JP3420417B2 - Light emitting diode array - Google Patents

Light emitting diode array

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JP3420417B2
JP3420417B2 JP1547396A JP1547396A JP3420417B2 JP 3420417 B2 JP3420417 B2 JP 3420417B2 JP 1547396 A JP1547396 A JP 1547396A JP 1547396 A JP1547396 A JP 1547396A JP 3420417 B2 JP3420417 B2 JP 3420417B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードアレ
イに関し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光源な
どに用いられる発光ダイオードアレイに関する。 【0002】 【従来の技術】従来の発光ダイオードアレイを図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は半導体基板、22は島
状半導体層、23は個別電極、24は共通電極である。 【0003】半導体基板21は、例えばシリコン(S
i)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。島状半導体層22は、ガリウム砒素や
アルミニムガリウム砒素などの化合物半導体層などから
成り、一導電型不純物を含有する層22aと逆導電型不
純物を含有する層22bから成る。一導電型不純物を含
有する層22aと逆導電型不純物を含有する層22bの
界面部分で半導体接合部が形成される。この島状半導体
層22は、例えばMOCVD(有機金属化学気相成長)
法やMBE(電子ビームエピタキシ)法でガリウム砒素
やアルミニウムガリウム砒素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。 【0004】島状半導体層22の表面部分には、例えば
窒化シリコン膜(Six y )などから成る保護膜25
が形成されており、この保護膜25の表面部分には、例
えば金(Au)などから成る個別電極23が形成されて
いる。この個別電極23は、保護膜25に形成されたス
ルーホールを介して逆導電型不純物を含有する半導体層
22bに接続されている。この個別電極23は、島状半
導体層22のうちの逆導電型不純物を含有する層22b
の上面部分から壁面部分を経由して、半導体基板21の
端面近傍まで、隣接する島状半導体層22ごとに交互に
他の端面側に延在するように形成されている。また、半
導体基板21の裏面側のほぼ全面には共通電極24が形
成されている。 【0005】島状半導体層22、個別電極23および共
通電極24で個々の発光ダイオードが構成され、この発
光ダイオードは半導体基板21上に一列状に並ぶように
形成される。この場合、例えば個別電極23が発光ダイ
オードのアノード電極となり、共通電極24がカソード
電極となる。なお、個別電極23はその広幅部分におい
て外部回路とボンディングワイヤなどで接続される。 【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23から共通電極24に向けて順方向に電
流を流すと、逆導電型不純物を含有する層22bには電
子が注入され、一導電側不純物を含有する層22a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、列状に形成された発光素子のいずれかの個別電極2
3を選択して電流を流して発光させることにより、例え
はページプリンタ用感光ドラムの露光用光源として用い
られる。 【0007】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板21の表面側に形成した島状半導体
層22上に、個別電極23を設けると共に、半導体基板
21の裏面側に共通電極24を設けていることから、個
別電極23と共通電極24の形成工程が2回になり、製
造工程が煩雑になるという問題があった。また、個別電
極23と共通電極24が半導体基板21の表裏両面にあ
ると、ワイヤボンディング法などによって外部回路と接
続する際に、その接続作業が困難であるという問題もあ
った。 【0008】そこで、本願発明者等は特願平7−192
857号において、図7および図8に示すように、半導
体基板21上に、一導電型不純物を含有する下層半導体
層22aを設けると共に、この下層半導体層22a上に
逆導電型不純物を含有する上層半導体層22bを下層半
導体層22aよりも小面積となるように設け、下層半導
体層22aの露出部分に共通電極24a、24bを接続
して設け、上層半導体層22bに個別電極23を接続し
て設けることを提案した。 【0009】このように構成すると、半導体基板21の
同じ側に個別電極23と共通電極24a、24bを設け
ることができ、個別電極23と共通電極24a、24b
を一回の工程で同時に形成できることから発光ダイオー
ドアレイの製造工程が簡略化されると共に、個別電極2
3と共通電極24a、24bが同じ側に位置することか
らワイヤボンディング法などによる外部回路との接続作
業も容易になる。 【0010】なお、図8中、25は窒化シリコン膜など
から成る絶縁膜である。また、図7に示すように、共通
