JP3540947B2

JP3540947B2 - 発光ダイオードアレイ

Info

Publication number: JP3540947B2
Application number: JP24420598A
Authority: JP
Inventors: 勝信北田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JP2000077716A

Description

【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用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】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
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Ｘ−Ｘ線断面図である。図５および図６において、３１は半導体基板、３２、３３は島状半導体層、３４は個別電極、３５（３５ａ、３５ｂ）は共通電極である。
【０００３】
半導体基板３１上に、一導電型不純物を含有する下層半導体層３２を設け、この下層半導体層３２上に逆導電型不純物を含有する上層半導体層３３を下層半導体層３２よりも小面積となるように設け、基板３１の対向する端部に共通電極３５ａ、３５ｂを設けて第１の接続線３７で下層半導体層３２に接続し、この共通電極３５ａ、３５ｂの内側に個別電極３４を設けて第２の接続線３８で接続している。
【０００４】
また、共通電極３５ａ、３５ｂは隣接する島状半導体層３２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３４は隣接する島状半導体層３３が同じ個別電極３４に接続されるように設けられている。
【０００５】
このように構成すると、半導体基板３１の同じ側に個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂを設けることができ、個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂ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３４と共通電極３５ａ、３５ｂ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。なお、図８中、３６は窒化シリコン膜などから成る絶縁膜である。
【０００６】
また、共通電極３５ａ、３５ｂを二群に分けて設け、隣接する島状半導体層３３が同じ個別電極３４に接続されるように形成すると、電極パターンが簡素化され、電極の短絡などを低減できると共に、発光ダイオードが高精細化しても、これら電極３４、３５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。
【０００７】
ところが、この従来の発光ダイオードアレイでは、図７に示すように、個別電極３４は、それぞれ同一ピッチ（Ｐ１＝Ｐ２）で配列されているが、発光ダイオードをダイナミック駆動する場合に、隣接するブロックの一導電型半導体層３２を同一の接続線３７で同一の共通電極３５ａに接続しようとすると、偶数番目の個別電極３４ａと奇数番目の個別電極３４ｂとをブロック毎に入れ替えなければならず、この入れ替え部分における接続線３７ａ、３８ａの線幅を狭くしたり、大きく迂回させなければならず、短絡や断線を誘発する原因になるという問題があった。このような問題を回避するためには、基板３１の短手方向の寸法を大きくする必要があり、装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、個別電極の接続線を狭くしたり、大きく迂回させなければならないという問題点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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発光ダイオードアレイでは、基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を列状に積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に複数の個別電極を列状に設けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した発光ダイオードアレイにおいて、前記複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことを特徴とする。
【００１０】
前記共通電極の外部回路との接続用電極を前記個別電極と同列状に複数設けてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、各請求項に係る発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は請求項１に係る発光ダイオードアレイの一実施形態を示す図、図２は同じく断面図であり、１は基板、２は化合物半導体から成る一導電型半導体層、３は同じく化合物半導体から成る逆導電型半導体層、４は個別電極、５は共通電極である。
【００１２】
基板１は、シリコン（Ｓｉ）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などから成る。単結晶半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた比抵抗ρが１〜３×１０³Ω・ｃｍ程度の高低抗基板などが好適に用いられる。サファイアの場合、Ｃ面基板などが用いられる。
【００１３】
この基板１上には、一導電型半導体層２が形成されている。この一導電型半導体層２は、格子定数の不整合による転位を防止するためのバッファ層２ａと、電極とのオーミックコンタクトをとるためのコンタクト層２ｂと、電子を閉じ込めるためのクラッド層２ｃで構成される。バッファ層２ａは１〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２ｂとクラッド層２ｃは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成される。バッファ層２ａとコンタクト層２ｂはガリウム砒素などから成り、クラッド層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などから成る。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５×１０²⁰ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度含有する。クラッド層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不純物を２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度まで含有する。
