JPH0531955A

JPH0531955A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JPH0531955A
Application number: JP3188996A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Iwata; 浩和岩田
Original assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-09

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度で発光ダイオードアレイの電気的配線を
可能にし、光プリンター用光源として用いた時に、高密
度、高品質な印字印刷を可能とする半導体発光装置を提
供する。【構成】本発明による半導体発光装置は、発光ダイオー
ドアレイを、各発光ダイオードの活性層34を含む面と平
行でない素子側面より光出力が得られる端面発光型光ダ
イオード312 で構成するとともに、発光ダイオードアレ
イの各発光ダイオード312 と発光ダイオード312 を駆動
する駆動回路の電気的な接続を、発光ダイオードと導電
材料72で電気的に接続されている配線用ボンディングパ
ッド71と前記駆動回路とをワイヤーボンディングして行
うとともに、配線用ボンディングパッド71は、発光ダイ
オードアレイの後方に、発光ダイオードアレイと平行に
アレイ状に少なくとも一列以上配置形成されていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度光プリンター等
の感光体への光書き込み用光源などに用いられる半導体
発光装置に関し、特に、集積型発光ダイオードを用いた
半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真による印字方式を採用した光プ
リンター等の光源等への応用を目的として、発光ダイオ
ードアレイを用いた半導体発光装置の研究が行われてい
る。ここで、光プリンターにおいては、光源用の発光ダ
イオードアレイは自己発光型アレイ素子からなり、画像
信号に応じて発光ダイオードアレイを発光させ、等倍結
像素子で感光体面上に露光して感光体上に静電潜像を形
成し、現像剤による現像の後、転写紙等に転写して電子
写真方式による印字印刷を行うものである。発光ダイオ
ードアレイは可動部がなく構成部品も少ないことから、
このような光プリンターのヘッドに用いると、プリント
ヘッドの小型化が可能になる。また、自己発光型で消光
比が高く、良好なコントラストが得られ、さらに、チッ
プの接続により長尺化対応が可能となり、発光ダイオー
ドの高出力化により高速化にも対応可能となる等、種々
の利益を得ることができる。この場合、用いられる発光
ダイオードアレイとしては、基板面と平行な面内に、四
角形等の発光部を所定方向に多数配列した面発光型発光
ダイオードアレイや、基板面と垂直な端面から、所定方
向に多数配列した光出力が得られる端面発光型発光ダイ
オードアレイ等がある。

【０００３】先ず、面発光型発光ダイオードアレイの基
本的な構造としては、例えば図１０に示すようなものが
報告されている（昭和５５年度電子通信学会通信部門全
国大会予稿集、第１−211 頁参照）。このような面発光
型発光ダイオードアレイでは、多くの場合、その発光部
１より得られる光出力の強度を発光面内で均一化するた
めに、発光部の両端若しくは周囲に電極11が形成されて
いる。このように、面発光型発光ダイオードアレイで
は、光出力が取り出される発光部１と電極11とが同一面
上に存在するため、単位素子当たりに要する幅は、発光
部の幅と電極の幅、及び素子分離領域の幅を合計したも
のとなり、例えば600dpi（dots per inch)以上のような
高密度に発光部を形成することは、極めて困難である。
さらに、面発光型発光ダイオードアレイ内の各発光ダイ
オードの発光出力には大きなばらつきがあり、その値
は、同一チップ内では〜±40％、チップ間では〜±50％
にも達する。このばらつきにより、印字ドットの大きさ
や、印字濃度に大きな差が出てしまうという欠点も有し
ている。このような発光ダイオードアレイ内の各発光ダ
イオードの発光出力の大きなばらつきは、発光ダイオー
ドアレイを構成する化合物半導体材料の特性のばらつき
や、積層構造の層厚のばらつき、さらには素子の放熱特
性等の、実装形態等のばらつき等に起因するものであ
り、何らかの光出力のばらつきの補正手段を講じなけれ
ば、実用的な高密度光プリンタ用発光ダイオードアレイ
を実現することは不可能である。

