JPH02271682A - 面発光ダイオードアレイ - Google Patents
面発光ダイオードアレイInfo
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- JPH02271682A JPH02271682A JP1094547A JP9454789A JPH02271682A JP H02271682 A JPH02271682 A JP H02271682A JP 1094547 A JP1094547 A JP 1094547A JP 9454789 A JP9454789 A JP 9454789A JP H02271682 A JPH02271682 A JP H02271682A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は光通信の光源などに用いる面発光ダイオードア
レイに関する。
レイに関する。
（従来の技術）
面発光ダイオードアレイはアイイーイージャーナル オ
ブ ライトウェーブ テクノロジ（ＩＥＥＥ、Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ）ＬＴ−５の８（１９８７，８，８）の１１１８〜
１１２２ページに記載されている。
ブ ライトウェーブ テクノロジ（ＩＥＥＥ、Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ）ＬＴ−５の８（１９８７，８，８）の１１１８〜
１１２２ページに記載されている。
（発明が解決しようとする課題）
従来の面発光ダイオードアレイは、通常の面発光ダイオ
ードと同様に第−及び第二の導電型の電極が基板の両側
に対向して形成され、一方はヒートシンクに融着材を介
して融着され、片方はボンディングワイヤにより配線さ
れていた。
ードと同様に第−及び第二の導電型の電極が基板の両側
に対向して形成され、一方はヒートシンクに融着材を介
して融着され、片方はボンディングワイヤにより配線さ
れていた。
光通信用の面発光ダイオードアレイでは多数の発光ダイ
オード（ＬＥＤ）とファイバを結合して用いられる。Ｌ
ＥＤ発光部とファイバの位置合わせの際、ボンディング
ワイヤは障害となり、結合精度の低下によってファイバ
結合光出力が低下する。従って、ボンディング工程をな
くすことが面発光ダイオードアレイでは必要である。
オード（ＬＥＤ）とファイバを結合して用いられる。Ｌ
ＥＤ発光部とファイバの位置合わせの際、ボンディング
ワイヤは障害となり、結合精度の低下によってファイバ
結合光出力が低下する。従って、ボンディング工程をな
くすことが面発光ダイオードアレイでは必要である。
また従来例ではｎ型電極が共通であるため、用いる電源
回路が制限され、ＬＥＤの高速化や回路のＩＣ化におい
て障害となることがあった。従って、ｐ型、ｎ型電極を
それぞれ独立に形成することにより駆動回路に応じて自
由な配線可能なＬＥＤアレイが望まれる。
回路が制限され、ＬＥＤの高速化や回路のＩＣ化におい
て障害となることがあった。従って、ｐ型、ｎ型電極を
それぞれ独立に形成することにより駆動回路に応じて自
由な配線可能なＬＥＤアレイが望まれる。
（課題を解決するための手段）
本発明の発光ダイオードアレイは半絶縁性半導体基板上
に形成されたｐｎ接合をもつダブルヘテロ構造の面発光
ダイオードアレイにおいて、発光部が円形メサをなしか
つそのアレイの各発光ダイオードの円形メサ上に形成さ
れた第一の導電型の電極がそれぞれ分離され、電気的に
独立であることと、前記基板上に形成されたバッファ層
の一部の上に第二の導電型の電極が形成されていること
と、そのアレイの各発光ダイオードの間に前記基板まで
、到達する溝が形成されていることによって各発光ダイ
オードの第二の導電型の電極が電気的に独立であること
を特徴とする。
に形成されたｐｎ接合をもつダブルヘテロ構造の面発光
ダイオードアレイにおいて、発光部が円形メサをなしか
つそのアレイの各発光ダイオードの円形メサ上に形成さ
れた第一の導電型の電極がそれぞれ分離され、電気的に
独立であることと、前記基板上に形成されたバッファ層
の一部の上に第二の導電型の電極が形成されていること
と、そのアレイの各発光ダイオードの間に前記基板まで
、到達する溝が形成されていることによって各発光ダイ
オードの第二の導電型の電極が電気的に独立であること
を特徴とする。
また、面発光ダイオードアレイの発光部が直径３０〜１
０ｐｒｒｉの円形メサであり、第二の導電型の電極円形
メサの距離が２００μｍ以下であり、第二の導電型のバ
ッファ層の厚みが２μｍ以上であり、そのバッ′ファ層
のキャリア密度がＩ Ｘ １０１１０ｌ８以上であるこ
とを特徴とする。
０ｐｒｒｉの円形メサであり、第二の導電型の電極円形
メサの距離が２００μｍ以下であり、第二の導電型のバ
ッファ層の厚みが２μｍ以上であり、そのバッ′ファ層
のキャリア密度がＩ Ｘ １０１１０ｌ８以上であるこ
とを特徴とする。
（作用）
本発明の面発光ダイオードアレイは基板の一方の側に、
ｐ及びｎ型電極が共に形成されているので、それらの電
極に位置合わせして、電極パターンを形成したビートシ
ンクに融着することにより、全ての電極が一度に結線で
き、従来のようなＬＥＤアレイの電極へのボンディング
は不要である。ボンディング工程が省けるとともに、フ
ァイバとＬＥＤアレイの結合組立て時にボンディングワ
イヤがないので、位置合わせが効率良く精度良くできる
ので組立て時の歩留まりが５０％程度向上する。また、
ＬＥＤアレイの電極は基板の片側に形成するので製作工
程が簡略化でき、工数を削減できる。
ｐ及びｎ型電極が共に形成されているので、それらの電
極に位置合わせして、電極パターンを形成したビートシ
ンクに融着することにより、全ての電極が一度に結線で
き、従来のようなＬＥＤアレイの電極へのボンディング
は不要である。ボンディング工程が省けるとともに、フ
ァイバとＬＥＤアレイの結合組立て時にボンディングワ
イヤがないので、位置合わせが効率良く精度良くできる
ので組立て時の歩留まりが５０％程度向上する。また、
ＬＥＤアレイの電極は基板の片側に形成するので製作工
程が簡略化でき、工数を削減できる。
また本発明のＬＥＤアレイでは、発光部となる円形メサ
上の第一の導電型の電極の分離と、半絶縁性基板を用い
、各ＬＥＤ間に基板まで到達する溝の形成による第二の
導電型の電極間の電気的分離によって、各ＬＥＤの電極
がそれぞれ電気的に独立である。従って用いる電源回路
に応じて、ｐ型共通、ｎ型共通あるいはｐ、ｎ全て独立
のいかなる場合にも用いることができる。例えば、ＬＥ
Ｄの高速化や駆動回路の集積化等の目的に応じて自由に
配線できる利点がある。また基板を半絶縁性基板とした
ことと各ＬＥＤの電極の電気的分離により°、ＬＥＤ間
の電気的クロストークがなくなり、電流経路が特定の領
域に限られるため、寄生容量を低減でき、ＬＥＤの変調
特性も向上する。
上の第一の導電型の電極の分離と、半絶縁性基板を用い
、各ＬＥＤ間に基板まで到達する溝の形成による第二の
導電型の電極間の電気的分離によって、各ＬＥＤの電極
がそれぞれ電気的に独立である。従って用いる電源回路
に応じて、ｐ型共通、ｎ型共通あるいはｐ、ｎ全て独立
のいかなる場合にも用いることができる。例えば、ＬＥ
Ｄの高速化や駆動回路の集積化等の目的に応じて自由に
配線できる利点がある。また基板を半絶縁性基板とした
ことと各ＬＥＤの電極の電気的分離により°、ＬＥＤ間
の電気的クロストークがなくなり、電流経路が特定の領
域に限られるため、寄生容量を低減でき、ＬＥＤの変調
特性も向上する。
（実施例）
本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。第１図
、第２図はそれぞれ本発明の面発光ダイオードアレイの
構造断面図と平面図であり第１図（ａＸｂ）はそれぞれ
第２図でのＡ−Ａ’、 Ｂ−Ｂ’での断面図である。
、第２図はそれぞれ本発明の面発光ダイオードアレイの
構造断面図と平面図であり第１図（ａＸｂ）はそれぞれ
第２図でのＡ−Ａ’、 Ｂ−Ｂ’での断面図である。
本発明のＬＥＤアレイの製造方法を第１図及び第２図を
用いて述べる。半絶縁性ＩｎＰ半導体基板１（抵抗率１
０６Ωｃｍ以上）上に、結晶成長によって厚さ５μｍ。
用いて述べる。半絶縁性ＩｎＰ半導体基板１（抵抗率１
０６Ωｃｍ以上）上に、結晶成長によって厚さ５μｍ。
キャリア密度２Ｘ１０１８ｃｍ−３のｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層２、厚さ１．５〜０．５μｍ、アンドープ型又はキ
ャリア密度的１×１１９ｃｍ−３のｐ型のＩｎＧａＡｓ
Ｐ（バンドギャップにオ「当する波長λｇ＝１．３μｍ
）活性層３、厚さ１μｍキャリア密度１〜２Ｘ１０ ａ
ｍ のｐ型ＩｎＰクラッド層４、厚さｌμｍキャリア
密度約１刈０１９ｃｍ−３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ
＝ １．０〜１．２μｍ）コンタクト層５を形成した。
ァ層２、厚さ１．５〜０．５μｍ、アンドープ型又はキ
ャリア密度的１×１１９ｃｍ−３のｐ型のＩｎＧａＡｓ
Ｐ（バンドギャップにオ「当する波長λｇ＝１．３μｍ
）活性層３、厚さ１μｍキャリア密度１〜２Ｘ１０ ａ
ｍ のｐ型ＩｎＰクラッド層４、厚さｌμｍキャリア
密度約１刈０１９ｃｍ−３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ
＝ １．０〜１．２μｍ）コンタクト層５を形成した。
次にフォトレジスト法を用いてエツチングマスクを形成
し、臭素・メタノールを含む液でエツチングすることに
より、半導体基板１まで到達する幅２０μｍのストライ
プ状の溝８を形成した。次にフォトレジスト法を用いて
マスクを形成し臭素・メタノールを含む液でエツチング
し、外径４０μｍ内径２０μｍ（１０〜３０μｍでよい
）の同心円状の溝７と縦、横、約７０μｍの矩形の溝９
を形成した。溝７及び溝９は活性層３を貫通し、バッフ
ァ層２に達するまでエツチングした。溝７によって形成
される直径２０μｍの円形メサ６の活性層３が発光部と
なる。この円形メサ６と溝９の距離は２００μｍとした
。
し、臭素・メタノールを含む液でエツチングすることに
より、半導体基板１まで到達する幅２０μｍのストライ
プ状の溝８を形成した。次にフォトレジスト法を用いて
マスクを形成し臭素・メタノールを含む液でエツチング
し、外径４０μｍ内径２０μｍ（１０〜３０μｍでよい
）の同心円状の溝７と縦、横、約７０μｍの矩形の溝９
を形成した。溝７及び溝９は活性層３を貫通し、バッフ
ァ層２に達するまでエツチングした。溝７によって形成
される直径２０μｍの円形メサ６の活性層３が発光部と
なる。この円形メサ６と溝９の距離は２００μｍとした
。
次に絶縁膜１０具体的には、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）
を厚さ０．２１１ｍＣＶＤ法により成長し、フォトリソ
グラフィにより、円形メサ６の上と溝９の底部のみＳｉ
Ｎ膜を除去した。次に、チタン（Ｔｉ）、白金（ｐｔ）
、金（Ａｕ）を蒸着法により形成し、電極を形成した。
を厚さ０．２１１ｍＣＶＤ法により成長し、フォトリソ
グラフィにより、円形メサ６の上と溝９の底部のみＳｉ
Ｎ膜を除去した。次に、チタン（Ｔｉ）、白金（ｐｔ）
、金（Ａｕ）を蒸着法により形成し、電極を形成した。
次に表面にフォトレジストのマスクパターンを形成し、
円形メサ６を含む部分と溝９を含む部分の上におよそ１
１００ｐ角で厚さ１０μｍの金の金属メツキ１３を形成
した。次に、金属メツキ１３を形成しなかった部分のＴ
ｉ、 Ｐｔ、 Ａｕ電極をエツチングにより除去した。
円形メサ６を含む部分と溝９を含む部分の上におよそ１
１００ｐ角で厚さ１０μｍの金の金属メツキ１３を形成
した。次に、金属メツキ１３を形成しなかった部分のＴ
ｉ、 Ｐｔ、 Ａｕ電極をエツチングにより除去した。
このようにしてｐ型用となる第一の導電型の電極１１と
ｎ型用となる第二の導電型の電極１２がそれぞれ分離し
て形成された。金属メツキ１３はヒートシンクへの融着
を容易にするため形成した。次に基板１上にＳｉＮの無
反射膜１４を形成し、円形メサ６の発光部からの光が外
部に効率良くとり出せるようにした。
ｎ型用となる第二の導電型の電極１２がそれぞれ分離し
て形成された。金属メツキ１３はヒートシンクへの融着
を容易にするため形成した。次に基板１上にＳｉＮの無
反射膜１４を形成し、円形メサ６の発光部からの光が外
部に効率良くとり出せるようにした。
１５で示した矢印が光の出射方向を表す。ＬＥＤとＬＥ
Ｄの間隔は２５０μｍとし、ＬＥＤの数１０個のＬＥＤ
アレイとした。このようにして本発明の面発光ダイオー
ドアレイが完成した。
Ｄの間隔は２５０μｍとし、ＬＥＤの数１０個のＬＥＤ
アレイとした。このようにして本発明の面発光ダイオー
ドアレイが完成した。
本実施例ではバッファ層２をｎ型、クラッド層４、コン
タクト層５をｐ型としたが、バッファ層２がｐ型、クラ
ッド層４、コンタクト層５をｎ型としても゛良い。この
場合第一、第二の導電型電極、１１．１２がそれぞれｎ
型、ｐ型となる。本実施例では材料としてＩｎＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰを用いたが他（７）ＩＩＩ−Ｖ族材料を用い
ても同様の効果がある。
タクト層５をｐ型としたが、バッファ層２がｐ型、クラ
ッド層４、コンタクト層５をｎ型としても゛良い。この
場合第一、第二の導電型電極、１１．１２がそれぞれｎ
型、ｐ型となる。本実施例では材料としてＩｎＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰを用いたが他（７）ＩＩＩ−Ｖ族材料を用い
ても同様の効果がある。
本実施例によって作製したＬＥＤアレイは各電極が独立
しているので各ＬＥＤが独立駆動できる。
しているので各ＬＥＤが独立駆動できる。
またＬＥＤアレイの電極１工、工２が基板ｌの片側に形
成されているので製作工程が効率化できかつそのまま電
極パターンを形成したヒートシンクを用いて融着するだ
けで、各電極が電気的に配線できる。従来のような、ポ
ンディングワイヤは不必要となるため、製造工程が簡略
となるとともに、各ＬＥＤとファイバーとの光学的位置
合わせが容易となり、効率良く、精度良く結合すること
ができる。これにより歩留まりが５０％向上し、またコ
ア径６２．５μｍのマルチモードファイバーへの結合光
出力は５０ｍＡ動作時で１００μＷと特性も良好であっ
た。
成されているので製作工程が効率化できかつそのまま電
極パターンを形成したヒートシンクを用いて融着するだ
けで、各電極が電気的に配線できる。従来のような、ポ
ンディングワイヤは不必要となるため、製造工程が簡略
となるとともに、各ＬＥＤとファイバーとの光学的位置
合わせが容易となり、効率良く、精度良く結合すること
ができる。これにより歩留まりが５０％向上し、またコ
ア径６２．５μｍのマルチモードファイバーへの結合光
出力は５０ｍＡ動作時で１００μＷと特性も良好であっ
た。
また半絶縁性基板１を用いたことと、各ＬＥＤ間を分離
した溝８により、電流経路が限定されている。
した溝８により、電流経路が限定されている。
つまり、バッファ層２での電流法がりがなく、円形メサ
６と溝９の底部の第二の導電型の電極１２を結ぶ領域が
電流経路となる。従って、寄生容量が小さくなり、ＬＥ
Ｄの高速動作に有利である。
６と溝９の底部の第二の導電型の電極１２を結ぶ領域が
電流経路となる。従って、寄生容量が小さくなり、ＬＥ
Ｄの高速動作に有利である。
また各ＬＥＤの電極が電気的に独立しているので用いる
駆動回路に応じて、ｐ型共通、ｎ型共通、ｐ、ｎ型とも
独立のいずれの駆動方式でも使うことができる。駆動回
路の集積化、高速化等の目的に応じて、自由に配線でき
る利点があり、容易に特性の向上を図ることができる。
駆動回路に応じて、ｐ型共通、ｎ型共通、ｐ、ｎ型とも
独立のいずれの駆動方式でも使うことができる。駆動回
路の集積化、高速化等の目的に応じて、自由に配線でき
る利点があり、容易に特性の向上を図ることができる。
本発明の面発光ダイオードアレイでは、円形メサ６の径
はファイバーとの結合効率を考えると３０〜１０μｍが
望ましい。またバッファ層２の厚さは２μｍ以上で、キ
ャリア密度Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ−３以上で円形メサ６
と第二の導電型の電極１２の距離は２００μｍ以下が望
ましい。これは電流経路のバッファ層２での抵抗が大き
くなると、素子抵抗が大きくなり、ＬＥＤの特性が劣化
するからである。本実施例ではバッファ層２での抵抗は
１オーム（Ω）程度であり、実用上問題なかった。
はファイバーとの結合効率を考えると３０〜１０μｍが
望ましい。またバッファ層２の厚さは２μｍ以上で、キ
ャリア密度Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ−３以上で円形メサ６
と第二の導電型の電極１２の距離は２００μｍ以下が望
ましい。これは電流経路のバッファ層２での抵抗が大き
くなると、素子抵抗が大きくなり、ＬＥＤの特性が劣化
するからである。本実施例ではバッファ層２での抵抗は
１オーム（Ω）程度であり、実用上問題なかった。
（発明の効果）
本発明によれば歩留まりが良く高性能なＬＥＤアレイが
得られる。また駆動回路に応じて自由な駆動方式を選ぶ
ことができ、適用範囲の広いＬＥＤアレイが得られる。
得られる。また駆動回路に応じて自由な駆動方式を選ぶ
ことができ、適用範囲の広いＬＥＤアレイが得られる。
第１図（ａ）、（ｂ）、第２図はそれぞれ本発明の面発
光ダイオードアレイの構造断面図と平面図を示す。第１
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２図でのＡ−Ａ’、 Ｂ
−Ｂ’での断面図である。 各図において １・・・半導体基板、２・・・バッファ層、３・・・活
性層、４・・・クラッド層、５・・・コンタクト層、６
・・・円形メサ、７０．・溝、８・・・溝、９・・・溝
、１０・・・絶縁膜、１１・・・第一の導電型の電極、
１２−０．第二の導電型の電極、１３・・・金属メツキ
、１４・・・無反射膜、１５・・・光の出射方向である
。
光ダイオードアレイの構造断面図と平面図を示す。第１
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２図でのＡ−Ａ’、 Ｂ
−Ｂ’での断面図である。 各図において １・・・半導体基板、２・・・バッファ層、３・・・活
性層、４・・・クラッド層、５・・・コンタクト層、６
・・・円形メサ、７０．・溝、８・・・溝、９・・・溝
、１０・・・絶縁膜、１１・・・第一の導電型の電極、
１２−０．第二の導電型の電極、１３・・・金属メツキ
、１４・・・無反射膜、１５・・・光の出射方向である
。
Claims (2)
- （１）半絶縁性半導体基板上に形成されたｐｎ接合をも
つダブルヘテロ構造の面発光ダイオードアレイにおいて
、発光部が円形メサをなしかつそのアレイの各発光ダイ
オードの円形メサ上に第一の導電型の電極がそれぞれ分
離されて電気的に独立に形成されており、前記基板上に
形成されたバッファ層の一部の上に第二の導電型の電極
が形成されていることと、そのアレイの各発光ダイオー
ドの間に前記基板まで到達する溝が形成されていること
によって各発光ダイオードの第二の導電型の電極が電気
的に独立であることを特徴とする面発光ダイオードアレ
イ。 - （２）面発光ダイオードアレイの発光部が直径３０〜１
０μｍの円形メサであり、第二の導電型の電極と円形メ
サの距離が２００μｍ以下であり、第二の導電型のバッ
ファ層の厚みが２μｍ以上であり、そのバッファ層のキ
ャリア密度が １×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上であることを特徴と
する請求範囲第一項記載の面発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094547A JPH02271682A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 面発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094547A JPH02271682A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 面発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02271682A true JPH02271682A (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=14113337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1094547A Pending JPH02271682A (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 面発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02271682A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701321A (en) * | 1995-04-28 | 1997-12-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing short wavelength light |
| JPH10294493A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 半導体発光デバイス |
| JP2010522440A (ja) * | 2007-03-22 | 2010-07-01 | ハンソル・エルシーディー・インコーポレーテッド | 二重構造を有するｌｅｄ及びそのｌｅｄの駆動装置 |
-
1989
- 1989-04-13 JP JP1094547A patent/JPH02271682A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701321A (en) * | 1995-04-28 | 1997-12-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing short wavelength light |
| JPH10294493A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 半導体発光デバイス |
| JP2010522440A (ja) * | 2007-03-22 | 2010-07-01 | ハンソル・エルシーディー・インコーポレーテッド | 二重構造を有するｌｅｄ及びそのｌｅｄの駆動装置 |
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