JP3359503B2

JP3359503B2 - 半導体発光装置

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Publication number: JP3359503B2
Application number: JP22824796A
Authority: JP
Inventors: 勝信北田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2016-08-29
Also published as: JPH1074981A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、特にページプンリタ用感光ドラムの露光用光源など
に用いられる半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体発光装置を図５および図６
に示す。図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。図５お
よび図６において、２１は基板、２２は一導電型を呈す
る半導体層、２３は他の導電型を呈する半導体層、２４
は個別電極、２５は共通電極である。

【０００３】基板２１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガ
リウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板などか
ら成る。一導電型を呈する半導体層２２は、ガリウム砒
素やアルミニウムガリウム砒素などの化合物半導体層な
どから成り、他の導電型を呈する半導体層２３もガリウ
ム砒素やアルミニウムガリウム砒素などの化合物半導体
層などから成る。一導電型を呈する半導体層２２と他の
導電型を呈する半導体層２３の界面部分で半導体接合部
が形成される。この一導電型を呈する半導体層２２と他
の導電型を呈する半導体層２３は、例えばＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキ
シャル成長）法でガリウム砒素膜やアルミニウムガリウ
ム砒素膜などから成る単結晶半導体層を形成した後にメ
サエッチングなどによって島状に形成される。この場
合、一導電型を呈する半導体層２２が、他の導電型を呈
する半導体層２３から一部露出するように、他の導電型
を呈する半導体層２３が一導電型を呈する半導体層２２
よりも小面積に形成される。

【０００４】一導電型を呈する半導体層２２の露出部分
と他の導電型を呈する半導体層２３の表面部分に、例え
ば窒化シリコン（Ｓｉ_xＮ_y）などから成る保護膜２６
が形成されている。一導電型を呈する半導体層２２の露
出部分から基板２１の端部側にかけて共通電極２５が形
成されており、他の導電型を呈する半導体層２３の上面
部分から壁面部分を経由して基板２１の他方の端面側に
かけて個別電極２４が形成されている。一導電型を呈す
る半導体層２２、他の導電型を呈する半導体層２３、個
別電極２４、及び共通電極２５で個々の発光素子が構成
され、この発光素子は基板２１上に一列状に並ぶように
配置されている。個別電極２４はその広幅部分において
外部回路（不図示）とボンディングワイヤなどで接続さ
れる。また、共通電極２５もいずれかの箇所において外
部回路とボンディングワイヤなどで接続される。

【０００５】図７に示すように、例えば個別電極２４が
発光素子Ｌ₁〜Ｌ_nのアノード電極となり、共通電極２
５がカソード電極となる。なお、図７は、図５に示す発
光ダイオードアレイの電気的構成を示す図である。

【０００６】このような発光ダイオードアレイでは、例
えば個別電極２４から共通電極２５に向けて順方向に電
流を流すと、他の導電型を呈する半導体層２３には電子
が注入され、一導電型を呈する半導体層２２には正孔が
注入される。これらの少数キャリアの一部が多数キャリ
アと発光再結合することによって光を生じる。また、一
列状に形成された発光素子Ｌ₁〜Ｌ_nのいずれかの個別
電極２４を選択して電流を流して発光させることによ
り、例えばページプリンタ用感光ドラムの露光源として
用いられる。

【０００７】図８は、従来の他の半導体発光装置を示す
図である。この半導体発光装置では、発光素子１〜１２
８の両側に共通電極２５ａ、２５ｂを設けると共に、隣
接する２個の発光素子１〜１２８毎に個別電極２４を設
けている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
半導体発光装置では、図９に示すように、この半導体発
光装置を駆動用ＩＣ２７に接続する場合、駆動用ＩＣ２
７が搭載されるガラエポ等の基板２８上に個別電極２４
の数に対応する数の配線３０を形成して、これら配線３
０と個別電極２４をボンディングワイヤー２９等で接続
しており、配線３０が個別電極２４と同数必要であると
いう問題があった。

【０００９】搭載用基板２８上の配線３０の数が多くな
ると、搭載用基板２８が大型化し、発光素子が高密度化
すればする程、搭載用基板２８が大型化する。搭載用基
板２８が大型化した場合、例えば筒状感光ドラムの筒内
にＬＥＤヘッドを挿入して、筒の内側から光を照射する
背面露光型のＬＥＤヘッドとして用いることは、感光ド
ラムの内径との関係から、困難になるという問題を誘発
する。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みて発明されたものであり、発光素子と駆動用ＩＣと
を接続するための配線数が増加して、この配線を形成す
る基板が大型化することを解消した半導体発光装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体発光装置では、基板上に、一導
電型を呈する半導体層と他の導電型を呈する半導体層か
ら成る発光素子を列状に多数形成し、この一導電型を呈
する半導体層に共通電極を接続して設けると共に、他の
導電型を呈する半導体層に個別電極を接続して設けた半
導体発光装置において、前記一導電型を呈する半導体層
の前記共通電極側の一部が隣接する半導体層ごとに交互
に露出するように、この一導電型を呈する半導体層上に
他の導電型を呈する半導体層を設け、且つ前記他の導電
型を呈する二個の半導体層毎に、前記個別電極を接続し
て設けると共に、前記同じ個別電極に接続された他の導
電型を呈する半導体層の下層の一導電型を呈する半導体
層を前記基板の両側に設けられた共通電極に振り分けて
接続し、この共通電極を前記発光素子の列状方向におい
て複数個に分割して設けた。

