
ッチング用マスクとして、Ａｕ−Ｚｎ(厚さ、350オング
ストローグ）、Ａｕ（2000オングストローム）とＣｒ
（2000オングストローム）を順次堆積し、フォトリソグ
ラフィ、リフトオフ工程により、上部オーミック電極１
−１０とエッチングマスクを形成する。この時、エッチ
ングマスクの大きさは、最終的に形成される発光ダイオ
ード１−９の大きさにほぼ等しく、且つ、上部オーミッ
ク電極１−１０の大きさにもほぼ等しい。

【００３１】このようにして形成した、Ｃｒ膜をエッチ
ングマスクとして、各発光ダイオードが形成される領域
以外の全ての領域のエッチングを行う。この時エッチン
グ方法は、ほぼ基板に対して垂直な形状のエッチング側
面が得られる、ドライエッチング法を用いる。エッチン
グ深さは４μｍとし、ｎ−ＧａＡｓ基板１−８まで達し
ており、この結果、各発光ダイオード１−９の電気的、
光学的に素子分離が実現される。この各発光ダイオード
１−９の大きさは、光出射端面と平行な方向の幅が32.3
μｍであり、光出射端面と垂直な方向の長さは50μｍで
ある。そして、素子間のピッチは600dpi相当、即ち、4
2.3μｍとなっている。

【００３２】このようにＧａＡｓ基板上に、端面発光ダ
イオードアレイとなる島状のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダ
ブルヘテロ構造を形成した後に、絶縁膜を前記試料全面
に被う。この絶縁膜としてはＳｉＯ₂膜を5000オングス
トロームの膜厚になるように堆積し、その形成方法はＰ
Ｅ−ＣＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositi
on）法を用いる。この後に、フォトリソグラフィ、エッ
チング技術を用いて、各発光ダイオード１−９の上部オ
ーミック電極１−１０上に、コンタクトホール１−１９
を形成する。このコンタクトホール１−１９の大きさ
は、光出射端面１−２０と平行方向の幅は１０μｍであ
り、光出射端面と垂直方向の長さは２０μｍと、面積的
に上部オーミック電極１−１０より小さく、形状は矩形
である。このコンタクトホール１−１９と上部オーミッ
ク電極１−１０の中心軸は、一致している。

【００３３】さらに、フォトリソグラフィ技術を用いて
配線、ボンディングパッドパターンを形成する。つぎに
真空蒸着法により、Ｃｒ(150オングストローム）、Ａｕ
（3000オングストローム）を堆積した後に、リフトオフ
を行い、配線１−１１及びボンディングパッド１−１２
を形成する。この配線１−１１が上部オーミック電極１
−１０とコンタクトしている領域の大きさは、光出射端
面１−２０と平行方向の幅２０μｍであり、光出射端面
１−２０と垂直方向の幅は３０μｍである。この時、配
線１−１１が光出射端面１−２０と反対方向の側面上
に、段切れすること無く形成されるために、各発光ダイ
オード１−９の光出射端面１−２０と反対方向の、斜め
上方から蒸着粒子が飛来するように蒸着を行う。

【００３４】このような方向から、配線材料の蒸着を行
うことにより、配線が通っている発光ダイオード１−９
の側面と平行で、且つ、この配線１−１１が通っている
発光ダイオード１−９の側面に近い、コンタクトホール
１−１９の縁１−２１では、段切れを生じてても、他の
３つの縁では、段切れが生じないようにすることができ
る。しかも配線１−１１が通っている発光ダイオード１
−９の側面においても、ステップカバレージ良く配線が
形成されている。この結果、配線１−１１の断線がな
く、安定に配線１−１１から発光ダイオード１−９に電
流を注入することができる。最後に、裏面に共通電極と
して、Ａｕ−Ｇｅ(厚さ、350オングストローム）、Ｎｉ
(150オングストローム）、Ａｕ（3000オングストロー
ム）を順次真空蒸着し、ｎ側オーミック電極１−１３を
形成する。

【００３５】次に、第２の実施例について図３，図４を
用いて説明する。図３は第２の実施例の斜視図であり、
図４は図３の１つの発光ダイオードのコンタクトホール
部分を通過する断面図である。図４（ａ）は発光ダイオ
ードの光出射端面に垂直な方向の断面図であり、図４
（ｂ）は発光ダイオードの光出射端面に平行な方向の断
面を、光出射端面方向から見た断面図である。この第２
の実施例は、次に述べる、端面発光型ダイオードアレイ
の各発光ダイオード２−９の上部オーミック電極２−１
０と配線２−１１が接続される、コンタクトホール２−
１９と配線２−１１の位置関係と、配線２−１１が通る
領域を除いて、実施例１と同様である。