【０００４】次に、端面発光型発光ダイオードアレイと
しては、例えば、図１１に示すようなものがある（特開
昭６０−３２３７３号公報等参照）。この例では、基板
上の積層構造内に複数の発光部２が形成されており、こ
れらの発光部は、その基板面と平行な面内に、その端面
に対して垂直な方向に形成された分離溝３により、電気
的且つ空間的に分離されている。このような端面発光型
発光ダイオードアレイでは、光出力が取り出される発光
部２と電極21，25とが同一面上に存在せず、単位素子当
たりに要する幅は、発光部の幅と素子分離領域の幅を合
計したものとなり、例えば600dpi以上のような高密度の
発光部の形成も、原理的に可能である。このため、高密
度光プリンター用光源に用いられる発光ダイオードアレ
イとしては、端面発光型発光ダイオードアレイが適して
いるといえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな特徴を有する端面発光型発光ダイオードアレイにお
いても、高密度の発光部を形成し、各発光ダイオードと
発光ダイオードを駆動する例えばドライバＩＣとをつな
ぐ配線を、図１１に示した従来例のように発光ダイオー
ド上部に形成された電極に直接ワイヤーボンディングし
て行うとすると、隣接する素子との接触を避けるために
は素子幅より狭い幅のボンディングを高い位置精度で行
う必要がある。例えば600dpi以上のような高密度の発光
ダイオードアレイの場合では、単位素子当たりに要する
幅は42.3μｍ以下であり、素子間に数μｍ幅の分離溝を
形成すると素子幅はさらに狭くなる。しかしながら、現
在、最も幅の狭いボンディングを行えるウェッヂボンデ
ィングでもその幅が40μｍであり、位置精度を考慮する
とボンディング部には60μｍは必要である。従って、例
えば600dpi以上のような高密度の発光ダイオードアレイ
の場合では、各発光ダイオード上面の電極に直接ワイヤ
ーボンディングする方法で、各発光ダイオードと駆動回
路とを配線するのは極めて困難であり、実際上実現困難
である。このため、例えば600dpi以上のような高密度
で、且つ印字ドットの大きさや印字濃度の均一性の高
い、高品質印字が可能であるような光プリンター用発光
ダイオードアレイは、これまで実現されていなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、光プリンターの高密度高品質印字を実現するた
めに、発光ダイオードアレイの後方に配線用ボンディン
グパッドをアレイ状に一列以上形成することにより、発
光ダイオードと発光ダイオードを駆動するための駆動回
路との電気的な配線を可能にし、例えば600dpi以上のよ
うな高密度で発光ダイオードアレイの電気的配線を可能
にし、光プリンター用光源として用いた時に、印字ドッ
トの大きさや印字濃度の均一性の高い、高品質な印字印
刷が可能であるような発光ダイオードアレイを用いた半
導体発光装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の半導体発光装置においては、発光ダ
イオードアレイを、各発光ダイオードの活性層を含む面
と平行でない素子側面より光出力が得られる端面発光型
光ダイオードで構成するとともに、前記発光ダイオード
アレイの各発光ダイオードと該発光ダイオードを駆動す
る駆動回路との電気的な接続を、発光ダイオードと導電
材料で電気的に接続されている配線用ボンディングパッ
ドと前記駆動回路とをワイヤーボンディングして行うと
ともに、前記配線用ボンディングパッドは、発光ダイオ
ードアレイの後方に、発光ダイオードアレイと平行に、
アレイ状に、少なくとも一列以上配置形成されているこ
とを特徴とする。また、請求項２記載の半導体発光装置
においては、上記請求項１記載の半導体発光装置におい
て、配線用ボンディングパッドは、発光ダイオードアレ
イの後方に、発光ダイオードアレイの長さ以下で、発光
ダイオードアレイと平行なアレイ状に、少なくとも一列
以上配置形成されていることを特徴とする。また、請求
項３記載の半導体発光装置においては、上記請求項１記
載の半導体発光装置において、配線用ボンディングパッ
ドは、発光ダイオードアレイの後方に、発光ダイオード
アレイの長さ以下で、発光ダイオードアレイと平行なア
レイ状に配置形成されているとともに、前記発光ダイオ
ードアレイ内の隣接するＮ個の発光ダイオードの後方
で、前記Ｎ個の発光ダイオードの幅以内に各ボンディン
グパッドアレイ毎に１個ずつのボンディングパッドが形
成されるように、Ｎ列のボンディングパッドアレイを形
成していることを特徴とする。

【０００８】以下、本発明による半導体発光装置の構成
・動作についてより詳細に述べる。本発明の半導体発光
装置においては、発光ダイオードアレイを端面型発光ダ
イオードで構成するとともに、発光ダイオードが形成さ
れている同一基板面上の発光ダイオードアレイの光出射
方向とは反対側に、各発光ダイオードに対応した配線用
ボンディングパッドを、発光ダイオードアレイの並び方
向と平行にアレイ状に少なくとも一列配置形成し、この
配線用ボンディングパッドと各発光ダイオードとを導電
性材料で電気的に配線接続し、この配線用ボンディング
パッドと発光ダイオードを駆動する駆動回路につながる
端子とをワイヤーボンディングして発光ダイオードと前
記駆動回路との電気的接続を行い、発光ダイオードに電
気的信号を送ることにより発光ダイオードを動作させる
ことを特徴としている。

【０００９】ここで、請求項１、請求項２、請求項３記
載の半導体発光装置において、発光ダイオードアレイ
は、同一基板上に形成された、少なくとも一つのＰ−Ｎ
接合を含む端面発光型発光ダイオードで構成されてい
る。この発光ダイオードアレイ内の各発光ダイオード
は、基板面に垂直に形成された分離溝で互いに空間的・
電気的に分離されている。各発光ダイオードは、その光
出射端面が光を利用する方向、例えばレンズ等の光結像
系の方向に向けられ、発光層を基板と平行にして配置さ
れている。各発光ダイオードの上面には、発光ダイオー
ドに通電するための上部オーミック電極が形成されてお
り、さらに、この上部オーミック電極、及び各発光ダイ
オードの光出射端面以外の側面と基板の上面には電気的
絶縁層が形成されている。上部オーミック電極上に形成
された電気的絶縁層には、上部オーミック電極と導電性
材料で形成される配線電極の電気的接続を行うための
穴、すなわちコンタクトホールが形成されている。そし
てこのコンタクトホール部分に、前記上部オーミック電
極と電気的接続が行われるように配線電極が形成され
る。

【００１０】配線電極は、前記コンタクトホール部分
で、上部オーミック電極と電気的に接続し、電気的絶縁
層を介して発光ダイオード上面、及び、発光ダイオード
の光出射端面以外の側面及び基板上面を這わせるように
形成され、配線用ボンディングパッドと発光ダイオード
を電気的に接続する。配線用ボンディングパッドは、発
光ダイオードアレイの光出射方向と反対側、すなわち、
発光ダイオードアレイの後方の基板上面に形成された絶
縁層の上に導電性材料により、ワイヤーボンディングが
可能な程度の大きさ及び形状に、発光ダイオードアレイ
の発光ダイオードの並び方向と平行に、アレイ状に少な
くとも一列配置形成される。各ボンディングパッドは複
数の発光ダイオードに対向していてもよいが、望ましく
は、ボンディングパッドを発光ダイオードと一対一に対
応させて形成することがよく、このようにすることによ
り、各発光ダイオードを個別に駆動することが可能とな
る。尚、以上は、請求項１、請求項２、請求項３記載の
半導体発光装置において共通な構成である。

【００１１】ここで、請求項１、請求項２、請求項３記
載の半導体発光装置においての相違は、配線用ボンディ
ングパッドの配置である。請求項１記載の半導体発光素
子においては、配線用ボンディングパッド１アレイの長
さ、及びボンディングパッド１アレイ内のボンディング
パッドの数は、特に限定されるものではない。また、請
求項２記載の半導体発光素子においては、配線用ボンデ
ィングパッド１アレイの長さを発光ダイオードアレイの
長さ以下にし、必要数のボンディングパッドが形成され
るように、ボンディングパッドアレイを必要数、発光ダ
イオードアレイの後方に順次配列形成する。そして、各
発光ダイオードは、どのボンディングパッドと配線され
ていても差し支えない。

【００１２】請求項３記載の半導体発光素子において
は、複数個のボンディングパッドが発光ダイオードアレ
イの後方に、発光ダイオードアレイと平行なアレイ状に
並んで形成されており、このボンディングパッドアレイ
が、発光ダイオードの光出射方向と反対方向に向かって
数アレイ形成されている。そして、各ボンディングパッ
ドアレイのボンディングパッドの並び方向の長さは、発
光ダイオードアレイの発光ダイオードの並び方向の長さ
以下にしてある。さらに、ボンディングパッドは、発光
ダイオードアレイの一端から発光ダイオードＮ個毎に発
光ダイオードアレイを区切り、各々区切られた領域内の
Ｎ個の発光ダイオードの後方に、少なくとも同数のＮ個
のボンディングパッドが、発光ダイオードの光出射方向
と反対方向に向けて一列に並んで配置されるように形成
されている。すなわち、ボンディングパッドのアレイ数
は少なくともＮ列になる。このとき、Ｎは発光ダイオー
ドアレイのドットピッチとボンディングパッド及び配線
幅で決まる数である。そして、配線の容易さから、発光
ダイオードは、発光ダイオードアレイ内の発光ダイオー
ドＮ個毎に区切られた領域の発光ダイオードの後方に形
成されているボンディングパッドに、発光ダイオードア
レイに近い方から順次配線することが望まれる。