【００１２】

【作用】上記のように構成すると、異なる共通電極に接
続された発光素子の個別電極は同じ配線に接続してもい
わゆるダイナミック駆動することで選択的に発光させる
ことができるようになり、もって発光素子と駆動用ＩＣ
を接続する配線が減少する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明に係る半導
体発光装置の一実施形態を示す図であり、図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図である。図１および図２において、１は
基板、２は一導電型を呈する半導体層、３は他の導電型
を呈する半導体層、４は個別電極、５ａ、５ｂ（５ｃ、
５ｄ）は共通電極である。

【００１４】基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板やサファ
イアなど単結晶絶縁基板などから成る。基板１としてシ
リコン基板やガリウム砒素基板を用いる場合、比抵抗が
２００Ω・ｃｍ程度、またはそれ以上の高抵抗基板など
から成る。

【００１５】一導電型を呈する半導体層２は、ガリウム
砒素やガリウムウ砒素とアルミニウムガリウム砒素の多
層膜などから成る。この一導電型を呈する半導体層２
は、例えばＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などで形成される。
すなわち、基板１がシリコン基板である場合、表面の自
然酸化膜を８００〜１０００℃の高温で除去し、次に４
５０℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素
をＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法で０．１〜２μｍ程度の厚み
に成長させた後、５００〜７００℃まで昇温して再結晶
化し、ガリウム砒素単結晶を成長させる（二段階成長
法）。この場合、ガリウムの原料としてはトリメチルガ
リウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）やトリエチルガリウム
（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｇａ）などが用いられ、砒素の原料と
してはアルシン（ＡｓＨ₃）などが用いられる。次に、
７５０℃〜１０００℃の高温でのアニールと６００℃以
下の低温への急冷を数回繰り返す（温度サイクル）等の
ポストアニールを行う。ガリウム砒素とアルミニウムガ
リウム砒素の二層構造にする場合は、さらにアルミニウ
ムガリウム砒素層を形成する。アルミニウムの原料とし
ては、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）や
トリエチルアルミニウム（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ａｌ）などが
用いられる。

【００１６】前記一導電型を呈する半導体層２上には、
他の導電型を呈する半導体層３が形成される。他の導電
型を呈する半導体層３も、アルミニウムガリウム砒素
（ＡｌＧａＡｓ）などの化合物半導体膜から成り、逆導
電型不純物を含有する。一導電型を呈する半導体層２と
他の導電型を呈する半導体層３の界面部分で半導体接合
部が形成される。この一導電型を呈する半導体層２と逆
導電型を呈する半導体層３とは島状に形成される。一導
電型を呈する半導体層２は、例えばＺｎ、Ｃｄなどの半
導体不純物元素を１×１０¹⁸〜１×１０¹⁹ａｔｍ・ｃｍ
^-3程度含有し、他の導電型を呈する半導体層３は、Ｓ、
Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｓｉなどの不純物元素を１×１０¹⁶
〜１×１０¹⁹ａｔｍ・ｃｍ^-3程度含有する。

【００１７】基板１上の全面もしくは一部に、一導電型
を呈する半導体層２と他の導電型を呈する半導体層３を
積層して形成した後に、一導電型を呈する半導体層２お
よび他の導電型を呈する半導体層３を島状にエッチング
し、さらに一導電型を呈する半導体層２の一部が隣接す
る島状半導体層ごとに交互に露出するように他の導電型
を呈する半導体層３をエッチングする。

【００１８】なお、他の導電型を呈する半導体層３は、
混晶比が異なる複数の同じ化合物半導体層で形成しても
よい。

【００１９】島状に形成された二つの半導体層２、３
は、例えば窒化シリコン膜などから成る保護膜６で被覆
される。基板１の両側には、例えば金（Ａｕ）などから
成る共通電極５ａ、５ｂ（５ｃ、５ｄ）が形成されてい
る。一導電型を呈する半導体層２は、露出部分上のスル
ーホール部から基板１の端面近傍の共通電極５ａ、５ｂ
（５ｃ、５ｄ）に接続されている。一導電型を呈する半
導体層２は、半導体層の一つおきに異なる共通電極５
ａ、５ｂ（５ｃ、５ｄ）に交互に振り分けて接続されて
いる。

【００２０】また、逆導電型を呈する半導体層３は、そ
の表面のスルーホール部から壁面部を経由して基板１の
反対側の端面近傍の個別電極４に接続されている。この
個別電極４は、隣接する逆導電型を呈する半導体層３ご
とに一つ形成されている。すなわち、異なる群に属する
発光素子ごとに個別電極４を設けている。個別電極４の
広幅部分が外部回路と接続するためのワイヤボンディン
グを行う電極パッドとなる。

【００２１】図３は、基板１上に形成された発光素子と
個別電極４及び共通電極５ａ〜５ｄの接続状態を示す図
である。共通電極５ａ、５ｂ（５ｃ、５ｄ）は、発光素
子の列状方向において複数個に分割して設けられてい
る。発光素子Ｌ₁〜Ｌ₁₂₈は、基板１上に例えば１２８
個形成されている。この１２８個の発光素子Ｌ₁〜Ｌ
₁₂₈のうち、隣接する２個の発光素子毎に、１個の個別
電極４が設けられており、この個別電極４は、発光素子
Ｌ₁〜Ｌ₁₂₈の列を挟んで交互に基板１の反対側に位置
するように設けられている。また、基板１の長手方向の
端部近傍には共通電極５ａ〜５ｄが例えば４個形成され
ており、同じ個別電極４に接続された２個の発光素子が
それぞれ異なる共通電極５ａ〜５ｄに接続されている。

【００２２】図４は、半導体発光装置と駆動用ＩＣとの
接続状態を示す図である。半導体発光装置の一方側にお
いては、１番目の個別電極と６３番目の個別電極が同じ
接続線に接続され、３番目の個別電極と６１番目の個別
電極が同じ接続線に接続される。以下、順次中心部に向
かう個別電極が同じ接続線に接続される。

【００２３】また、半導体発光装置の他方側において
は、２番目の個別電極と６４番目の個別電極が同じ接続
線に接続され、４番目の個別電極と６２番目の個別電極
が同じ接続線に接続される。以下、順次中心部に向かう
個別電極４が同じ接続線に接続される。

【００２４】このように電極を接続すると、個別電極４
と共通電極５ａ〜５ｄの組み合わせを選択することによ
り、個々の発光素子を選択して発光させることができ
る。すなわち、図１および図２に示すように、一導電型
を呈する半導体層２がｎ型、他の導電型を呈する半導体
層３がｐ型であるとすれば、他の導電型を呈する半導体
層３から一導電型を呈する半導体層２に向けて電流を順
方向に流した場合、一方の共通電極５ａを開放した状態
で他方の共通電極５ｂを接続すれば、共通電極５ｂに接
続されている発光素子だけが発光する。したがって、隣
接する他の導電型を呈する半導体層３毎に共通する個別
電極４を設けても、共通電極５ａ、５ｂは別々に接続さ
れていることから、この共通電極５ａ、５ｂと個別電極
４との間の電圧印加状態を変えることで隣接する発光素
子を選択的に発光させることが可能になる。

【００２５】また、図３及び図４に示すように、１番目
の個別電極と６３番目の個別電極を同じ接続線に接続し
ても、共通電極５ａ、５ｃを選択的に接地することによ
って別々に発光させることができる。同様に２番目の個
別電極と６４番目の個別電極を同じ接続線に接続しても
共通電極５ｂ、５ｄを選択的に接地することによって別
々に発光させることができる。

【００２６】なお、上記実施例では、共通電極を４個分
けて設けることについて述べたが、８個や１６個に分け
てもよい。また、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々
の変更が可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
装置によれば、一導電型を呈する半導体層の共通電極側
の一部が隣接する半導体層ごとに交互に露出するよう
に、この一導電型を呈する半導体層上に他の導電型を呈
する半導体層を設け、且つ他の導電型を呈する二個の半
導体層毎に、個別電極を接続して設けると共に、同じ個
別電極に接続された他の導電型を呈する半導体層の下層
の一導電型を呈する半導体層を基板の両側に設けられた
共通電極に振り分けて接続し、この共通電極を発光素子
の列状方向において複数個に分割して設けたことから、
異なる共通電極に接続された発光素子の個別電極は同じ
配線に接続してもいわゆるダイナミック駆動することで
選択的に発光させることができるようになり、もって発
光素子と駆動用ＩＣを接続する配線を減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示
す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明に係る半導体発光装置の結線状態を示す
図である。

【図４】本発明に係る半導体発光装置の駆動用ＩＣとの
接続状態を示す図である。

【図５】従来の半導体発光装置を示す図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図７】従来の半導体発光装置の結線状態を示す図であ
る。

【図８】従来の他の半導体発光装置の結線状態を示す図
である。

【図９】従来の半導体発光装置の駆動用ＩＣとの接続状
態を示す図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、一導電型を呈する半導体層と
他の導電型を呈する半導体層から成る発光素子を列状に
多数形成し、この一導電型を呈する半導体層に共通電極
を接続して設けると共に、他の導電型を呈する半導体層
に個別電極を接続して設けた半導体発光装置において、
前記一導電型を呈する半導体層の前記共通電極側の一部
が隣接する半導体層ごとに交互に露出するように、この
一導電型を呈する半導体層上に他の導電型を呈する半導
体層を設け、且つ前記他の導電型を呈する二個の半導体
層毎に、前記個別電極を接続して設けると共に、前記同
じ個別電極に接続された他の導電型を呈する半導体層の
下層の一導電型を呈する半導体層を前記基板の両側に設
けられた共通電極に振り分けて接続し、この共通電極を
前記発光素子の列状方向において複数個に分割して設け
たことを特徴とする半導体発光装置。