JPH01184879A - 発光ダイオードアレイチップ - Google Patents
発光ダイオードアレイチップInfo
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- JPH01184879A JPH01184879A JP63005408A JP540888A JPH01184879A JP H01184879 A JPH01184879 A JP H01184879A JP 63005408 A JP63005408 A JP 63005408A JP 540888 A JP540888 A JP 540888A JP H01184879 A JPH01184879 A JP H01184879A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、化合物半導体基板上に複数の発光素子を列状
に設けて成る発光ダイオードアレイチップ、特には電子
写真方式のプリンタ等に用いられる光学記録ヘッドに好
適する発光ダイオードアレイチップに関する。
に設けて成る発光ダイオードアレイチップ、特には電子
写真方式のプリンタ等に用いられる光学記録ヘッドに好
適する発光ダイオードアレイチップに関する。
（従来の技術）
近年、例えば電子写真方式のプリンタ或はファクシミリ
等に用いられる光学記録ヘッドの光源として、発光ダイ
オードアレイチップを使用することが行なわれており、
この場合には、光学記録ヘッド部分ひいては装置全体の
コンパクト化及び長寿命化等を実現できる利点あるた汐
、広く普及し′ろつあＡｏ 第４図には上記のような目的で使用される発光ダイオー
ドアレイチップの縦断面構造例が模式的に示されている
。この第４図において、１はｍ−Ｖ族化合物半導体であ
る砒化ガリウム（Ｇ ａ Ａ ｓ ）の結晶より成る基
板、２はこの基板１上にエピタキシャル成長により形成
されたＮ型りん化砒化ガリウム（以下、ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘと表示する）より成るエピタキシャル層、３はエピ
タキシャル層２上に形成された窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ、）
膜で、この窒化珪素膜３の拡散窓を通じて前記エピタキ
シャル層２にＰ型不純物である亜鉛（Ｚ ｎ）をアレイ
状に選択拡散してＰ型拡散層４を設けることにより複数
のＰＮ接合を形成し、以て各ＰＮ接合領域部分が発光素
子５となるように構成されている。このようにして複数
個の発光素子５が同一ピッチにて一列状配置となるよう
に形成される。尚、６はＰ側（上面側）に設けられた個
別電極としてのＡ 、を電極膜（アノード）、７は保護
膜としての５ｉ０２膜、８はＮ側（下面側）に設けられ
た共通電極としてのＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕ合金電極膜（
カソード）である。
等に用いられる光学記録ヘッドの光源として、発光ダイ
オードアレイチップを使用することが行なわれており、
この場合には、光学記録ヘッド部分ひいては装置全体の
コンパクト化及び長寿命化等を実現できる利点あるた汐
、広く普及し′ろつあＡｏ 第４図には上記のような目的で使用される発光ダイオー
ドアレイチップの縦断面構造例が模式的に示されている
。この第４図において、１はｍ−Ｖ族化合物半導体であ
る砒化ガリウム（Ｇ ａ Ａ ｓ ）の結晶より成る基
板、２はこの基板１上にエピタキシャル成長により形成
されたＮ型りん化砒化ガリウム（以下、ＧａＡｓ１−ｘ
Ｐｘと表示する）より成るエピタキシャル層、３はエピ
タキシャル層２上に形成された窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ、）
膜で、この窒化珪素膜３の拡散窓を通じて前記エピタキ
シャル層２にＰ型不純物である亜鉛（Ｚ ｎ）をアレイ
状に選択拡散してＰ型拡散層４を設けることにより複数
のＰＮ接合を形成し、以て各ＰＮ接合領域部分が発光素
子５となるように構成されている。このようにして複数
個の発光素子５が同一ピッチにて一列状配置となるよう
に形成される。尚、６はＰ側（上面側）に設けられた個
別電極としてのＡ 、を電極膜（アノード）、７は保護
膜としての５ｉ０２膜、８はＮ側（下面側）に設けられ
た共通電極としてのＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕ合金電極膜（
カソード）である。
この場合、基板１を構成するＧａＡｓ１−ｘＰｘは、禁
制帯幅が小さい直接遷移形の半導体である砒化ガリウム
（Ｇ ａ Ａ ｓ ）と、禁制帯幅が大きい間接遷移形
の半導体であるりん化ガリウム（ＧａＰ）との混晶であ
り、その混晶比Ｘにより前記発光素子５の中心発光波長
が変化する性質を有する。
制帯幅が小さい直接遷移形の半導体である砒化ガリウム