【００１３】尚、請求項１、請求項２、請求項３記載の
半導体発光装置においては、何れの場合も、発光ダイオ
ードと配線用ボンディングパッドを電気的に接続する配
線電極は、その機能を果たすものであれば幅や形は特に
限定されない。例えば、２つ以上の配線電極が交差して
いても互いの配線電極間に絶縁物が形成されており、互
いの配線電極が電気的に絶縁されていれば特に問題はな
い。また、配線電極と配線用ボンディングパッドの材質
は導電体であればよく、配線電極と配線用ボンディング
パッドの材質が同じでも異なっていても特に問題はな
い。また、発光ダイオードと配線用ボンディングパッド
の間に受光素子やその他の素子などが形成されている場
合にも、配線電極により発光ダイオードと配線用電極パ
ッドの配線が行えれば特に問題はない。

【００１４】

【作用】半導体発光装置において、各発光ダイオードと
駆動回路とを、発光ダイオード上面の電極に直接ワイヤ
ーボンディングしてつなぐ方法では実現困難であった高
密度発光ダイオードアレイの配線を、請求項１記載の発
明のように、発光ダイオードアレイの後方に、各発光ダ
イオードの配線用ボンディングパッドを、発光ダイオー
ドアレイの並び方向と平行にアレイ状に、発光ダイオー
ドの光出射方向と反対方向に一列以上配置形成し、この
配線用ボンディングパッドと駆動回路につながる端子と
をワイヤーボンディングにより接続することにより、高
密度発光ダイオードアレイの配線を容易に行えるように
なる。また、請求項２、請求項３記載の半導体発光装置
においては、ボンディングパッド１アレイの長さが、１
チップ内に形成される発光ダイオードアレイの長さ以下
になるようにして必要数のボンディングパッドを形成す
ることができるため、１チップの長さを必要以上に大き
くする必要がなくなり、小型の高密度光プリンター用の
光源の作成が可能となる。

【００１５】更に、請求項３の半導体発光装置において
は、例えば、600dpiのような高密度の発光ダイオードア
レイでは、配線用ボンディングパッドをアレイ状に、発
光ダイオードの後方に４列形成すると、発光ダイオード
の単位素子当たりに要する幅、すなわち、ドットピッチ
は42.3μｍであるので、発光ダイオード４素子分 169.2
μｍの幅に、ワイヤーボンディングするに充分な幅の約
80μｍ幅の配線用ボンディングパッドが発光ダイオード
４素子分形成でき、且つ、発光ダイオードとボンディン
グパッドとをつなぐ配線電極を形成するのに十分なスペ
ースが取れる。これにより、高密度・高品質印字が可能
であるような発光ダイオードアレイを用いた高密度光プ
リンター用の光源を作成することが可能となる。ここ
で、表１に、１チップに形成される発光ダイオードアレ
イの幅と同じかそれ以下の幅に光出射方向と反対方向
に、80μｍ程度の幅の配線用ボンディングパッドを約10
μｍの配線間隔で数列配置して形成した場合の、配線用
ボンディングパッドアレイのアレイ数に対する配線可能
な素子密度とその時のドットピッチを示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】尚、表１は、配線電極を平面的に並べて配
置した場合の例であり、配線電極間に絶縁層を形成し三
次元的に配置して配線することにより、同じ列数の配線
用ボンディングパッドでもさらに素子密度を上げること
が可能である。また、この配線手段は、端面発光型発光
ダイオードの後部に側面受光素子を形成し、受光素子で
発光ダイオードの発光出力のモニターを行い、光出力を
制御する構造を成す半導体発光装置の発光ダイオードの
配線はもちろん、受光素子の配線形成にも適用できる。
従って、印字ドットの大きさや印字濃度の均一性の高
い、高品質な印字印刷が可能であるような発光ダイオー
ドアレイを用いた高密度光プリンター光源としての半導
体発光装置を作製できるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図１は請求項１記載の発明の一実施
例を示す図であって、集積型発光ダイオードアレイを用
いた半導体発光装置を、その光出射端面側斜め上方から
見たときの斜視図である。また、図２は図１に示す半導
体発光装置の光出射軸方向の縦断面を示した断面図、ま
た、図３はこの半導体発光装置１チップの上面図であ
る。図１、図２、図３に示す半導体発光装置の発光部
は、端面発光型発光ダイオード312により構成されてお
り、この端面発光型発光ダイオードは、第１導電型基板
（ｎ−ＧａＡｓ）36の上に、第１導電型クラッド層（ｎ
−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ）35、発光層である活性層（Ａｌ_Z
Ｇａ_1-ZＡｓ）34、第２導電型クラッド層（ｐ−Ａｌ_YＧ
ａ_1-YＡｓ）33（但し、Ｘ，Ｙ＞Ｚ）、キャップ層（ｐ
−ＧａＡｓ）32の複数の層からなる積層構造（ダブルヘ
テロ構造）により形成されている。尚、本実施例では、
Ｘ＝0.42，Ｙ＝0.42，Ｚ＝0.20であり、この積層構造
は、公知のＭＯＶＰＥ法で形成した。尚、ＭＯＶＰＥ法
の他、ＭＢＥ法などによっても形成することができる。

【００１９】この半導体発光装置では、積層構造の表
面、すなわちキャップ層32上面から、第１導電型基板36
の基板面に対して垂直にこの基板に達する分離溝38が、
発光ダイオードアレイの並び方向と垂直方向に形成され
ており、この分離溝38によって発光ダイオードアレイ内
の各発光ダイオードが電気的に分離されている。また、
各発光ダイオード312 の光出射端面3120は基板面に対し
て垂直に形成されている。この光出射端面3120はＣｌ₂
系ガスを用いたドライエッチングにより形成した。尚、
この光出射端面3120はへき開によっても形成することが
できる。さらに、これらの各発光ダイオード312 のキャ
ップ層32上には、それぞれ第２導電型用電極31が形成さ
れ、また、第１導電型基板36の裏面には第１導電型用電
極37が形成されている。本実施例では、第２導電型用電
極31にＡｕ−Ｚｎ／Ａｕを、第１導電型用電極37にはＡ
ｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕを形成しているが、オーミック電
極が形成できれば各電極の材料は特に限定されるもので
はない。

【００２０】発光ダイオードアレイの光出射面3120と反
対側、すなわち、発光ダイオードの後方の基板上には、
各発光ダイオードと発光ダイオードを駆動する駆動回路
とをワイヤーボンディングするための配線用ボンディン
グパッド71と、この配線用ボンディングパッド71と各発
光ダイオードとをつなぐ配線電極72が形成される。配線
電極72が形成されている発光ダイオード312 の側面と基
板36の上面には電気的絶縁層81が形成されている。本実
施例では、この絶縁層81はＳｉＯ₂ を用いて形成した
が、電気的に絶縁ができれば、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉ₃Ｎ₄など
の酸化物や窒化物を堆積して形成しても、また陽極酸化
により酸化物層を形成しても、あるいは、絶縁材をコー
ティングしても差し支えない。また、配線電極72及び配
線用ボンディングパッド71は金属などの導電性物質を蒸
着などの方法により堆積して形成できる。本実施例で
は、配線材としてＣｒ／Ａｕを用いたが、導電体であれ
ば他の材料であっても差し支えない。

【００２１】本実施例では、配線用ボンディングパッド
71は発光ダイオード312 の光出射面3120と反対側、すな
わち、発光ダイオード312 の後方の基板面上に、発光ダ
イオードの光出射方向314 と逆方向にアレイ状に３列配
置して形成されており、発光ダイオードと配線用ボンデ
ィングパッド間は、各発光ダイオードの電極31上面か
ら、発光ダイオードの光出射面3120と反対の側面及び基
板上面を這わせるように形成された導電性物質からなる
配線電極72で配線されている。この配線用ボンディング
パッド71は、発光ダイオード１素子に１配線用ボンディ
ングパッドが対応し、その大きさは、ワイヤーボンディ
ングが行える程度の大きさである。本実施例では、配線
用ボンディングパッド71は４列配置されているが、発光
ダイオードアレイの密度が高い場合は、５列、６列、あ
るいはそれ以上に、発光ダイオードの光出射面方向と逆
方向に配線用ボンディングパッド71が形成される。ま
た、逆に発光ダイオードの密度が低い場合には、配線用
ボンディングパッド71は３列、２列、あるいは１列とな
る。

