JPH04343484A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードアレイInfo
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- JPH04343484A JPH04343484A JP3116132A JP11613291A JPH04343484A JP H04343484 A JPH04343484 A JP H04343484A JP 3116132 A JP3116132 A JP 3116132A JP 11613291 A JP11613291 A JP 11613291A JP H04343484 A JPH04343484 A JP H04343484A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオードアレイ、
特に光学プリンタの光源などに用いられる発光ダイオー
ドアレイの光取出し効率の改善に関する。
特に光学プリンタの光源などに用いられる発光ダイオー
ドアレイの光取出し効率の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報の出力装置としてのプリンタ
の高速、高密度化の要求が益々高まっており、このよう
な要求に応えるプリンタとしてレーザプリンタやＬＥＤ
プリンタが知られている。レーザプリンタでは光の走査
にポリゴンミラーなどの機械的な回転機構を必要とする
が、ＬＥＤプリンタでは発光ダイオードアレイの各発光
ダイオード（以下発光エレメントと言う）を電気的に制
御して印字を行うことができ、機械的な動作部がほとん
どないためレーザプリンタに比べて小型化、高信頼化か
つ高速化が可能となっている。図８にはＬＥＤプリンタ
の光源として用いられている従来の発光ダイオードアレ
イの断面模式図が示されている。なお、図においては簡
略化のため２個の発光エレメントのみ示されている。ｎ
−ＧａＡｓ基板８１上にｎ−ＧａＡｓＰ層（約８０μｍ
厚）がＶＰＥ（Ｖａｐｅｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ：ベーパーフェーズエピタクシー）法により積層され
、ＳｉＮｘ膜８３をマスクとしてＺｎ拡散（深さ約１．
５μｍ）を行いＺｎ拡散領域８４を島状に形成する。こ
のＺｎ拡散領域８４とｎ−ＧａＡｓＰ層８２との界面が
ｐ−ｎ接合を形成し発光領域となる。その後、ｐ−電極
８５及びｎ−電極８６を蒸着、アロイ処理しＳｉＮｘ膜
で無反射コート膜８７を形成する。最後に、発光エレメ
ントから離れた領域でＳｉＮｘ膜を除去してｐ−電極８
５のボンディングパッドを形成して図示された発光ダイ
オードアレイは構成される。
の高速、高密度化の要求が益々高まっており、このよう
な要求に応えるプリンタとしてレーザプリンタやＬＥＤ
プリンタが知られている。レーザプリンタでは光の走査
にポリゴンミラーなどの機械的な回転機構を必要とする
が、ＬＥＤプリンタでは発光ダイオードアレイの各発光
ダイオード（以下発光エレメントと言う）を電気的に制
御して印字を行うことができ、機械的な動作部がほとん
どないためレーザプリンタに比べて小型化、高信頼化か
つ高速化が可能となっている。図８にはＬＥＤプリンタ
の光源として用いられている従来の発光ダイオードアレ
イの断面模式図が示されている。なお、図においては簡
略化のため２個の発光エレメントのみ示されている。ｎ
−ＧａＡｓ基板８１上にｎ−ＧａＡｓＰ層（約８０μｍ
厚）がＶＰＥ（Ｖａｐｅｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ：ベーパーフェーズエピタクシー）法により積層され
、ＳｉＮｘ膜８３をマスクとしてＺｎ拡散（深さ約１．
５μｍ）を行いＺｎ拡散領域８４を島状に形成する。こ
のＺｎ拡散領域８４とｎ−ＧａＡｓＰ層８２との界面が
ｐ−ｎ接合を形成し発光領域となる。その後、ｐ−電極
８５及びｎ−電極８６を蒸着、アロイ処理しＳｉＮｘ膜
で無反射コート膜８７を形成する。最後に、発光エレメ
ントから離れた領域でＳｉＮｘ膜を除去してｐ−電極８
５のボンディングパッドを形成して図示された発光ダイ
オードアレイは構成される。
【０００３】一般に、プリンタの光源として用いられる
発光ダイオードアレイには高発光効率及び発光強度の均
一性が求められている。図８に示されたこの従来の発光
ダイオードアレイにおいてはＧａＡｓＰ層の自己吸収係
数が大きく、またＧａＡｓＰはｎ−ＧａＡｓ基板に格子
整合しないため高密度の格子欠陥を含んでおり、また材
料自体の発光効率が低くその不均一性も大きいという問
題があった。さらに、ｐ−ｎホモ接合であるため、発光
効率の観点からは光源として最適とは言えない問題があ