（Ｇ ａ Ａ ｓ ）と、禁制帯幅が大きい間接遷移形
の半導体であるりん化ガリウム（ＧａＰ）との混晶であ
り、その混晶比Ｘにより前記発光素子５の中心発光波長
が変化する性質を有する。
そこで、現状では、ｘ−０，４（中心発光波長λｐは６
５０ｎｍ）からｘ−０，，２（中心発光波長λｐは７４
０ｎｍ）程度の範囲で実用化が進んでいる。
５０ｎｍ）からｘ−０，，２（中心発光波長λｐは７４
０ｎｍ）程度の範囲で実用化が進んでいる。
ところで、−数的に、ＧａＡｓ１−ｘＰ’ｘの混晶比Ｘ
と発光素子の中心発光波長λｐとの関係は第５図のよう
な曲線で示され、上記混晶比Ｘと発光素子の量子効率η
（つまり発光効率）との関係は第６図のような曲線で示
される。これら第５図及び第６図から明らかなように、
発光素子５の発光波長を長波長化することにより発光効
率が改善されるものであり、従って、斯様な発光効率の
改善が進めば発光ダイオードアレイチップとしての光出
力を向上させることができて、特に光学記録ヘッドに適
用した場合には記録速度（プリンタの場合には印字速度
）の向上並びに消費電力の低減を図り得る等の大きなメ
リットが生ずる。このため、現在では、発光素子５の発
光波長の長波長化が検討されており、その中心発光波長
λｐが７４０〜７８０ｎｍ程度のものまで実現されつつ
ある。
と発光素子の中心発光波長λｐとの関係は第５図のよう
な曲線で示され、上記混晶比Ｘと発光素子の量子効率η
（つまり発光効率）との関係は第６図のような曲線で示
される。これら第５図及び第６図から明らかなように、
発光素子５の発光波長を長波長化することにより発光効
率が改善されるものであり、従って、斯様な発光効率の
改善が進めば発光ダイオードアレイチップとしての光出
力を向上させることができて、特に光学記録ヘッドに適
用した場合には記録速度（プリンタの場合には印字速度
）の向上並びに消費電力の低減を図り得る等の大きなメ
リットが生ずる。このため、現在では、発光素子５の発
光波長の長波長化が検討されており、その中心発光波長
λｐが７４０〜７８０ｎｍ程度のものまで実現されつつ
ある。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、上述のように発光ダイオードアレイチップに
おける発光素子５を長波長化した場合には、発光素子５
からの光の透過率が上昇して、その光が周囲の素材結晶
等を透過し易くなるため、発光素子５の周囲に光が漏れ
出る現象を生ずるものである。従って、このような発光
滲み（所謂ライトブリード）を伴う発光ダイオードアレ
イチップを光学記録ヘッドに適用した場合には、その記
録品質（印字品質）の劣化を来たすという問題点が惹起
されるものであり、結果的に前述したような発光効率の
改善のためには、発光素子５を単純に長波長化するだけ
で済まないという事情がある。
おける発光素子５を長波長化した場合には、発光素子５
からの光の透過率が上昇して、その光が周囲の素材結晶
等を透過し易くなるため、発光素子５の周囲に光が漏れ
出る現象を生ずるものである。従って、このような発光
滲み（所謂ライトブリード）を伴う発光ダイオードアレ
イチップを光学記録ヘッドに適用した場合には、その記
録品質（印字品質）の劣化を来たすという問題点が惹起
されるものであり、結果的に前述したような発光効率の
改善のためには、発光素子５を単純に長波長化するだけ
で済まないという事情がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、発光素子からの光を長波長化することによって発
光効率の改善を図ったものでありながら、発光素子周囲
での発光滲みを抑制することができる発光ダイオードア
レイチップを提供するにある。
的は、発光素子からの光を長波長化することによって発
光効率の改善を図ったものでありながら、発光素子周囲
での発光滲みを抑制することができる発光ダイオードア
レイチップを提供するにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の第１の特徴点は、化合物半導体より成る基板上
に複数の発光素子を列状に形成して構成される発光ダイ
オードアレイチップを対象としたものであり、前記発光
素子の発光波長を赤外光領域が含まれるように長波長化
した上で、前記基板上に少なくとも前記発光素子の周縁
部を覆うように赤外光遮断特性を有する遮光膜を形成す
る構成としたものである。また、本発明の第２の特徴点
は、前記基板を■−Ｖ族化合物半導体である砒化ガリウ
ムにより形成し、且つ前記発光素子を上記のような基板
上に形成された砒化がリウムエピタキシャル層を利用し
て形成した点にある。さらに、本発明の第３の特徴点は
、前記基板を■−■族化合物半導体である砒化ガリウム
により形成し、この基板をそのまま利用することにより
前記発光素子を形成した点にある。
に複数の発光素子を列状に形成して構成される発光ダイ