電極24a、24bは隣接する島状半導体層22ごとに
異なる群に属するように二群に分けて設けられ、個別電
極23は隣接する島状半導体層22が同じ個別電極23
で接続されるように設けられている。 【0011】このように共通電極24a、24bを二群
に分けて設け、隣接する島状半導体層22が同じ個別電
極に接続されるように個別電極23を設けると、電極パ
ターンが簡素化され、電極の短絡などを防止できると共
に、発光ダイオードを高精細化させても、これら電極2
3と外部回路との接続面積を大きくとることができると
いう利点がある。 【0012】このような発光ダイオードアレイでは、個
別電極23と共通電極24a、24bの組み合わせを選
択して電流を流すことによって、各発光ダイオードを選
択的に発光させる。 【0013】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、隣合う発光ダイオードの電気的な分離が十分で
なく、特に二群に分けて設けられた共通電極24a、2
4b間で電流がリークするという問題があった。原因
は、半導体基板21上に第一の半導体層22aを高温工
程で形成する際に、この一導電型を呈する第一の半導体
層22aから半導体基板21へ半導体不純物が拡散し、
半導体基板21の表面が一導電型を呈するようになるか
らである。その結果、光プリントヘッド用の発光ダイオ
ードアレイとして用いた場合、光プリンタの印画品質が
低下すると共に、発光ダイオードを形成するための半導
体基板として抵抗率ρが1000〜2000Ω・cmの
高価な高抵抗半導体基板を用いなければならないという
問題があった。 【0014】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、製造工程が煩雑化して外部
回路との接続作業が困難になることを解消すると共に、
隣合う発光ダイオード間で電流がリークすることを解消
した発光ダイオードアレイを提供することを目的とす
る。 【0015】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発光ダイオードアレイでは、半導体基
板上に一導電型を呈する島状の第一の半導体層を列状に
設け、この第一の半導体層上に逆導電型を呈する第二の
半導体層を設け、前記第一の半導体層と第二の半導体層
にそれぞれ電極を接続して設けた発光ダイオードアレイ
において、前記半導体基板と第一の半導体層との間に逆
導電型を呈する第三の半導体層を設け、この第三の半導
体層上に交互の向きで凹状となるように第一の半導体層
を列状に設けるとともに、この第一の半導体層上に矩形
状の第二の半導体層を分離して設け、前記第一の半導体
層の一つおきごとに同じ共通電極を接続して設けるとと
もに、前記第二の半導体層の隣接するごとに一つの個別
電極を接続して設けたことを特徴とする。 【0016】 【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は本発明に係る発光
ダイオードアレイの一実施形態を示す図であり、1は半
導体基板、2は第三の半導体層、3は第一の半導体層、
4は第二の半導体層、5は共通電極、6は個別電極、7
は保護膜である。 【0017】半導体基板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か
ら成る。本発明に係る発光ダイオードアレイでは、後述
するように、この半導体基板としては、一導電型を呈す
る半導体、逆導電型を呈する半導体基板、高抵抗半導体
基板のいずれも用いることができるが、安価に形成する
には、高抵抗半導体基板以外の半導体基板が望ましい。 【0018】第三の半導体層2は、ガリウム砒素やガリ
ウム砒素とアルミニウムガリウム砒素(Alx Ga1-x
As)の二層膜などから成り、逆導電型不純物を含有す
る。この第三の半導体層2は、例えばMOCVD法やM
BE法などで形成される。すなわち、半導体基板1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シリコンガリ
ウム砒素膜を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膜を成長させる
(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 3 Ga)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
サイクル法)等のポストアニールを行う。ガリウム砒素
膜上にさらにアルミニウムガリウム砒素膜を形成する場
合、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 3 Al)などが用いられる。この第三の
半導体層6は、S、Se、Te、Ge、Siなどの半導
体不純物を1016〜1019cm-3程度含有する。この第
三の半導体層6は半導体基板1の略全面に形成されてい
る。 【0019】前記第三の半導体層2上には、交互の向き
に凹状となるように、第一の半導体層3が形成されてい
る。すなわち、隣接する島ごとに連続部分2aを介して
連続して形成される。この第一の半導体層3もアルミニ
ウムガリウム砒素などの化合物半導体膜から成り、一導
電型不純物を1016〜1019cm-3程度含有する。この
ような一導電型不純物には、Zn、Cd、Sr、Ba、
Raなどがある。 【0020】前記第一の半導体層3上には、矩形状の第
二の半導体層4が形成されている。すなわち、第一の半