【００３６】ここで、配線２−１１と上部オーミック電
極２−１０が接続されている領域において、配線２−１
１は、配線２−１１が通っている発光ダイオード２−９
の側面と平行で、且つ、この配線２−１１が通っている
発光ダイオード２−９の側面に近いコンタクトホール２
−１９の縁２−２１以外の縁を、通っている。この結
果、コンタクトホール２−１９の縁において、配線２−
１１は段切れを起こしていない。

【００３７】この各発光ダイオード２−９の大きさは、
前記したように、光出射端面２−２０と平行な方向の幅
が32.3μｍであり、光出射端面２−２０と垂直方向の長
さは５０μｍである。そして、素子間のピッチは600dpi
相当、即ち、42.3μｍとなっている。さらに、コンタク
トホール２−１９の大きさは、光出射端面２−２０と平
行方向の幅１０μｍであり、光出射端面２−２０と垂直
方向の長さは２０μｍと、面積的に上部オーミック電極
２−１０より小さく、形状は矩形である。このコンタク
トホール２−１９と上部オーミック電極２−１０の中心
軸は、一致している。これに対して、コンタクトホール
２−１９付近の配線の大きさは、光出射端面と平行方向
が２０μｍであり、光出射端面２−２０と垂直方向が２
０μｍである。ここで、この配線２−１１と絶縁膜２−
１４が重なっている幅は、５μｍである。

【００３８】また、この配線２−１１は上部オーミック
電極２−１０とコンタクトした領域から、次の領域を通
ってボンディングパッド２−１２（図３参照）につなが
っている。各発光ダイオード２−９の上部においては、
コンタクトホール２−１９の光出射端面２−２０と垂直
方向の縁と、発光ダイオード２−９の端の間を通り、発
光ダイオード２−９の光出射端面２−２０と反対方向の
側面と、さらにＧａＡｓ基板２−８上をＳｉＯ₂膜２−
１４を介して通っている。この第２の実施例の作成手順
も第１の実施例と全く同様である。

【００３９】次に、本発明の第３の実施例について図
５，図６を用いて説明する。図５は第３の実施例の斜視
図であり、図６は図５の１つの発光ダイオードのコンタ
クトホール部分を通過する断面図である。図６（ａ）は
発光ダイオードの光出射端面に垂直な方向の断面図であ
り、図６（ｂ）は発光ダイオードの光出射端面に平行な
方向の断面を、光出射端面方向から見た断面図である。

【００４０】図５及び図６において、化合物半導体基板
３−８上に、端面発光型ダイオード３−９が光出射端面
３−２０と平行な方向に、アレイ状に形成されている。
この各発光ダイオード３−９はダブルヘテロ構造であ
り、この最上層３−１８に配線３−１１がコンタクトさ
れている。この配線３−１１は、各発光ダイオード３−
９の最上層３−１８とコンタクトしている領域において
は、上部オーミック電極を兼ねている。また、各発光ダ
イオード３−９間は電気的、光学的に素子分離されてい
る。この化合物半導体基板３−８の表面、並びに、発光
ダイオード３−９は、この発光ダイオード３−９の最上
層３−１８と配線３−１１が接続しているコンタクトホ
ール領域３−１９を除いて、絶縁膜としてのＳｉＯ₂膜
３−１４で被われている。

【００４１】このコンタクトホール３−１９は発光ダイ
オード３−９の最上層３−１８上に、ＳｉＯ₂膜３−１
４が矩形の形状に窓開けされて、形成されている。発光
ダイオード３−９の最上層３−１８と、このコンタクト
ホール３−１９部分で接続された配線３−１１は、発光
ダイオード３−９上をコンタクトホール３−１９から、
光出射端面３−２０と反対方向に伸びている。さらに配
線３−１１は、発光ダイオード３−９の光出射端面３−
２０と反対方向の側面を通って、ボンディングパッド３
−１２に接続されている。このボンディングパッド３−
１２は発光ダイオード３−９の後部、即ち、光出射方向
と反対方向の化合物半導体基板３−８上にＳｉＯ₂膜３
−１４を介して形成されている。