った。また、発光エレメント内の発光強度は電極からの
距離に比例して低下するため、印字のエッジのぼけなど
が生じてしまう問題があった。
発光ダイオードアレイには高発光効率及び発光強度の均
一性が求められている。図８に示されたこの従来の発光
ダイオードアレイにおいてはＧａＡｓＰ層の自己吸収係
数が大きく、またＧａＡｓＰはｎ−ＧａＡｓ基板に格子
整合しないため高密度の格子欠陥を含んでおり、また材
料自体の発光効率が低くその不均一性も大きいという問
題があった。さらに、ｐ−ｎホモ接合であるため、発光
効率の観点からは光源として最適とは言えない問題があ
った。また、発光エレメント内の発光強度は電極からの
距離に比例して低下するため、印字のエッジのぼけなど
が生じてしまう問題があった。
【０００４】このような従来のＧａＡｓＰ発光ダイオー
ドアレイの問題点を解消するため、図９に示されるよう
なＡｌＧａＡｓ系シングルヘテロ接合発光ダイオードア
レイが開発されている。図において、ｐ−ＧａＡｓ基板
９１上にｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層９２（１０μ
ｍ厚、Ｚｎ＝５×１０１７ｃｍ−３）、ｎ−Ａｌｙ Ｇ
ａ１−ｙ Ａｓ層９３（５μｍ厚、Ｔｅ＝８×１０１７
ｃｍ−３）、ｎ＋ −ＧａＡｓ層９４（０．１μｍ厚、
Ｓｎ＝５×１０１８ｃｍ−３）を順次ＬＰＥ（Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：リキッドフェーズ
エピタクシー）法により成長する。ここで、Ａｌの組成
は発光波長約７２０ｎｍの場合でｘ＝０．２、ｙ＝０．
５に設定されている。
ドアレイの問題点を解消するため、図９に示されるよう
なＡｌＧａＡｓ系シングルヘテロ接合発光ダイオードア
レイが開発されている。図において、ｐ−ＧａＡｓ基板
９１上にｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ層９２（１０μ
ｍ厚、Ｚｎ＝５×１０１７ｃｍ−３）、ｎ−Ａｌｙ Ｇ
ａ１−ｙ Ａｓ層９３（５μｍ厚、Ｔｅ＝８×１０１７
ｃｍ−３）、ｎ＋ −ＧａＡｓ層９４（０．１μｍ厚、
Ｓｎ＝５×１０１８ｃｍ−３）を順次ＬＰＥ（Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：リキッドフェーズ
エピタクシー）法により成長する。ここで、Ａｌの組成
は発光波長約７２０ｎｍの場合でｘ＝０．２、ｙ＝０．
５に設定されている。
【０００５】ＬＰＥ成長の後、ｎ−電極９５及びｐ−電
極９７を蒸着形成しアロイを行う。次に、フォトリソグ
ラフィーとプラズマエッチングによりｎ−電極９５を必
要な部分を除きエッチングする。この際、ｎ−電極９５
は完全に除去し、またｎ＋ −ＧａＡｓ層９４が多少エ
ッチングされても良い。そして、ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２
Ｏ２ ＝１：１０を用いた化学エッチングによりｎ−電
極９５の下部を除いたｎ＋ −ＧａＡｓ層９４を選択的
に除去する。
極９７を蒸着形成しアロイを行う。次に、フォトリソグ
ラフィーとプラズマエッチングによりｎ−電極９５を必
要な部分を除きエッチングする。この際、ｎ−電極９５
は完全に除去し、またｎ＋ −ＧａＡｓ層９４が多少エ
ッチングされても良い。そして、ＮＨ４ ＯＨ：Ｈ２
Ｏ２ ＝１：１０を用いた化学エッチングによりｎ−電
極９５の下部を除いたｎ＋ −ＧａＡｓ層９４を選択的
に除去する。
【０００６】ｎ−電極９５形成用のフォトレジストを除
去した後、Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝
１：２：４０を用いた化学エッチングにより発光エレメ
ント以外のＡｌＧａＡｓ層をｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層９２に１μｍ程度入るまで除去してメサ形状の発
光領域を形成する。このメサ形状は通常電極引出し側が
順メサ方向になるように、基板方位を考慮して作成され
る。このとき、電極取出し側でない方向は逆メサの形状
となる。次に、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ケミカルベーパデポ
ジション）法によりＳｉＮｘの無反射コート膜９６形成
し、アロイを行い最終的にオーミック接点を形成して図
９に示される発光ダイオードアレイが構成される。
去した後、Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏ＝
１：２：４０を用いた化学エッチングにより発光エレメ