導体層3の連続部分3aを除いた2個所に矩形状の第二
の半導体層3が形成されている。この第二の半導体層3
も、アルミニウムガリウム砒素などの化合物半導体膜か
ら成り、逆導電型不純物を1016〜1019cm-3程度含
有する。一導電型不純物を含有する第一の半導体層2と
逆導電型不純物を含有する第二の半導体層3の界面部分
で半導体接合部が形成される。この第二の半導体層3が
含有する半導体不純物もS、Se、Te、Ge、Siな
どがある。なお、この第二の半導体層4はアルミニウム
砒素(AlAs)とガリウム砒素(GaAs)の混晶比
が異なる複数の層で形成してもよい。 【0021】半導体基板1上の全面もしくは一部に、第
三の半導体層2、第一の半導体層3、及び第二の半導体
層4を積層して形成した後に、第一の半導体層3、及び
第二の半導体層4が交互の向きで凹状となるようにエッ
チングし、さらに第二の半導体層4が矩形状に残るよう
にエッチングする。 【0022】なお、第二の半導体層3は、アルミニウム
砒素(AlAs)とガリウム砒素(GaAs)の混晶比
が異なる複数の層で形成してもよい。 【0023】凹状に形成された第一の半導体層3と矩形
状に形成された第二の半導体層4は例えば窒化シリコン
膜などから成る保護膜7で被覆され、隣接する第一の半
導体層3同志の接続部分3aから半導体基板1の端面近
傍まで延在するように、例えば金(Au)などから成る
共通電極5a、5bが形成される。この場合、第一の半
導体層3は隣接する発光ダイオードごとに連続して形成
されていることから、共通電極5a、5bの引き出し部
は、2個の発光ダイオードごとに一本形成すればよく、
電極パターンは簡素化される。また、2個の発光ダイオ
ードごとに共通電極5a、5bを一本接続すればよいこ
とから、第一の半導体層3と共通電極5a、5bの接続
面積を大きくすることができ、第一の半導体層3と共通
電極5a、5bの接続抵抗を小さくすることができる。 【0024】第二の半導体層4の表面から壁面部を経由
して半導体基板1の端面近傍まで延在するように、例え
ば金(Au)などから成る個別電極6が形成されてい
る。この個別電極6は、隣接する第二の半導体層4ごと
に一つ形成されている。すなわち、異なる群に属する隣
接する発光ダイオードごとに個別電極6を設けている。
個別電極6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。 【0025】個別電極6と共通電極5a、5bの組み合
わせを選択して電流を流すことにより、個々の発光ダイ
オード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、半導体基板1がp型、第
三の半導体層2がp型、第一の半導体層3がn型、第二
の半導体層4がp型であるとすれば、第二の半導体層4
と第一の半導体層3との間に順方向に電流を流した場
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を接続すれば一方の共通電極5bに接続されてい
る発光ダイオードだけが発光する。したがって、隣接す
る第二の半導体層4毎に共通する個別電極6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と半導体基板1と個別電極
との間の電圧の印加状態を変えることで隣接する発光ダ
イオードを選択的に発光させることが可能になる。 【0026】なお、二つの島状半導体層ごとに共通電極
5a、5bに接続する場合に限らず、それ以上の島状半
導体層ごとに共通電極5a、5bを設けてもよい。 【0027】 【実施例】 −実施例1− 350μmの厚みで0.02Ω・cmの抵抗を有するn
型シリコン基板上に、1×1018cm-3の濃度でZnを
ドープしたp型のガリウム砒素層(第三の半導体層)を
2μmの厚みに形成し、1×1017cm-3の濃度でシリ
コンをドープしたn型のガリウム砒素層(第一の半導体
層)を0.6μmの厚みに形成し、1×1018cm-3
濃度でZnをドープしたp型のガリウム砒素層(第二の
半導体層)を1.2μmの厚みにそれぞれ形成して発光
素子間の距離を20μmに設定した発光ダイオードアレ
イの共通電極5a、5b間の電流(I)−電圧(V)特
性を図3に示す。共通電極5a、5b間に±10Vの電
圧を印加した場合でも、共通電極5a、5b間の漏れ電
流は1mA程度で、極めて良好なI V特性が得られ
た。 【0028】−比較例− また、図8に示すように、半導体基板21に直接第一の
半導体層22aを形成した発光ダイオードの共通電極2
4a、24b間の電流(I)−電圧(V)特性を図4に
示す。半導体基板21には、1000Ω・cmの高抵抗
シリコン基板を用い、第一の半導体層と第二の半導体層
には実施例1と同様の半導体層を用いた。半導体基板2
1上に直接第一の半導体層22aを形成した発光ダイオ
ードアレイでは、共通電極24a、24bに±10Vの
電圧を印加した場合、共通電極24a、24b間の漏れ
電流は2mA程度であり、一導電型を呈する第一の半導
体層の下層に逆導電型を呈する第三の半導体層を設けた
本発明の発光ダイオードアレイに比べて漏れ電流が極め
て大きく、I V曲線も鈍った曲線となる。 【0029】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイによれば、発光ダイオードが形成される半導
体基板と発光ダイオードを構成する一導電型を呈する島
状の第一の半導体層との間に逆導電型を呈する第三の半
導体層を設けたことから、隣合う発光ダイオード間での