【００１４】
この一導電型半導体層２上には、逆導電型半導体層３が形成されている。この逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂ、および第２のコンタクト層３ｃで構成される。発光層３ａとクラッド層３ｂは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成され、第２のコンタクト層３ｃは０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成される。発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂはアルミニウムガリウム砒素などから成り、第二のコンタクト層３ｃはガリウム砒素などから成る。
【００１５】
発光層３ａと第二のクラッド層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ＡｌＡｓとＧａＡｓの混晶比を異ならしめる。発光層３ａと第二のクラッド層３ｂは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度まで含有する。第２のコンタクト層３ｃは、亜鉛などの逆導電型半導体不純物を２×１０¹⁹ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3以上含有する。
【００１６】
この一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３は、絶縁膜６で被覆されている。この絶縁膜６は、厚み３０００Å程度の窒化シリコン膜などで構成される。
【００１７】
第１のコンタクト層２ｂには、絶縁膜７に形成されたコンタクトホールＣ₁を介して第１の接続線７が接続されており、第２のコンタクト層３ｃには絶縁膜７に形成されたコンタクトホールＣ₂を介して第２の接続線８が接続されている。この個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８は金（Ａｕ）や金とクロム（Ｃｒ）の二層構造のものなどで形成され、１μｍ程度の厚みに形成される。
【００１８】
これら電極４、５のパターニングの際には、図３および図４に示すように、Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ７などの領域ごとに、個別電極４のピッチを変化させて（Ｐ１≠Ｐ２）設ける。例えばダイナミックドライブ方式の発光ダイオードアレイでは、領域Ａ４、Ｂ４近傍の配線が密となることが、例えば領域Ａ２、Ｂ２および領域Ａ６、Ｂ６などにおいても個別電極４の配列ピッチを他の領域よりも若干狭くすると、個別電極４の奇数番目と偶数番目の切り換え部分においても、接続線７、８が大きく迂回することを回避できると共に、線幅を狭くすることを回避できる。
【００１９】
また、このように個別電極４の配列ピッチを不規則すると、共通電極５（５ａ、５ｂ）の外部回路との接続パッド７ａを個別電極４の配列内に設けることも可能となり、共通電極５ａ、５ｂと外部回路との接続も容易になる。
【００２０】
次に、上述のような半導体発光素子の製造方法を説明する。基板１上に、一導電型半導体層２と、逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法などで順次積層して形成する。まず、基板温度を４００〜５００℃に設定して１００〜１０００Å程度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、逆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。
【００２１】
次に、メサエッチングにより、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とを島状にパターニングする。このような半導体層２、３のパターニングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングなどで行われる。
【００２２】
次に、ドット分離のために、一導電型半導体層２と第１の接続線７との接続部が逆導電型半導体層３から露出するようにエッチングされる。この逆導電型半導体層３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エットエッチングなどで行われる。
【００２３】
次に、シランガス（ＳｉＨ₄）とアンモニアガス（ＮＨ₃）を用いたプラズマＣＶＤ法などで窒化シリコンなどから成る絶縁膜６を形成した後、接続線７、８との接続部にコンタクトホールＣ₁、Ｃ₂を形成する。
【００２４】
次に、個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８となる金属膜を蒸着法やスパッタリング法で形成して、パターニングすることで個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８を形成する。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明の発光ダイオードアレイによれば、複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことから、電極配線ルールの自由度が高くなり、接続線の迂回を小さくして、配線幅を大きくとることができると共に、装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発光ダイオードアレイの実施形態を示す平面図である。
【図２】請求項１に係る発光ダイオードアレイの実施形態を示す断面図である。
【図３】請求項１および２に係る発光ダイオードアレイの全体を示す図である。
【図４】請求項１および２に係る発光ダイオードアレイの一部を拡大して示す図である。
【図５】従来の発光ダイオードアレイを示す平面図である。
【図６】従来の発光ダイオードアレイを示す断面図である。
【図７】従来の発光ダイオードアレイの一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１‥‥‥基板、２‥‥‥一導電型半導体層、３‥‥‥逆導電型半導体層、４‥‥‥個別電極、５‥‥‥共通電極、６‥‥‥第１の接続線、７‥‥‥第２の接続線

Claims

基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を列状に積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に複数の個別電極を列状に設けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した発光ダイオードアレイにおいて、前記複数の個別電極の配列ピッチを領域によって変化させたことを特徴とする発光ダイオードアレイ。
前記共通電極の外部回路との接続用電極を前記個別電極と同列状に複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードアレイ。