JPH01138768A

JPH01138768A - 発光ダイオードアレイ

Info

Publication number: JPH01138768A
Application number: JP62298592A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Koizumi; 善裕小泉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1989-05-31
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH0682865B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は発光ダイオードに関し、特に同一基板内に複数
個の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイに
関する。

（従来の技術）近年、情報通信の高度化、復合化にともない、並列伝達
の要求が高まっている。並列伝達はコンピュータ間通信
、コンピュータと端末間通ｆ８、コンピュータと周辺機
器間通信等に現在広く利用されている。コンピュータの
高速化、大容量化にともなって、並列伝送における伝送
速度の高速化の要求は年々高まっている。従来は、銅線
らしくは同軸ケーブル等により並列伝送は行なわれてい
た。

しかし、伝送速度が高くなるにつれ、電線による伝送は
難しく、また、電線による伝送はクロスト−りや外部雑
音に弱いという問題をもっていた。

このような問題を解決するために、最近、光による並列
伝送方式か注目されている。光伝送では、伝送路上のク
ロストークは全くなく、かつ、毎秒数ギカビットまでの
超高速伝送が可能である。このような、光並列伝送用光
源として、従来は、１つ１つの発光ダイオード（ＬＥＤ
）を各々に実装することが行なわれていた。しかし、複
数個のＬＥＤを各々に実装すると、装置を小型化するこ
とが難しく、かつ、信頼性も低下する。このような問題
を解決するためには、ＬＥＤを同一基板上にアレイ状に
配置した発光ダイオードアレイが有望である。

従来、発光ダイオードアレイの各々の素子を分離するた
めに第２図に示すように、ｎ型基板２６側をグランド（
共通）とし、エピタキシャル成長面側を基板２６に到達
する溝により各々の発光ダイオードを電気的に分離し、
かつ、エピタキシャル成長面側と接触させるヒートシン
ク２２の導電部分２３を配線することにより、各々の発
光ダイオードを分離することが行なわれていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、第２図に示す従来の実装方式だと、ヒートシ
ンク２２の配線位置２３と発光ダイオードアレイの’Ｃ
ｆｆｉ位置２４を厳密に合わせなければならず、発光ダ
イオードアレイの素子数が増えるほど、位置合わせが難
しくなる。そして、第２図の方式では、発光ダイオード
の負Ｔｏｆ！側２５が共通になり、正電極側で発光ダイ
オードを駆動することになる。

しかし、通常のＬＥＤ駆動用ＩＣ（アイシー）では、正
極側が共通で、負極側で駆動する構造になっている。し
たがって、インバータ回路が必要になる。一方、発光ダ
イオード用基板として、Ｐ型基板を使うと上述したＬＥ
Ｄ駆動の極性の問題は解決するが１、−ａにＰ型基板（
例えばＺｎドーピング）は光を吸収しやすく、基板側か
ら光を収り出ずＬ　Ｅ　ＤにはＰ型基板を使うことは難
しい。このように、従来の技術では発光ダイオードアレ
イにおいて、各々の素子を別々に駆動することは難しか
った。

そこで、本発明の目的は、各々の発光素子を別々に駆動
できる発光ダイオードアレイを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、半導体層が積層される表面と、この表面にほぼ平行な
裏面とを有する半絶縁性基板と、この半絶縁性基板の前
記表面上に第１のクラッド層と活性層と第２のクラッド
層とを前記半絶縁性基板側から順に積層してなる半導体
ＶＩ層構造とを少なくとも有し、光を前記半絶縁性基板
の前記裏面から収り出し、発光スポット領域がアレイ状
に複数箇所に配置された発光ダイオードアレイであって
、前記発光スポット領域付近に前記半絶縁性基板の前記
裏面から前記第１のクラッド層に到達する深さの消を有
し、前記溝底部の前記第１のクラッド層から前記半絶縁
性基板の前記裏面上にまで電極が引き出され、前記第２
のクラッド層、前記活性層および前記第１のクラッド層
を貫通して前記半絶縁性基板に到達する溝によって前記
各発光スポット領域が互いに電気的に絶縁されているこ
とを特徴とする。

（伴用）半絶縁性基板１３より第１のクラッド層１４へ到達した
溝上に形成された電極１２によりキャリアがクラッド層
１４へ注入される。クラッド層１４かｎ型のクラッド層
であれば低抵抗であり、発光スポット領域１０まで５０
μｍ程度あっても、抵抗はせいぜい５Ωであり、少数キ
ャリアが第１のクラッド層１４より活性Ｍ１５の発光ス
ポット領域１０へ注入される。

一方、電極１２より注入されるキャリアは消２１により
、隣の発光素子にまで到達することができない。

一方、電極１９より注入されたキャリアは絶縁膜１８に
より有効に狭窄され、第２のクラッド層１６を経て発光
スポット領域１０へ注入される９発光スポット領域１０
で発光した光は、半絶縁性基板１３を通過し、モノリシ
ックレンズ１１により集光され出射する。このとき、Ｉ
ｎＰ系半絶縁性基板で最もよく使われているＦｅドーピ
ングＩｎＰ基板では、光の吸収係数αは、本願発明名等
の測定した結果によれば波長１　、３ｕｆｆ＋の光に対
してａ　＝　１．３８ｃＩｎ−’であり、例えば、半絶
縁性基板１３が１００１１１１１とすると、基板１３に
よる吸収率はたかだか１．５％であり、全く問題になら
ない、一方、半絶縁性基板１３の抵抗率はｌＸ１０’Ω
・■程度であり、素子間隔を２５０１ｎ、基板の厚みを
１００μｍとすると電極１２間の抵抗は１００Ωとなり
電気的なりロストークも問題にならない。

以上に述べたように、本発明の構造を採用することによ
り、各々の発光ダイオードを独立に駆動することのでき
る発光ダイオードアレイを得る。ことができる。

（実施例）次に本発明の実施例について、図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第３図は第１
図実施例において基板１３に形成する溝３１を示す模式
的な斜視図である。ｌＸｌＯ７Ω・■程度の抵抗率をも
ったＦｅドーピング半絶縁性基板１３に、液相成長もし
くは気相成長により、Ｓｎドープｎ−ＩｎＰクラッド層
１４、活性層１５、Ｚｎｎドーピング−−Ｉ　ＩＩＰク
ラッド層１６、Ｚｎｎドーピング−１ｎＧａＡｓＰ層１
７を順次にエピタキシャル成長していく。次にｐＨｌ電
ｒｉ！１９とキャップ層１７のオーミック接触をとるた
めに、Ｚｎを真空中で拡散する。次に電流を発光スポッ
ト領域に集中させるためのメサ、及び隣の素子との電気
的な分離を得るための講２１を通常のフォ１−リソグラ
フィーとエツチングの技術により加工する。次にＳｉＯ
２絶縁膜１８をＣＶＤ法により堆積し、フォトリソグラ
フィーにより、メサ中央部分に、電気的接触のための窓
をあける。次に、基板１３を研磨して、１００μ町程度
まで薄くし、（０１１）方向が長手となるような消３１
を形成するために、ＣＶＤとフォトリソグラフィーの技
術を用いてＳ　ｉ　Ｏ２エツチングマスクを形成する。

次に消３１をエツチングする際、Ｐ側の成長層及びプロ
セスパターンを保護するなめに、スライドガラスにＰ側
をワックスで接着する。４ＨＣＩＩ−ＩＨ２０の塩酸系
エンチャントを使い、ＩｎＰ基板３３をエツチングする
。

この際、［：０１１１面はほぼ垂直に切れるなめ、清を
形成しても発光領域３４付近に泪がかかり、光がさえぎ
られることはない。また、［０１１］面においては、順
次メサになり、緩やかな傾斜をもった面になる。次に、
基板側電極３２をリフトオフ法により形成し、さらに、
モノリシックレンズ１１を、フォトリソグラフィーとサ
イドエツチングの手法を用いて形成する。最後にＰ側電
極１９を蒸着し、アニールをして、金メツキ２０を施し
、全プロセスを完了する。

第４図は第１図の実施例を利用した光並列伝送用光源部
を示す模式的な斜視図である。前述の工程により製作し
た第１図の発光ダイオードアレイを１列ずつにへき開し
、第４図に示すようにハイブリッド基板４３上に、ヒー
トシンク４２を介して接着する。電流はパターン配線４
５を通して、ＬＥＤ駆動回路４６より発光ダイオードア
レイ４１へ供給される６発光した光は、発光ダイオード
アレイ４１より、光ファイバ４４へ直接結合される。実
際に、本発明により試作したところ、電気的なりロスト
ーク１０ｄＢ以下の良好な発光ダイオードアレイが得ら
れた。

（発明の効果）以上に説明したように、本発明により、モノリシックに
集積され、かつ各々独立に駆動が可能な発光ダイオード
アレイが得られる。そこで、本発明の発光ダイオードア
レイを用いることにより、小型で高性能であり、しかも
信頼の高い光並列伝送用光源を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の発光ダイオードアレイを示
す断面図、第２図は従来の発光ダイオードアレイ及びそ
の駆動方式を示す概念図、第３図は本発明で採用した溝
の形状を示す模式的な斜視図、第４図は本発明による発
光ダイオードアレイを利用した光並列伝送用光源の一具
体例を示す模式的な斜視図である。１１・・・モノリシックレンズ、１２・・・電極、１３
・・・半絶縁性基板、１４・・・クラッド層、１５・・
・活性層、１６・・・りラット層−１７・・・キャップ
層、１８・・・絶縁膜、１９・・・電極、２０・・・金
メツキ、２１・・・溝、２２・・・ヒートシンク、２３
・・・パターン配線、２４・・・電極、２５・・・電極
、２６・・・基板、３１・・・清、３２・・・電極、３
３・・・半絶縁性基板、３４・・・モノリシックレンズ
、４１・・・発光ダイオードアレイ、４２・・・ヒート
シンク、４３・・・ハイブリッド基板、４４・・・光フ
ァイバ、４５・・・パターン配線、４６・・・ＬＥＤ駆
動用ＩＣ１４７・・・ワイア６

Claims

【特許請求の範囲】

　半導体層が積層される表面と、この表面にほぼ平行な
裏面とを有する半絶縁性基板と、この半絶縁性基板の前
記表面上に第１のクラッド層と活性層と第２のクラッド
層とを前記半絶縁性基板側から順に積層してなる半導体
積層構造とを少なくとも有し、光を前記半絶縁性基板の
前記裏面から取り出し、発光スポット領域がアレイ状に
複数箇所に配置された発光ダイオードアレイにおいて、
前記発光スポット領域付近に前記半絶縁性基板の前記裏
面から前記第１のクラッド層に到達する深さの溝を有し
、前記溝底部の前記第１のクラッド層から前記半絶縁性
基板の前記裏面上にまで電極が引き出され、前記第２の
クラッド層、前記活性層および前記第１のクラッド層を
貫通して前記半絶縁性基板に到達する溝によって前記各
発光スポット領域が互いに電気的に絶縁されていること
を特徴とする発光ダイオードアレイ。