電流のリークを有効に防止できる。その結果、隣合う発
光ダイオード同志の素子分離を完全に行うことができ、
光プリンタ用ヘッドとして用いた場合、印画品質が向上
する。また、半導体基板として、高抵抗基板を用いる必
要がなく、n型基板、p型基板、高抵抗基板など、半導
体基板の選択の幅が広がる。さらに、高抵抗基板は高価
であり、高抵抗基板を用いない場合は、安価な発光ダイ
オードを提供できる。しかも、第三の半導体層上に交互
の向きで凹状となるように第一の半導体層を列状に設け
るとともに、この第一の半導体層上に矩形状の第二の半
導体層を分離して設け、前記第一の半導体層の一つおき
ごとに同じ共通電極を接続して設けるとともに、前記第
二の半導体層の隣接するごとに一つの個別電極を接続し
て設けたことから、電極パターンが簡素化されるととも
に、第一の半導体層と共通電極の接続抵抗を小さくする
ことができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode array, and more particularly, to a light emitting diode array used as an exposure source of a photosensitive drum for a page printer. 2. Description of the Related Art A conventional light emitting diode array is shown in FIGS. FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG.
5 and 6, 21 is a semiconductor substrate, 22 is an island-shaped semiconductor layer, 23 is an individual electrode, and 24 is a common electrode. The semiconductor substrate 21 is made of, for example, silicon (S
i) or a single crystal semiconductor substrate such as gallium arsenide (GaAs). The island-shaped semiconductor layer 22 is made of a compound semiconductor layer such as gallium arsenide or aluminum gallium arsenide, and is composed of a layer 22a containing one conductivity type impurity and a layer 22b containing the opposite conductivity type impurity. A semiconductor junction is formed at the interface between the layer 22a containing one conductivity type impurity and the layer 22b containing the opposite conductivity type impurity. This island-shaped semiconductor layer 22 is formed, for example, by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
After a single crystal semiconductor layer made of gallium arsenide, aluminum gallium arsenide, or the like is formed by a method or MBE (Electron Beam Epitaxy), it is formed into an island shape by mesa etching or the like. [0004] On the surface portion of the island-shaped semiconductor layer 22, for example a protective film 25 made of a silicon nitride film (Si x N y)
Are formed, and individual electrodes 23 made of, for example, gold (Au) are formed on the surface of the protective film 25. This individual electrode 23 is connected to a semiconductor layer 22b containing an impurity of the opposite conductivity type via a through hole formed in the protective film 25. This individual electrode 23 is formed of a layer 22 b containing an impurity of the opposite conductivity type in the island-shaped semiconductor layer 22.