ント以外のＡｌＧａＡｓ層をｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層９２に１μｍ程度入るまで除去してメサ形状の発
光領域を形成する。このメサ形状は通常電極引出し側が
順メサ方向になるように、基板方位を考慮して作成され
る。このとき、電極取出し側でない方向は逆メサの形状
となる。次に、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ケミカルベーパデポ
ジション）法によりＳｉＮｘの無反射コート膜９６形成
し、アロイを行い最終的にオーミック接点を形成して図
９に示される発光ダイオードアレイが構成される。
【０００７】この発光ダイオードアレイは単体の高輝度
ＬＥＤ素子で用いられている構造をそのままアレイ化し
たものであり、発光層であるｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層９２からの光エネルギーに対して透明な窓となる
ｎ−Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層９３を用いて自己吸収
による光の取出し効率の低下を防止し、結晶性に優れた
成長整合を用いると共にヘテロ接合によりキャリア注入
効率を向上して全体の外部光取出し効率を図８に示され
た発光ダイオードアレイに比べて数倍以上に向上されて
いる。
ＬＥＤ素子で用いられている構造をそのままアレイ化し
たものであり、発光層であるｐ−Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ
Ａｓ層９２からの光エネルギーに対して透明な窓となる
ｎ−Ａｌｙ Ｇａ１−ｙ Ａｓ層９３を用いて自己吸収
による光の取出し効率の低下を防止し、結晶性に優れた
成長整合を用いると共にヘテロ接合によりキャリア注入
効率を向上して全体の外部光取出し効率を図８に示され
た発光ダイオードアレイに比べて数倍以上に向上されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＥＤ
の場合にはレーザのようなコヒーレントな光と違い発生
した光には方向性はなく全方向に放射される。このため
、発光層で生じた光のうち基板方向へ向った光は吸収さ
れてしまい外部に取り出されず損失となってしまう問題
があった。また、横方向に向った光はメサ斜面に到達す
るが、この斜面で散乱あるいは吸収されて消失してしま
うためＬＥＤ表面に向った光のみが外部に取り出される
ため光取出し効率は数％以下と極めて低い問題があった
。
の場合にはレーザのようなコヒーレントな光と違い発生
した光には方向性はなく全方向に放射される。このため
、発光層で生じた光のうち基板方向へ向った光は吸収さ
れてしまい外部に取り出されず損失となってしまう問題
があった。また、横方向に向った光はメサ斜面に到達す
るが、この斜面で散乱あるいは吸収されて消失してしま
うためＬＥＤ表面に向った光のみが外部に取り出される
ため光取出し効率は数％以下と極めて低い問題があった
。
【０００９】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は高光取出し効率及び発
光エレメント内の発光強度分布の均一性が高い発光ダイ
オードアレイを提供することにある。
なされたものであり、その目的は高光取出し効率及び発
光エレメント内の発光強度分布の均一性が高い発光ダイ
オードアレイを提供することにある。
【００１０】
【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は、発光ダイオ
ードアレイを構成する各発光ダイオードがエッチングに
より逆メサ形状に分離形成され、逆メサ形状の斜面部に
は発光層である活性層に対してほぼ４５°の角度をなす
ミラー面が形成され、活性層からの光を逆メサ形状のミ
ラー面で反射することを特徴とする。
に、本発明に係る発光ダイオードアレイは、発光ダイオ
ードアレイを構成する各発光ダイオードがエッチングに
より逆メサ形状に分離形成され、逆メサ形状の斜面部に
は発光層である活性層に対してほぼ４５°の角度をなす
ミラー面が形成され、活性層からの光を逆メサ形状のミ
ラー面で反射することを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の発光ダイオードアレイはこのような構
成を有しており、逆メサ形状の斜面を活性層に対してほ
ぼ４５°の角度で形成してミラー面とし発光層から横方
向に広がった光を取出し面方向に反射させて外部光取出
し効率の向上を図るものである。
成を有しており、逆メサ形状の斜面を活性層に対してほ
ぼ４５°の角度で形成してミラー面とし発光層から横方
向に広がった光を取出し面方向に反射させて外部光取出