【００４２】ここで、配線３−１１と発光ダイオード３
−９の最上層３−１８が接続されている領域において、
配線３−１１はコンタクトホール３−１９の周りを囲む
ように形成されているので、配線３−１１が通っている
発光ダイオード３−９の側面と平行で、且つ、この配線
３−１１が通っている発光ダイオード３−９の側面に近
いコンタクトホール３−１９の縁３−２１では、配線３
−１１は断線しても、他の３つのコンタクトホール３−
１９の縁において、配線３−１１は段切れは生ぜず、電
気的接続は安定して確保される。

【００４３】この第３の実施例の作成手順を次に述べ
る。化合物半導体基板としてｎ−ＧａＡｓ基板３−８上
に、ＭＯＶＰＥ（Mental Organic Vapor Phase Epitax
y）法により、次の積層構造を成長させる。積層構造は
前記のｎ−ＧａＡｓ基板３−８上に、ｎ−Ａｌ_0.42Ｇａ
_0.58Ａｓクラッド層３−１５（厚さ、1.5μｍ)、Ａｌ
_0.19Ｇａ_0.81Ａｓ活性層３−１６（0.05μｍ)、ｐ−Ａ
ｌ₀.₄₂Ｇａ_0.58Ａｓクラッド層１−１７（1.5μｍ)、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層３−１８(0.3μｍ)で構成され
る。

【００４４】次に、上記の結晶成長を行った最上層３−
１８の上に、フォトリソグラフィー技術により、エッチ
ングマスクとして、レジスト膜を形成する。この時、エ
ッチングマスクの大きさは、最終的に形成される発光ダ
イオード３−９の大きさにほぼ等しい。このようにして
形成した、レジスト膜をエッチングマスクとして、各発
光ダイオード３−９が形成される領域以外の全ての領域
のエッチングを行う。この時エッチング方法は、ほぼ基
板に対して垂直な形状のエッチング側面が得られる、ド
ライエッチング法を用いる。エッチング深さは４μｍと
し、ｎ−ＧａＡｓ基板３−８まで達しており、この結
果、各発光ダイオード３−９の電気的、光学的に素子分
離が実現される。この各発光ダイオード３−９の大きさ
は、光出射端面３−２０と平行な方向の幅が32.3μｍで
あり、光出射端面３−２０と垂直方向の長さは50μｍで
ある。そして、素子間のピッチは600dpi相当、即ち、4
2.3μｍとなっている。

【００４５】このようにＧａＡｓ基板上に、端面発光ダ
イオードアレイとなる島状のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダ
ブルヘテロ構造を形成した後に、絶縁膜を前記試料全面
に被う。この絶縁膜としてＳｉＯ₂膜厚が5000オングス
トロームになるように堆積し、その形成方法はＰＥ−Ｃ
ＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法
を用いる。その後に、フォトリソグラフィ、エッチング
技術を用いて、各発光ダイオードの最上層であるｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層３−１８上にコンタクトホール３−１
９を形成する。この時のコンタクトホール３−１９の大
きさは、光出射端面３−２０と平行方向の幅は２４μm
であり、光出射端面３−２０と垂直方向の長さは４２μ
ｍと、発光ダイオード３−９の上面より小さく、形状は
矩形となっている。このコンタクトホール３−１９と、
発光ダイオード３−９上の配線３−１１の中心軸は、一
致している。

【００４６】さらに、フォトリソグラフィ技術を用いて
配線、ボンディングパッドパターンを形成する。つぎに
真空蒸着法により、Ｃｒ(厚さ、150オングストロー
ム）、Ａｕ（3000オングストローム）を堆積した後に、
リフトオフを行い、配線３−１１及びボンディングパッ
ド３−１２を形成する。この配線３−１１が上部オーミ
ック電極３−１０とコンタクトしている領域の大きさ
は、光出射端面３−２０と平行方向の幅が２８μｍであ
り、光出射端面３−２０と垂直方向の幅は４６μｍであ
る。さらに、この配線３−１１とＳｉＯ₂膜３−１４が
オーバーラップしている幅は２μｍである。

【００４７】この配線３−１１は、発光ダイオード３−
９の最上層であるｐ−ＧａＡｓキャップ層３−１８とコ
ンタクトしている領域において、上部オーミック電極、
即ち、ｐ側オーミック電極を兼ねている。ここで、配線
３−１１が光出射端面３−２０と反対方向の側面上に、
段切れすること無く形成されるために、各発光ダイオー
ド３−９の光出射端面３−２０と反対方向の、斜め上方
から蒸着粒子が飛来するように蒸着を行う。このような
方向から、配線材料の蒸着を行うことにより、配線が通
っている発光ダイオード３−９の側面と平行で、且つ、
この配線３−１１が通っている発光ダイオード３−９の
側面に近いコンタクトホール３−１９の縁３−２１で
は、段切れを生じても、他の３つの縁では、段切れが生
じないようにすることができる。しかも配線３−１１が
通っている発光ダイオード３−９の側面においても、ス
テップカバレージ良く配線が形成されている。この結
果、配線３−１１の断線がなく、安定に配線３−１１か
ら発光ダイオード３−９に電流を注入することができ
る。