オードアレイチップを対象としたものであり、前記発光
素子の発光波長を赤外光領域が含まれるように長波長化
した上で、前記基板上に少なくとも前記発光素子の周縁
部を覆うように赤外光遮断特性を有する遮光膜を形成す
る構成としたものである。また、本発明の第２の特徴点
は、前記基板を■−Ｖ族化合物半導体である砒化ガリウ
ムにより形成し、且つ前記発光素子を上記のような基板
上に形成された砒化がリウムエピタキシャル層を利用し
て形成した点にある。さらに、本発明の第３の特徴点は
、前記基板を■−■族化合物半導体である砒化ガリウム
により形成し、この基板をそのまま利用することにより
前記発光素子を形成した点にある。
（作用）
発光素子からの光が赤外光領域を含む状態に長波長化さ
れる結果、その発光効率が改善されて光出力が向上する
ようになる。このように発光素子からの光が長波長化さ
れた場合、その発光素子からの光の透過率が高くなって
これが周囲に漏れ出るようになるが、発光素子の周囲に
は赤外光遮断特性を存する遮光膜が設けられているから
、上記のように漏れ出た光が発光滲みの原因となる虞が
なくなる。従って、例えば光学記録ヘッドの光源に適用
した場合には、記録品質の劣化を伴うことなく記録速度
の向上並びに消費電力の低減を図り得るものである。
れる結果、その発光効率が改善されて光出力が向上する
ようになる。このように発光素子からの光が長波長化さ
れた場合、その発光素子からの光の透過率が高くなって
これが周囲に漏れ出るようになるが、発光素子の周囲に
は赤外光遮断特性を存する遮光膜が設けられているから
、上記のように漏れ出た光が発光滲みの原因となる虞が
なくなる。従って、例えば光学記録ヘッドの光源に適用
した場合には、記録品質の劣化を伴うことなく記録速度
の向上並びに消費電力の低減を図り得るものである。
（実施例）
まず、本発明の第１の実施例について第１図及び第２図
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
即ち、１１は■−ｖ族化合物半導体である砒化ガリウム
としての例えばＳｉドープＮ型ＧａＡｓ結晶（キャリア
濃度５ Ｘ １０ ” ａｍ−３）より成る基板で、よ
この基板１１上には、テルル（Ｔｅ） ドープＧ ａ
Ａ ｓ Ｏ，９Ｐ Ｏ，１（キャリア濃度ｌＸ１０ＩＴ
ｃ＠−３）をエピタキシャル成長させて成る砒化ガリ
ウムエピタキシャル層１２が形成されている。
としての例えばＳｉドープＮ型ＧａＡｓ結晶（キャリア
濃度５ Ｘ １０ ” ａｍ−３）より成る基板で、よ
この基板１１上には、テルル（Ｔｅ） ドープＧ ａ
Ａ ｓ Ｏ，９Ｐ Ｏ，１（キャリア濃度ｌＸ１０ＩＴ
ｃ＠−３）をエピタキシャル成長させて成る砒化ガリ
ウムエピタキシャル層１２が形成されている。
１３は基板１１上に所定のプロセスを経ることにより形
成された拡散窓用の５Ｌ３Ｎ４膜で、このＳｉ３Ｎ４膜
１３の拡散窓を通じて前記エピタキシャル層１２にＰ型
不純物であるＺｎをアレイ状に選択拡散してＰ型拡散層
１４を設けることによりＰＮ接合を形成し、以てそのＰ
Ｎ接合領域部分が発光素子１５となるように構成してい
る。このとき、上記発光素子１５は複数個形成されるも
のであり、同一ピッチにて一列状配置となるように設け
られる。そして、基板１１．エピタキシャル層１２等よ
り成るウェーハにおけるＰ側（上面側）に、Ｐ型拡散層
１４に連続する個別電極としてのＡ’／電極膜１６を形
成し、さらに保護膜としての５ｉ０２膜１７を形成して
いる。
成された拡散窓用の５Ｌ３Ｎ４膜で、このＳｉ３Ｎ４膜
１３の拡散窓を通じて前記エピタキシャル層１２にＰ型
不純物であるＺｎをアレイ状に選択拡散してＰ型拡散層
１４を設けることによりＰＮ接合を形成し、以てそのＰ
Ｎ接合領域部分が発光素子１５となるように構成してい
る。このとき、上記発光素子１５は複数個形成されるも
のであり、同一ピッチにて一列状配置となるように設け
られる。そして、基板１１．エピタキシャル層１２等よ
り成るウェーハにおけるＰ側（上面側）に、Ｐ型拡散層
１４に連続する個別電極としてのＡ’／電極膜１６を形
成し、さらに保護膜としての５ｉ０２膜１７を形成して
いる。
この後、ウェーハ上の全体に、例えば赤外光遮断顔料入
りのポリイミド系樹脂を例えば回転塗布機にて均一に塗
布し、且つ斯様に塗布された膜のうち発光素子１５対応
部分並びにＡＺ電極膜１６のワイヤボンディングバット
１６ａ部分をフォトレジスト法により除去１することに
よって、発光素子１５の周縁部を覆った状態の遮光膜１
８を形成している。従って、この遮光膜１８は赤外光遮
断特性を有する。そして、最終的に、基板１１に対し、
ウェーハ厚さが３００μｍとなるような裏面研磨を施し
た上で、この研磨面（Ｎ側面）に共通電極としてのＡｕ
Ｇｅ−Ｎｉ−Ａｕ合金電極膜・１９を形成し、以て発光
ダイオードアレイチップを完成させている。
りのポリイミド系樹脂を例えば回転塗布機にて均一に塗
布し、且つ斯様に塗布された膜のうち発光素子１５対応