し効率の向上を図るものである。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る発光ダ
イオードアレイの好適な実施例を説明する。
イオードアレイの好適な実施例を説明する。
【００１３】第１実施例
図３には本発明の第１実施例のＡｌＧａＡｓ系発光ダイ
オードアレイの平面模式図が示されている。なお、簡略
化のため２個の発光エレメントについてのみ図示されて
いる。図において、発光エレメントの発光部１１には電
極１２が形成され、この電極１２と電極パッド１４とは
フィールドスルー１３にて接続されている。図３におけ
るＩ−Ｉ断面が図１に示されており、また図３における
ＩＩ−ＩＩ断面が図２に示されている。図１において、
ｐ−ＧａＡｓ基板２１（Ｚｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）
上にｐ−ＡｌＧａＡｓ発光層２２（１０μｍ厚、Ｚｎ＝
１×１０１８ｃｍ−３）、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層２３（５
μｍ厚、Ｓｉ＝１×１０１８ｃｍ−３）がＬＰＥ法によ
り順次積層される。ＬＰＥ成長の後、全面にプラズマＣ
ＶＤによりＳｉＮｘ絶縁膜を形成し、発光部のＳｉＮｘ
膜のみを残してフォトリソグラフィーとドライエッチン
グにより除去する。残ったＳｉＮｘ膜をマスクとして、
Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏによる化学エ
ッチング及びドライエッチングにより発光エレメント以
外の領域をｐ−ＡｌＧａＡｓ発光層２２が数μｍ程度エ
ッチングされるまでエッチングを行い逆メサの形状を得
る。この時、ｐ−ｎ接合面を逆メサのくびれ部分２４よ
りも上に位置するようにエッチング液の組成及びエッチ
ング深さを調整する。また、ドライエッチング時の基板
の傾きを調整することによりこの逆メサ形状の斜面部分
を発光層に対してほぼ４５°を有するような形状に作成
する。さらに、全面にプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ絶
縁膜２５を形成し、発光部の電極コンタクト部のＳｉＮ
ｘ膜をフォトリソグラフィーとプラズマエッチングによ
り取り除く。さらに、フォトリソグラフィー及び蒸着に
よりｎ−電極２６を形成し、全面にプラズマＣＶＤによ
りＳｉＮｘ絶縁膜２７を形成し、蒸着により基板裏面の
ｐ−電極２８を形成する。最後に、アロイ処理によって
ｎ−電極２６及びｐ−電極２８のオーム接点を形成し、
電極パッド部分のＳｉＮｘ膜をフォトリソグラフィーと
プラズマエッチングにより取り除き電極パッド１４を形
成する。
オードアレイの平面模式図が示されている。なお、簡略
化のため２個の発光エレメントについてのみ図示されて
いる。図において、発光エレメントの発光部１１には電
極１２が形成され、この電極１２と電極パッド１４とは
フィールドスルー１３にて接続されている。図３におけ
るＩ−Ｉ断面が図１に示されており、また図３における
ＩＩ−ＩＩ断面が図２に示されている。図１において、
ｐ−ＧａＡｓ基板２１（Ｚｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）
上にｐ−ＡｌＧａＡｓ発光層２２（１０μｍ厚、Ｚｎ＝
１×１０１８ｃｍ−３）、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層２３（５
μｍ厚、Ｓｉ＝１×１０１８ｃｍ−３）がＬＰＥ法によ
り順次積層される。ＬＰＥ成長の後、全面にプラズマＣ
ＶＤによりＳｉＮｘ絶縁膜を形成し、発光部のＳｉＮｘ
膜のみを残してフォトリソグラフィーとドライエッチン
グにより除去する。残ったＳｉＮｘ膜をマスクとして、
Ｈ２ ＳＯ４ ：Ｈ２ Ｏ２ ：Ｈ２ Ｏによる化学エ
ッチング及びドライエッチングにより発光エレメント以
外の領域をｐ−ＡｌＧａＡｓ発光層２２が数μｍ程度エ
ッチングされるまでエッチングを行い逆メサの形状を得
る。この時、ｐ−ｎ接合面を逆メサのくびれ部分２４よ
りも上に位置するようにエッチング液の組成及びエッチ
ング深さを調整する。また、ドライエッチング時の基板
の傾きを調整することによりこの逆メサ形状の斜面部分
を発光層に対してほぼ４５°を有するような形状に作成
する。さらに、全面にプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ絶
縁膜２５を形成し、発光部の電極コンタクト部のＳｉＮ
ｘ膜をフォトリソグラフィーとプラズマエッチングによ
り取り除く。さらに、フォトリソグラフィー及び蒸着に
よりｎ−電極２６を形成し、全面にプラズマＣＶＤによ