Is formed so as to alternately extend to the other end face side for each adjacent island-shaped semiconductor layer 22 from the upper surface part to the vicinity of the end face of the semiconductor substrate 21 via the wall face part. A common electrode 24 is formed on almost the entire back surface of the semiconductor substrate 21. Each light emitting diode is constituted by the island-shaped semiconductor layer 22, the individual electrode 23, and the common electrode 24. The light emitting diodes are formed on the semiconductor substrate 21 in a line. In this case, for example, the individual electrode 23 becomes the anode electrode of the light emitting diode, and the common electrode 24 becomes the cathode electrode. The individual electrode 23 is connected to an external circuit at a wide portion thereof by a bonding wire or the like. In such a light emitting diode array, for example, when a current flows in a forward direction from the individual electrode 23 to the common electrode 24, electrons are injected into the layer 22b containing the opposite conductivity type impurity, and the one conductivity side impurity is removed. Holes are injected into the layer 22a containing. Some of these minority carriers emit light by radiative recombination with majority carriers. In addition, any one of the individual electrodes 2 of the light emitting elements formed in a row
By selecting 3 and causing a current to flow to emit light, for example, it is used as an exposure light source for a photosensitive drum for a page printer. However, in this conventional light emitting diode array, individual electrodes 23 are provided on the island-shaped semiconductor layer 22 formed on the front side of the semiconductor substrate 21 and a common electrode 24 is provided on the back side of the semiconductor substrate 21. Therefore, the step of forming the individual electrode 23 and the common electrode 24 is performed twice, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated. In addition, when the individual electrode 23 and the common electrode 24 are on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate 21, there is a problem that the connection work is difficult when connecting to an external circuit by a wire bonding method or the like. Accordingly, the present inventors have filed a Japanese Patent Application No. 7-192.
No. 857, as shown in FIGS. 7 and 8, a lower semiconductor layer 22a containing one conductivity type impurity is provided on a semiconductor substrate 21, and an upper layer containing an opposite conductivity type impurity is provided on the lower semiconductor layer 22a. The semiconductor layer 22b is provided so as to have a smaller area than the lower semiconductor layer 22a, the common electrodes 24a and 24b are connected to the exposed portions of the lower semiconductor layer 22a, and the individual electrodes 23 are connected to the upper semiconductor layer 22b. Proposed that. With this configuration, the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b can be provided on the same side of the semiconductor substrate 21, and the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b can be provided.
Can be simultaneously formed in a single process, so that the manufacturing process of the light emitting diode array is simplified and the individual electrodes 2 are formed.
3 and the common electrodes 24a and 24b are located on the same side, so that a connection operation with an external circuit by a wire bonding method or the like is facilitated. In FIG. 8, reference numeral 25 denotes an insulating film made of a silicon nitride film or the like. As shown in FIG. 7, the common electrodes 24a and 24b are provided in two groups so as to belong to different groups for each adjacent island-shaped semiconductor layer 22, and the individual electrodes 23 are formed by the adjacent island-shaped semiconductor layers 22. Same individual electrode 23
It is provided to be connected by. As described above, when the common electrodes 24a and 24b are provided in two groups and the individual electrodes 23 are provided so that the adjacent island-shaped semiconductor layers 22 are connected to the same individual electrode, the electrode pattern is simplified. It is possible to prevent short-circuiting of the electrodes, etc.
There is an advantage that the connection area between the third circuit and the external circuit can be increased. In such a light emitting diode array, each light emitting diode is selectively caused to emit light by selecting a combination of the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b and flowing a current. However, in this conventional light emitting diode array, electrical separation between adjacent light emitting diodes is not sufficient, and in particular, the common electrodes 24a, 2b provided in two groups are provided.
There was a problem that a current leaked between 4b. The cause is that when the first semiconductor layer 22a is formed on the semiconductor substrate 21 by a high-temperature process, semiconductor impurities diffuse from the first semiconductor layer 22a having one conductivity type to the semiconductor substrate 21,
This is because the surface of the semiconductor substrate 21 has one conductivity type. As a result, when used as a light emitting diode array for an optical print head, the printing quality of an optical printer is degraded, and an expensive high resistance substrate having a resistivity ρ of 1000 to 2000 Ω · cm is used as a semiconductor substrate for forming a light emitting diode. There is a problem that a semiconductor substrate must be used. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and solves the problem that the manufacturing process becomes complicated and connection work with an external circuit becomes difficult.
It is an object of the present invention to provide a light emitting diode array in which current leakage between adjacent light emitting diodes is eliminated. In order to achieve the above object, in a light emitting diode array according to the present invention, an island-shaped first semiconductor layer having one conductivity type is formed in a row on a semiconductor substrate. Provided, a second semiconductor layer having a reverse conductivity type is provided on the first semiconductor layer, and in the light emitting diode array provided by connecting electrodes to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, respectively. A third semiconductor layer having a reverse conductivity type is provided between the semiconductor substrate and the first semiconductor layer, and the first semiconductor layers are arranged in a row on the third semiconductor layer so as to be concave in alternate directions. And a rectangular second semiconductor layer is separately provided on the first semiconductor layer, and the same common electrode is connected and provided every other one of the first semiconductor layers. One separate electrode for each adjacent two semiconductor layers Are connected to each other. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing one embodiment of a light emitting diode array according to the present invention, wherein 1 is a semiconductor substrate, 2 is a third semiconductor layer, 3 is a first semiconductor layer,
4 is a second semiconductor layer, 5 is a common electrode, 6 is an individual electrode, 7
Is a protective film. The semiconductor substrate 1 is made of, for example, silicon (Si).