部分並びにＡＺ電極膜１６のワイヤボンディングバット
１６ａ部分をフォトレジスト法により除去１することに
よって、発光素子１５の周縁部を覆った状態の遮光膜１
８を形成している。従って、この遮光膜１８は赤外光遮
断特性を有する。そして、最終的に、基板１１に対し、
ウェーハ厚さが３００μｍとなるような裏面研磨を施し
た上で、この研磨面（Ｎ側面）に共通電極としてのＡｕ
Ｇｅ−Ｎｉ−Ａｕ合金電極膜・１９を形成し、以て発光
ダイオードアレイチップを完成させている。
上記した本実施例によれば、発光索子１５を、ＧａＡｓ
とＧａＰとの混晶比が０．１のテルル（Ｔｅ） ドー
プＧ ａ Ａ ｓ Ｏ，９Ｐ Ｏ，１より成るエピタキ
シャル層１２を利用して形成する構成としたので、その
発光索子１５の発光波長が赤外光領域を含んだ状態まで
長波長化される。この結果、発光索子１５の発光効率が
改善されて発光ダイオードアレイチップとしての光出力
が向上するようになる。しかるに、このように発光素子
１５からの光が長波長化された場合、その発光素子１５
からの光に透過率の高い赤外光成分が多く含まれるよう
になってこれが周囲に漏れ出ることがあるが、本実施例
では、発光素子１５の周囲に赤外光遮断特性を有する遮
光膜１８が設けられているから、上記のように漏れ出た
光が発光滲みの原因となる虞がなくなる。従って、本実
施例による発光ダイオードアレイチップを例えば光学記
録ヘッドの光源に適用した場合には、記録品質の劣化を
伴うことなく記録速度の向上並びに消費電力の低減を図
り得るものである。
とＧａＰとの混晶比が０．１のテルル（Ｔｅ） ドー
プＧ ａ Ａ ｓ Ｏ，９Ｐ Ｏ，１より成るエピタキ
シャル層１２を利用して形成する構成としたので、その
発光索子１５の発光波長が赤外光領域を含んだ状態まで
長波長化される。この結果、発光索子１５の発光効率が
改善されて発光ダイオードアレイチップとしての光出力
が向上するようになる。しかるに、このように発光素子
１５からの光が長波長化された場合、その発光素子１５
からの光に透過率の高い赤外光成分が多く含まれるよう
になってこれが周囲に漏れ出ることがあるが、本実施例
では、発光素子１５の周囲に赤外光遮断特性を有する遮
光膜１８が設けられているから、上記のように漏れ出た
光が発光滲みの原因となる虞がなくなる。従って、本実
施例による発光ダイオードアレイチップを例えば光学記
録ヘッドの光源に適用した場合には、記録品質の劣化を
伴うことなく記録速度の向上並びに消費電力の低減を図
り得るものである。
第３図には本発明の第２の実施例が示されており、以下
これについて前記第１の実施例と異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例では、ＳｔドープＮ型ＧａＡｓ
（キャリア濃［５Ｘ １０” ｃｍ−３）より成る基
板２０上に、Ｐ型拡散層２１を直接的に設けることによ
ってＰＮ接合を形成して、この部分を発光素子２２とし
たものであり、他のＡｔ電極膜１６．遮光膜１８等は前
述同様の工程を経て形成されている。このような構成と
した本実施例によれば、発光ダイオードアレイチップと
しての光出力をさらに大きくすることができる。
これについて前記第１の実施例と異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例では、ＳｔドープＮ型ＧａＡｓ
（キャリア濃［５Ｘ １０” ｃｍ−３）より成る基
板２０上に、Ｐ型拡散層２１を直接的に設けることによ
ってＰＮ接合を形成して、この部分を発光素子２２とし
たものであり、他のＡｔ電極膜１６．遮光膜１８等は前
述同様の工程を経て形成されている。このような構成と
した本実施例によれば、発光ダイオードアレイチップと
しての光出力をさらに大きくすることができる。
［発明の効果ゴ
本発明によれば以上の説明によって明らかなように、化
合物半導体より成る基板上に複数の発光素子を列状に形
成して構成される発光ダイオードアレイチップにおいて
、発光素子からの光の長波長化による発光効率の改善及
びこれに伴う光出力の向上を実現できると共に、発光素
子周囲での発光滲みを抑制することができ、以て光学記
録ヘッド等のような高光出力及び滲みのない発光出力を
必要とする用途に好適するという優れた効果を奏するも
のである。
合物半導体より成る基板上に複数の発光素子を列状に形
成して構成される発光ダイオードアレイチップにおいて
、発光素子からの光の長波長化による発光効率の改善及
びこれに伴う光出力の向上を実現できると共に、発光素
子周囲での発光滲みを抑制することができ、以て光学記
録ヘッド等のような高光出力及び滲みのない発光出力を
必要とする用途に好適するという優れた効果を奏するも
のである。
第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は要部の模式的縦断面図、第２図は同要部の平
面図である。第３図は本発明の第２の実施例を示す第１