りＳｉＮｘ絶縁膜２７を形成し、蒸着により基板裏面の
ｐ−電極２８を形成する。最後に、アロイ処理によって
ｎ−電極２６及びｐ−電極２８のオーム接点を形成し、
電極パッド部分のＳｉＮｘ膜をフォトリソグラフィーと
プラズマエッチングにより取り除き電極パッド１４を形
成する。
【００１４】本第１実施例の発光ダイオードアレイはこ
のように構成され、発光層から全方位に放射される光の
うち横方向に進む光６７は図６に示されるように逆メサ
形状の斜面に形成された逆メサミラー斜面６６により全
反射され表面方向へ放射されることにより発光効率が向
上される。
のように構成され、発光層から全方位に放射される光の
うち横方向に進む光６７は図６に示されるように逆メサ
形状の斜面に形成された逆メサミラー斜面６６により全
反射され表面方向へ放射されることにより発光効率が向
上される。
【００１５】さらに、横方向に進行する光６７は発光エ
レメントのエッジ部から外部へ放出されるためエッジ部
周辺の放射光が増加することにより発光エレメント内の
光強度分布が均一化される。
レメントのエッジ部から外部へ放出されるためエッジ部
周辺の放射光が増加することにより発光エレメント内の
光強度分布が均一化される。
【００１６】図７には本第１実施例の発光ダイオードア
レイの１個の発光エレメント内での発光強度の空間分布
が示されている。なお、比較のため従来の発光ダイオー
ドアレイの１個の発光エレメントの空間分布も同図に示
されている。図において、従来の発光強度分布７１は発
光エレメント内の電気力線の分布に応じて電極からの距
離が増大するに伴い発光強度が低下していくが、本第１
実施例の発光エレメントにおいてはエッジ周辺部からの
放射光が増大するため従来に比べ発光強度が均一化され
ていることが理解される。
レイの１個の発光エレメント内での発光強度の空間分布
が示されている。なお、比較のため従来の発光ダイオー
ドアレイの１個の発光エレメントの空間分布も同図に示
されている。図において、従来の発光強度分布７１は発
光エレメント内の電気力線の分布に応じて電極からの距
離が増大するに伴い発光強度が低下していくが、本第１
実施例の発光エレメントにおいてはエッジ周辺部からの
放射光が増大するため従来に比べ発光強度が均一化され
ていることが理解される。
【００１７】第２実施例
図４には本第２実施例のＧａＡｓＰ発光ダイオードアレ
イの断面図が示されている。なお、前述の第１実施例と
同様、簡略化のためにこの発光エレメントについてのみ
示されている。
イの断面図が示されている。なお、前述の第１実施例と
同様、簡略化のためにこの発光エレメントについてのみ
示されている。
【００１８】図において、ｎ−ＧａＡｓ基板４１（Ｓｉ
＝１×１０１８ｃｍ−３）上にｎ−ＧａＡｓＰバッファ
層（６０μｍ厚）、ｎ−ＧａＡｓＰ発光層４２（２０μ
ｍ厚）がＶＰＥ法により順次積層される。そして、ｎ−
ＧａＡｓＰ発光層４２に熱拡散によりＺｎをドーピング
しＺｎ拡散層４３を形成する。このＺｎ拡散層４３上に
プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜４４を堆積し、フォト
リソグラフィー及びプラズマエッチングにより発光エレ
メントの窓パターンを作成する。そして、前述の第１実
施例と同様に化学エッチング及びドライエッチングによ
り発光エレメントを逆メサ形状にエッチングし、逆メサ
形状の斜面部にミラー面を形成する。さらに、フォトリ
ソグラフィー及び蒸着によってｐ−電極４５及びｎ−電
極４６を形成し、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜４７
を全面に堆積させてアロイによりオーム接点を形成する
。 最後に、電極パッド部のみのＳｉＮｘ膜をフォトリソグ
ラフィー及びプラズマエッチングにより取り除き電極パ
ッドを形成する。
＝１×１０１８ｃｍ−３）上にｎ−ＧａＡｓＰバッファ
層（６０μｍ厚）、ｎ−ＧａＡｓＰ発光層４２（２０μ
ｍ厚）がＶＰＥ法により順次積層される。そして、ｎ−
ＧａＡｓＰ発光層４２に熱拡散によりＺｎをドーピング
しＺｎ拡散層４３を形成する。このＺｎ拡散層４３上に
プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜４４を堆積し、フォト
リソグラフィー及びプラズマエッチングにより発光エレ
メントの窓パターンを作成する。そして、前述の第１実
施例と同様に化学エッチング及びドライエッチングによ
り発光エレメントを逆メサ形状にエッチングし、逆メサ
形状の斜面部にミラー面を形成する。さらに、フォトリ
ソグラフィー及び蒸着によってｐ−電極４５及びｎ−電
極４６を形成し、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜４７
を全面に堆積させてアロイによりオーム接点を形成する
。 最後に、電極パッド部のみのＳｉＮｘ膜をフォトリソグ
ラフィー及びプラズマエッチングにより取り除き電極パ
ッドを形成する。
【００１９】本第２実施例においても発光層であるＺｎ
拡散層４３の界面と逆メサ形状の斜面はほぼ４５°の角
度をなし、発光層から横方向に進む光を全反射して表面
方向へ放射することにより発光効率が向上する。
拡散層４３の界面と逆メサ形状の斜面はほぼ４５°の角
度をなし、発光層から横方向に進む光を全反射して表面
方向へ放射することにより発光効率が向上する。
【００２０】また、横方向に進行した光はエッジ部周辺
から放射されるため発光エレメント内の光強度分布が均
一化される。
から放射されるため発光エレメント内の光強度分布が均
一化される。
【００２１】第３実施例
図５には本発明の第３実施例のＡｌＧａＡｓダブルヘテ
ロ構造発光ダイオードアレイの断面図が示されている。 なお、前述の第１及び第２実施例と同様簡略化のため２
個の発光エレメントのみ示されている。
ロ構造発光ダイオードアレイの断面図が示されている。 なお、前述の第１及び第２実施例と同様簡略化のため２
個の発光エレメントのみ示されている。
【００２２】図において、ｎ−ＧａＡｓ基板５１（Ｓｉ
＝１×１０１８ｃｍ−３）上にｎ−ＡｌＧａＡｓ発光層
５２（２μｍ厚）、ｐ−ＧａＡｓ発光層５３、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５４、ｐ＋ −ＡｌＧａＡｓコンタ
クト層５５がＬＰＥ法により順次積層される。そして、
プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜５６を堆積し、フォト
リソグラフィー及びプラズマエッチングにより発光エレ
メントの窓パターンを作成する。さらに、前述の第１及
び第２実施例と同様に化学エッチング及びドライエッチ
ングにより発光エレメントを逆メサ形状にエッチングし
その斜面部にミラー面を形成する。そして、フォトリソ
グラフィー及び蒸着によってｎ−電極５７及びｐ−電極
５８を形成し、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜５９を
全面に堆積しアロイによってオーム接点を形成する。最
後に、電極パッドのみのＳｉＮｘ膜をフォトリソグラフ
ィー及びプラズマエッチングにより取り除き、電極パッ
ド部を形成する。
＝１×１０１８ｃｍ−３）上にｎ−ＡｌＧａＡｓ発光層
５２（２μｍ厚）、ｐ−ＧａＡｓ発光層５３、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５４、ｐ＋ −ＡｌＧａＡｓコンタ
クト層５５がＬＰＥ法により順次積層される。そして、
プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜５６を堆積し、フォト
リソグラフィー及びプラズマエッチングにより発光エレ
メントの窓パターンを作成する。さらに、前述の第１及
び第２実施例と同様に化学エッチング及びドライエッチ
ングにより発光エレメントを逆メサ形状にエッチングし
その斜面部にミラー面を形成する。そして、フォトリソ
グラフィー及び蒸着によってｎ−電極５７及びｐ−電極
５８を形成し、プラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ膜５９を
全面に堆積しアロイによってオーム接点を形成する。最
後に、電極パッドのみのＳｉＮｘ膜をフォトリソグラフ
ィー及びプラズマエッチングにより取り除き、電極パッ
ド部を形成する。
【００２３】本第３実施例の発光ダイオードアレイはこ
のような構成であり、発光層から横方向に進行した光は
逆メサ形状の斜面部に形成されたミラー面により表面方
向に全反射されるため発光効率が向上すると共に、発光
エレメントのエッジ部周辺からの放射光が増加すること
により発光エレメント内の光強度分布が均一化される。 なお、前述した第１、第２及び第３実施例において
は、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの特定の組成
及びその厚からなる発光ダイオードアレイについて説明
したが、本発明は勿論これらに限定されるものではなく
、組成を変化させることによりキャリア閉込めに効果の
ある任意の半導体材料を用いることが可能である。
のような構成であり、発光層から横方向に進行した光は
逆メサ形状の斜面部に形成されたミラー面により表面方
向に全反射されるため発光効率が向上すると共に、発光
エレメントのエッジ部周辺からの放射光が増加すること
により発光エレメント内の光強度分布が均一化される。 なお、前述した第１、第２及び第３実施例において
は、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの特定の組成
及びその厚からなる発光ダイオードアレイについて説明
したが、本発明は勿論これらに限定されるものではなく
、組成を変化させることによりキャリア閉込めに効果の
ある任意の半導体材料を用いることが可能である。
【００２４】また、基板に半導体層を成長する方法とし
てもＬＰＥに限られることはなく、例えばＭＯＣＶＤ、
ＭＢＥ、ＬＰＣＶＤなどの結晶成長法を用いて構成する
ことも可能である。
てもＬＰＥに限られることはなく、例えばＭＯＣＶＤ、
ＭＢＥ、ＬＰＣＶＤなどの結晶成長法を用いて構成する
ことも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードアレイによれば、逆メサ形状の斜面を発光層
に対してほぼ４５°の角度をなすミラー面とすることに
より、光取出し効率を向上させ、かつ発光エレメント内
の光強度分布の均一化が図られる。
ダイオードアレイによれば、逆メサ形状の斜面を発光層
に対してほぼ４５°の角度をなすミラー面とすることに
より、光取出し効率を向上させ、かつ発光エレメント内
の光強度分布の均一化が図られる。
【００２６】従って、本発明の発光ダイオードアレイを
例えば光学プリンタの光源として用いた場合には低消費
電力化及び高品質印字化を達成することができる。
例えば光学プリンタの光源として用いた場合には低消費
電力化及び高品質印字化を達成することができる。
【図１】本発明の第１実施例の発光ダイオードアレイの
断面模式図である。
断面模式図である。
【図２】同実施例の断面模式図である。
【図３】同実施例の平面模式図である。
【図４】本発明の第２実施例の発光ダイオードアレイの
断面模式図である。
断面模式図である。
【図５】本発明の第３実施例の断面模式図である。
【図６】本発明の各実施例におけるミラー面の作用を示
す説明図である。
す説明図である。
【図７】本発明の発光ダイオードアレイと従来の発光ダ
イオードアレイの発光強度の空間分布を示す説明図であ
る。
イオードアレイの発光強度の空間分布を示す説明図であ
る。
【図８】従来の発光ダイオードアレイの断面模式図であ
る。
る。
【図９】従来の発光ダイオードアレイの断面模式図であ
る。
る。
２１，３１ ｐ−ＧａＡｓ基板
４１ ｎ−ＧａＡｓ基板
２２，３２ ｐ−ＡｌＧａＡｓ発光層２３，３３
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ４３ Ｚｎ拡散層 ６６ 逆メサミラー斜面
ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ４３ Ｚｎ拡散層 ６６ 逆メサミラー斜面
Claims (1)
- 【請求項１】キャリア注入により発光する活性層を有す
る発光ダイオードが同一基板上に複数配列されてなる発
光ダイオードアレイにおいて、前記発光ダイオードはエ
ッチングにより逆メサ形状に分離形成され、前記逆メサ
形状の斜面部には前記発光ダイオードの活性層に対して
ほぼ４５°の角度をなすミラー面が形成され、活性層か
らの光を逆メサ形状のミラー面で反射することを特徴と
する発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116132A JPH04343484A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 発光ダイオードアレイ |
| US07/868,403 US5260588A (en) | 1991-05-21 | 1992-04-14 | Light-emitting diode array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3116132A JPH04343484A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343484A true JPH04343484A (ja) | 1992-11-30 |
Family
ID=14679514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3116132A Pending JPH04343484A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5260588A (ja) |
| JP (1) | JPH04343484A (ja) |
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