And a single crystal semiconductor substrate such as gallium arsenide (GaAs). In the light-emitting diode array according to the present invention, as described later, any one of a semiconductor having one conductivity type, a semiconductor substrate having a reverse conductivity type, and a high-resistance semiconductor substrate can be used as the semiconductor substrate. For formation, a semiconductor substrate other than the high-resistance semiconductor substrate is desirable. The third semiconductor layer 2 is made of gallium arsenide or gallium arsenide and aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1 -x
As), which is formed of a two-layer film or the like, and contains impurities of the opposite conductivity type. The third semiconductor layer 2 is formed, for example, by MOCVD or M
It is formed by a BE method or the like. That is, the natural oxide film of the semiconductor substrate 1 is removed at a high temperature of 800 to 1000 ° C.
An amorphous silicon gallium arsenide film, which is a nucleus at a low temperature of 50 ° C. or less, is formed to a thickness of 0.1 to 2 μm by MOCVD or MBE.
After being grown to a thickness of about the same, the temperature is raised to 500 to 700 ° C. and recrystallized to grow a gallium arsenide single crystal film (two-step growth method). In this case, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) or the like is used as a raw material of gallium, and arsine (AsH 3 ) or the like is used as a raw material of arsenic. Next, post-annealing such as repeating annealing at a high temperature of 750 ° C. to 1000 ° C. and rapid cooling to a low temperature of 600 ° C. or less several times (temperature cycle method) is performed. When an aluminum gallium arsenide film is further formed on the gallium arsenide film, trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al) or the like is used as a raw material of aluminum. The third semiconductor layer 6 contains semiconductor impurities such as S, Se, Te, Ge, and Si at about 10 16 to 10 19 cm −3 . This third semiconductor layer 6 is formed on substantially the entire surface of the semiconductor substrate 1. On the third semiconductor layer 2, first semiconductor layers 3 are formed so as to be concave in alternate directions. That is, it is formed continuously for each adjacent island via the continuous portion 2a. The first semiconductor layer 3 is also made of a compound semiconductor film such as aluminum gallium arsenide and contains one conductivity type impurity of about 10 16 to 10 19 cm −3 . Such one conductivity type impurities include Zn, Cd, Sr, Ba,
Ra and the like. On the first semiconductor layer 3, a rectangular second semiconductor layer 4 is formed. That is, the rectangular second semiconductor layer 3 is formed at two places except for the continuous portion 3 a of the first semiconductor layer 3. This second semiconductor layer 3
Is made of a compound semiconductor film such as aluminum gallium arsenide and contains impurities of the opposite conductivity type at about 10 16 to 10 19 cm −3 . A semiconductor junction is formed at the interface between the first semiconductor layer 2 containing one conductivity type impurity and the second semiconductor layer 3 containing the opposite conductivity type impurity. The semiconductor impurities contained in the second semiconductor layer 3 also include S, Se, Te, Ge, Si and the like. The second semiconductor layer 4 may be formed of a plurality of layers having different mixed crystal ratios of aluminum arsenide (AlAs) and gallium arsenide (GaAs). After the third semiconductor layer 2, the first semiconductor layer 3, and the second semiconductor layer 4 are formed on the entire surface or a part of the semiconductor substrate 1, the first semiconductor layer 3, Then, the second semiconductor layer 4 is etched so as to be concave in an alternate direction, and further etched so that the second semiconductor layer 4 remains in a rectangular shape. The second semiconductor layer 3 may be formed of a plurality of layers having different mixed crystal ratios of aluminum arsenide (AlAs) and gallium arsenide (GaAs). The first semiconductor layer 3 formed in a concave shape and the second semiconductor layer 4 formed in a rectangular shape are covered with a protective film 7 made of, for example, a silicon nitride film. Common electrodes 5a and 5b made of, for example, gold (Au) are formed so as to extend from the connecting portions 3a of the same to the vicinity of the end face of the semiconductor substrate 1. In this case, since the first semiconductor layer 3 is formed continuously for each adjacent light emitting diode, only one lead portion of the common electrodes 5a and 5b may be formed for every two light emitting diodes.
The electrode pattern is simplified. In addition, since it is only necessary to connect one common electrode 5a, 5b for every two light emitting diodes, the connection area between the first semiconductor layer 3 and the common electrodes 5a, 5b can be increased, and the first semiconductor The connection resistance between the layer 3 and the common electrodes 5a and 5b can be reduced. An individual electrode 6 made of, for example, gold (Au) is formed so as to extend from the surface of the second semiconductor layer 4 to the vicinity of the end face of the semiconductor substrate 1 via the wall surface. One individual electrode 6 is formed for each adjacent second semiconductor layer 4. That is, the individual electrode 6 is provided for each adjacent light emitting diode belonging to a different group.
The wide portion of the individual electrode 6 becomes an electrode pad for performing wire bonding for connection to an external circuit. By selecting a combination of the individual electrode 6 and the common electrodes 5a and 5b and passing a current, each individual light emitting diode can be selected to emit light. That is,
As shown in FIGS. 1 and 2, it is assumed that the semiconductor substrate 1 is p-type, the third semiconductor layer 2 is p-type, the first semiconductor layer 3 is n-type, and the second semiconductor layer 4 is p-type. If the second semiconductor layer 4
When a current flows in the forward direction between the first common electrode 5b and the first common electrode 5b, the light emission connected to the common electrode 5b can be achieved by connecting the other common electrode 5b with one common electrode 5a opened. Only the diode emits light. Therefore, even if the common individual electrode 6 is provided for each of the adjacent second semiconductor layers 4, the common electrodes 5a and 5b are separately connected. By changing the voltage application state between the light emitting diodes, the adjacent light emitting diodes can be selectively made to emit light. The present invention is not limited to the case where the common electrodes 5a and 5b are connected to every two island-shaped semiconductor layers, but the common electrodes 5a and 5b may be provided for every more island-shaped semiconductor layers. EXAMPLES Example 1 n having a thickness of 350 μm and a resistance of 0.02 Ω · cm
A p-type gallium arsenide layer (third semiconductor layer) doped with Zn at a concentration of 1 × 10 18 cm −3 is formed on a silicon substrate at a thickness of 2 μm, and a concentration of 1 × 10 17 cm −3 is formed. An n-type gallium arsenide layer (first semiconductor layer) doped with silicon is formed to a thickness of 0.6 μm, and a p-type gallium arsenide layer (first layer) doped with Zn at a concentration of 1 × 10 18 cm −3 is formed. FIG. 3 shows a current (I) -voltage (V) characteristic between the common electrodes 5a and 5b of the light emitting diode array in which the distance between the light emitting elements is set to 20 μm by forming the two semiconductor layers) at a thickness of 1.2 μm. Shown in Even when a voltage of ± 10 V was applied between the common electrodes 5a and 5b, the leakage current between the common electrodes 5a and 5b was about 1 mA, and extremely good IV characteristics were obtained. Comparative Example As shown in FIG. 8, a common electrode 2 of a light emitting diode in which a first semiconductor layer 22a is directly formed on a semiconductor substrate 21 is formed.