【００４８】また、配線３−１１が上部オーミック電極
を兼ねているために、配線３−１１を形成する１工程
で、配線３−１１及び上部オーミック電極を形成するこ
とができる。最後に、裏面に共通電極として、Ａｕ−Ｇ
ｅ(厚さ、350オングストローム）、Ｎｉ(150オングスト
ローム）、Ａｕ（3000オングストローム）を順次真空蒸
着し、ｎ側オーミック電極３−１３を形成する。

【００４９】本発明は前記実施例に限らず、各種の変形
が可能である。例えば、前記実施例においてはｎ−Ｇａ
Ａｓ基板を用いたが、Ｐ型基板を用いて他の積層膜の導
電型を上記の実施例と反対のものを用いてもよく、さら
に、本発明における化合物半導体材料としてはＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＳｂ、
ＩｎＧａＳｂ等のIII−Ｖ族化合物半導体やII−VI族化
合物半導体、あるいはIV−VI族化合物半導体等の各種化
合物半導体及び混晶半導体が考えられる。

【００５０】また、本発明の実施例で述べた結晶成長方
法としては、ＭＯＶＰＥ法を用いたが、このほかにもＬ
ＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法やＭＢＥ（Molecular
BeamEpitaxy）法等があり、絶縁膜としてはＳｉＯ₂膜を
用いたが、このほかにもＳｉＮ膜やＡｌＮ膜などを用
い、成膜方法としてもＰＥ−ＣＶＤ法以外にも熱ＣＶＤ
法、ＭＯＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法やスパッタリング
法等がある。さらには、前記実施例で示されるような、
集積型発光ダイオードアレイを用いたプリンター光源の
発光部である端面発光型発光ダイオードに用いる積層構
造としては、上記のようなダブルヘテロ構造以外に、シ
ングルヘテロ構造やホモ接合構造等も適応可能である。

【００５１】また、前記実施例に示される集積型発光ダ
イオードアレイを用いたプリンター光源では、その発光
部である出射端面は基板面に垂直に形成されているが、
その光出射端面は必ずしも基板面に対して垂直である必
要はなく、凡そ垂直な面、若しくは実効的に光出射端面
として機能する面であればよい。また、前記実施例で
は、コンタクトホールを矩形に限って説明したが、円
形、楕円等の他の形でも本発明の断線防止の方法は採用
することができるのは、明らかである。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、端面発光
型発光ダイオードアレイにおいて、各発光ダイオードの
上部オーミック電極とボンディングパッドを配線電極で
接続することにより、従来技術の各発光ダイオードの上
部オーミック電極から直接ボンディングを行う方法に比
較して、より高密度な端面発光型発光ダイオードアレイ
の形成が可能となる。即ち、各発光ダイオードの幅がワ
イヤーボンディングに要する幅に制限されずに微細化で
きる。本発明の場合には、配線電極の幅と発光ダイオー
ド素子製作上の微細加工が可能な幅の和により、素子の
集積度は決定される。従って本発明を用いることによ
り、600dpi（各発光ダイオードのピッチは42.3μｍとな
る。）以上の高密度発光ダイオードアレイが作成可能と
なる。

【００５３】さらに、端面発光型発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードの上部オーミック電極とコンタクト
した、配線電極がコンタクトホールの１つの縁において
段切れを生じた場合でも、コンタクトホールの他の縁に
おいて配線電極の段切れは生じない。従って、断線する
ことなく配線電極を形成することができ、各発光ダイオ
ードの上部オーミック電極に対して、安定に電流注入を
行うことが可能となる。さらには、素子の信頼性も向上
することが期待できる。

【００５４】また、請求項２記載の発明によれば、端面
発光型発光ダイオードアレイにおいて、各発光ダイオー
ドの最上層とボンディングパッドを、上部オーミック電
極を兼用した配線電極で接続することにより、従来技術
の各発光ダイオードの上部オーミック電極から直接ボン
ディングを行う方法に比較して、より高密度な端面発光
型発光ダイオードアレイの形成が可能となる。即ち、各
発光ダイオードの幅がワイヤーボンディングに要する幅
に制限されずに微細化できる。本発明の場合には、配線
電極の幅と発光ダイオード素子製作上の微細加工が可能
な幅の和により、素子の集積度は決定される。従って本
発明を用いることにより、600dpi（各発光ダイオードの
ピッチは42.3μｍとなる。）以上の高密度発光ダイオー
ドアレイが作成可能となる。