図相当図である。また、第４図は従来例を説明するため
の第１図相当図、第５図はりん化砒化ガリウムの混晶比
Ｘと発光素子の中心発光波長λｐとの関係を示す特性図
、第６図は上記混晶比Ｘと量子効率λとの関係を示す特
性図である。 図中、１１及び２０は基板、１２はエピタキシャル層、
１４及び２１はＰ型拡散層、１５及び２２は発光素子、
１８は遮光膜を示す。
、第１図は要部の模式的縦断面図、第２図は同要部の平
面図である。第３図は本発明の第２の実施例を示す第１
図相当図である。また、第４図は従来例を説明するため
の第１図相当図、第５図はりん化砒化ガリウムの混晶比
Ｘと発光素子の中心発光波長λｐとの関係を示す特性図
、第６図は上記混晶比Ｘと量子効率λとの関係を示す特
性図である。 図中、１１及び２０は基板、１２はエピタキシャル層、
１４及び２１はＰ型拡散層、１５及び２２は発光素子、
１８は遮光膜を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体より成る基板上に複数の発光素子を列
状に形成して構成される発光ダイオードアレイチップに
おいて、前記発光素子の発光波長を赤外光領域が含まれ
るように長波長化すると共に、前記基板上に少なくとも
前記発光素子の周縁部を覆うように赤外光遮断特性を有
する遮光膜を形成したことを特徴とする発光ダイオード
アレイチップ。 ２、基板はIII−Ｖ族化合物半導体である砒化ガリウム
により形成され、発光素子は前記基板上に形成された砒
化ガリウムエピタキシャル層を利用して形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードアレイ
チップ。 ３、基板はIII−Ｖ族化合物半導体である砒化ガリウム
により形成され、発光素子は前記基板をそのまま利用す
ることにより形成されていることを特徴とする請求項１
記載の発光ダイオードアレイチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63005408A JPH01184879A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 発光ダイオードアレイチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63005408A JPH01184879A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 発光ダイオードアレイチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01184879A true JPH01184879A (ja) | 1989-07-24 |
Family
ID=11610320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63005408A Pending JPH01184879A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 発光ダイオードアレイチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01184879A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081991B2 (en) * | 2003-03-14 | 2006-07-25 | Rockwell Collins, Inc. | Dye-based filter |
| JP2018191293A (ja) * | 2016-03-01 | 2018-11-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 適応光源 |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63005408A patent/JPH01184879A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7081991B2 (en) * | 2003-03-14 | 2006-07-25 | Rockwell Collins, Inc. | Dye-based filter |
| US11803104B2 (en) | 2015-11-10 | 2023-10-31 | Lumileds Llc | Adaptive light source |
| JP2018191293A (ja) * | 2016-03-01 | 2018-11-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 適応光源 |
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