FIG. 4 shows a current (I) -voltage (V) characteristic between 4a and 24b. A high-resistance silicon substrate having a resistance of 1000 Ω · cm was used as the semiconductor substrate 21, and the same semiconductor layers as those in Example 1 were used as the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. Semiconductor substrate 2
In the light emitting diode array in which the first semiconductor layer 22a is formed directly on the first electrode 1, when a voltage of ± 10 V is applied to the common electrodes 24a and 24b, the leakage current between the common electrodes 24a and 24b is about 2 mA, The leakage current is much larger than that of the light emitting diode array of the present invention in which the third semiconductor layer having the opposite conductivity type is provided below the first semiconductor layer having the shape, and the IV curve is also a dull curve. As described above, according to the light emitting diode array according to the present invention, the semiconductor substrate on which the light emitting diode is formed and the island-shaped first semiconductor of one conductivity type constituting the light emitting diode. Since the third semiconductor layer having the opposite conductivity type is provided between the light emitting diodes, the current leakage between the adjacent light emitting diodes can be effectively prevented. As a result, element separation between adjacent light emitting diodes can be completely performed,
When used as an optical printer head, print quality is improved. Further, it is not necessary to use a high-resistance substrate as a semiconductor substrate, and the range of selection of a semiconductor substrate such as an n-type substrate, a p-type substrate, and a high-resistance substrate is widened. Furthermore, a high-resistance substrate is expensive, and if a high-resistance substrate is not used, an inexpensive light-emitting diode can be provided. In addition, the first semiconductor layers are provided in rows so as to be concave in alternate directions on the third semiconductor layer, and a rectangular second semiconductor layer is separated on the first semiconductor layer. Because the same common electrode is connected and provided every other first semiconductor layer, and one individual electrode is connected and provided every adjacent second semiconductor layer, the electrode pattern And the connection resistance between the first semiconductor layer and the common electrode can be reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る発光ダイオードアレイの一実施形
態を示す図である。 【図2】本発明に係る発光ダイオードアレイの断面図で
ある。 【図3】本発明に係る発光ダイオードアレイにおける隣
接する共通電極間の電流−電圧特性を示す図である。 【図4】従来の発光ダイオードアレイにおける隣接する
共通電極間の電流−電圧特性を示す図である。 【図5】従来の発光ダイオードアレイを示す図である。 【図6】図5のA−A線断面図である。 【図7】従来の他の発光ダイオードアレイを示す図であ
る。 【図8】図7に示す従来の他の発光ダイオードアレイに
おける断面図である。 【符号の説明】 1・・・半導体基板、2・・・第三の半導体層、3・・
・第一の半導体層、3a・・・第一の半導体層の接続部
分、4・・・第二の半導体層、5a、5b・・・共通電
極、6・・・個別電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing one embodiment of a light emitting diode array according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a light emitting diode array according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing current-voltage characteristics between adjacent common electrodes in a light emitting diode array according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics between adjacent common electrodes in a conventional light emitting diode array. FIG. 5 is a view showing a conventional light emitting diode array. FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG. 5; FIG. 7 is a diagram showing another conventional light emitting diode array. 8 is a cross-sectional view of another conventional light emitting diode array shown in FIG. [Description of Signs] 1 ... semiconductor substrate, 2 ... third semiconductor layer, 3 ...
· First semiconductor layer, 3a ··· connection part of first semiconductor layer, 4 ··· second semiconductor layer, 5a and 5b ··· common electrode, 6 ··· individual electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−104482(JP,A) 特開 昭55−124180(JP,A) 特開 平3−194978(JP,A) 特開 平8−274374(JP,A) 特開 平6−232454(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-104482 (JP, A) JP-A-55-124180 (JP, A) JP-A-3-194978 (JP, A) JP-A 8- 274374 (JP, A) JP-A-6-232454 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 33/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板上に一導電型を呈する島状
の第一の半導体層を列状に設け、この第一の半導体層上
に逆導電型を呈する第二の半導体層を設け、前記第一の
半導体層と第二の半導体層にそれぞれ電極を接続して設
けた発光ダイオードアレイにおいて、前記半導体基板と
第一の半導体層との間に逆導電型を呈する第三の半導体
層を設け、この第三の半導体層上に交互の向きで凹状と
なるように第一の半導体層を列状に設けるとともに、こ
の第一の半導体層上に矩形状の第二の半導体層を分離し
て設け、前記第一の半導体層の一つおきごとに同じ共通
電極を接続して設けるとともに、前記第二の半導体層の
隣接するごとに一つの個別電極を接続して設けたことを
特徴とする発光ダイオードアレイ。
(57) Claims 1. An island-shaped first semiconductor layer having one conductivity type is provided in a row on a semiconductor substrate, and a reverse conductivity type is provided on the first semiconductor layer. In a light emitting diode array in which a second semiconductor layer is provided and electrodes are respectively connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, a reverse conductivity type is provided between the semiconductor substrate and the first semiconductor layer. A third semiconductor layer having a concave shape in an alternate direction on the third semiconductor layer.
The first semiconductor layers are provided in rows so that
Separating the rectangular second semiconductor layer on the first semiconductor layer
The same common for every other first semiconductor layer
While connecting and providing electrodes, the second semiconductor layer
A light-emitting diode array , wherein one individual electrode is connected to each adjacent electrode .
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