【００５５】さらに、端面発光型発光ダイオードアレイ
の各発光ダイオードの最上層とコンタクトした、オーミ
ック電極を兼用の配線電極がコンタクトホールの１つの
縁において段切れを生じた場合でも、コンタクトホール
の他の縁において配線電極の段切れは生じない。従っ
て、断線することなく配線電極を形成することができ、
各発光ダイオードに対して、安定に電流注入を行うこと
が可能となる。さらには、素子の信頼性も向上すること
が期待できる。また、オーミック電極と配線電極を同一
工程で形成することにより、素子作成プロセスの簡略化
が図れる。これに伴い、素子製作の歩留まり向上と工程
削減によるコスト低減が可能となる。この結果、素子コ
ストの低減につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の端面発光型発光ダイオードアレ
イの斜視図である。

【図２】（ａ），（ｂ）共に、図１の発光ダイオードの
断面図である。

【図３】第２の実施例の端面発光型発光ダイオードアレ
イの斜視図である。

【図４】（ａ），（ｂ）共に、図３の発光ダイオードの
断面図である。

【図５】第３の実施例の端面発光型発光ダイオードアレ
イの斜視図である。

【図６】（ａ），（ｂ）共に、図５の発光ダイオードの
断面図である。

【図７】従来技術の面発光型発光ダイオードアレイの上
面図である。

【図８】従来技術の端面発光型発光ダイオードアレイの
斜視図である。

【図９】従来の端面型発光ダイオードアレイの斜視図で
ある。

【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）すべて、従来の端面
発光型発光ダイオードの問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１−８，２−８，３−８ 化合物半導体基板 １−９，２−９，３−９ 端面発光型発光ダイオード １−１０，２−１０，３−１０ 上部オーミック電極 １−１１，２−１１，３−１１ 配線電極 １−１２，２−１２，３−１２ ボンディングパッド １−１３，２−１３，３−１３ 下部オーミック電極 １−１４，２−１４，３−１４ 絶縁膜 １−１５，２−１５，３−１５ 第１導電型クラッド
層 １−１６，２−１６，３−１６ 活性層 １−１７，２−１７，３−１７ 第２導電型クラッド
層 １−１８，２−１８，３−１８ 第２導電型キャップ
層 １−１９，２−１９，３−１９ コンタクトホール １−２０，２−２０，３−２０ 端面発光型発光ダイ
オードの光出射端面 １−２１，２−２１，３−２１ コンタクトホールの
縁

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 33/00 B41J 2/44

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光ダイオードを複数個、少なくとも一列
   配置してなる発光ダイオードアレイを有し、感光体に対
   向配置して、各発光ダイオードを選択的に点灯させたと
   き、感光体上にドット分割した像を形成するプリンター
   光源において、 前記発光ダイオードアレイが、各発光ダイオードの活性
   層を含む面と平行でない素子側面より光出力が得られ
   る、端面型発光ダイオードで構成されており、基板から段差をもって突出した各発光ダイオードの上部
   オーミック電極に上記基板から上記段差を経て 接続して
   いる配線が、前記上部オーミック電極上に形成された矩
   形のコンタクトホールの縁のうち、配線が通っている各
   発光ダイオードの側面と平行で、且つ、該側面に近い縁
   以外の縁を被って接続していることを特徴とするプリン
   ター光源。
2. 【請求項２】発光ダイオードを複数個、少なくとも一列
   配置してなる発光ダイオードアレイを有し、感光体に対
   向配置して、各発光ダイオードを選択的に点灯させたと
   き、感光体上にドット分割した像を形成するプリンター
   光源において、 前記発光ダイオードアレイが、各発光ダイオードの活性
   層を含む面と平行でない素子側面より光出力が得られ
   る、端面型発光ダイオードで構成されており、基板から段差をもって突出した各発光ダイオード の最上
   層に上記段差を経て接続している上部オーミック電極を
   兼用している配線が、各発光ダイオードの最上層の上に
   形成された矩形のコンタクトホールの縁のうち、配線が
   通っている各発光ダイオードの側面と平行で、且つ、該
   側面に近い縁以外の縁を被って、前記上部オーミック電
   極に接続されていることを特徴とするプリンター光源。