【００２２】次に、請求項２記載の発明の一実施例につ
いて説明する。図４は請求項２記載の発明の一実施例を
示す図であって、集積型発光ダイオードアレイを用いた
半導体発光装置を、その光出射端面側斜め上方から見た
ときの斜視図である。また、図５は図４に示す半導体発
光装置の光出射軸方向の縦断面を示した断面図、また、
図６はこの半導体発光装置１チップの上面図である。こ
の半導体発光装置では、配線用ボンディングパッド以外
の構成は図１〜３に示した請求項１の半導体発光装置と
共通である。すなわち、図４、図５、図６に示す半導体
発光装置の発光部は、端面発光型発光ダイオード412 に
より構成されており、この端面発光型発光ダイオード
は、第１導電型基板46の上に、第１導電型クラッド層4
5、発光層である活性層44、第２導電型クラッド層43、
キャップ層42の複数の層からなる積層構造（ダブルヘテ
ロ構造）により形成されている。

【００２３】また、積層構造の表面、すなわちキャップ
層42上面から、第１導電型基板46の基板面に対して垂直
にこの基板に達する分離溝48が、発光ダイオードアレイ
の並び方向と垂直方向に形成されており、この分離溝48
によって発光ダイオードアレイ内の各発光ダイオードが
電気的に分離されている。また、各発光ダイオードの光
出射端面4120は、基板面に対して垂直に形成されてい
る。さらに、これらの各発光ダイオードのキャップ層42
上には、それぞれ第２導電型用電極41が形成され、ま
た、第１導電型基板46の裏面には第１導電型用電極47が
形成されている。発光ダイオードアレイの光出射面4120
と反対側、すなわち、発光ダイオードの後方の基板上に
は、各発光ダイオードと発光ダイオードを駆動する駆動
回路とをワイヤーボンディングするための配線用ボンデ
ィングパッド91と、この配線用ボンディングパッド91と
各発光ダイオードとをつなぐ配線電極92が形成される。
また、配線電極92が形成されている発光ダイオードの側
面と基板の上面には電気的絶縁層82が形成されている。

【００２４】本実施例では、配線用ボンディングパッド
91は、発光ダイオード412 の光出射面4120と反対側、す
なわち発光ダイオード412 の後方の基板面上に、発光ダ
イオードの光出射方向414 と逆方向にアレイ状に５列配
置して形成されており、発光ダイオードと配線用ボンデ
ィングパッド間は、各発光ダイオードの電極41上面か
ら、発光ダイオードの光出射面4120と反対の側面及び基
板上面を這わせるように形成された導電性物質からなる
配線電極92で配線されている。この配線用ボンディング
パッド91は、発光ダイオード１素子に１配線ボンディン
グパッドが対応し、その大きさは、ワイヤーボンディン
グが行える程度の大きさであり、発光ダイオードアレイ
方向に並んでいるボンディングパッドアレイ１列の長さ
は発光ダイオードアレイの幅以下にしている。

【００２５】次に、請求項３記載の発明の一実施例につ
いて説明する。図７は請求項３記載の発明の一実施例を
示す図であって、集積型発光ダイオードアレイを用いた
半導体発光装置を、その光出射端面側斜め上方から見た
ときの斜視図である。また、図８は図７に示す半導体発
光装置の光出射軸方向の縦断面を示した断面図、また、
図９はこの半導体発光装置１チップの上面図である。こ
の半導体発光装置では、配線用ボンディングパッド以外
の構成は図１〜３に示した請求項１の半導体発光装置と
共通である。すなわち、図７、図８、図９に示す半導体
発光装置の発光部は、端面発光型発光ダイオード512 に
より構成されており、この端面発光型発光ダイオード
は、第１導電型基板56の上に、第１導電型クラッド層5
5、発光層である活性層54、第２導電型クラッド層53、
キャップ層52の複数の層からなる積層構造（ダブルヘテ
ロ構造）により形成されている。

【００２６】また、積層構造の表面、すなわちキャップ
層52上面から、第１導電型基板56の基板面に対して垂直
にこの基板に達する分離溝58が、発光ダイオードアレイ
の並び方向と垂直方向に形成されており、この分離溝58
によって発光ダイオードアレイ内の各発光ダイオードが
電気的に分離されている。また、各発光ダイオードの光
出射端面5120は、基板面に対して垂直に形成されてい
る。さらに、これらの各発光ダイオードのキャップ層52
上には、それぞれ第２導電型用電極51が形成され、ま
た、第１導電型基板56の裏面には第１導電型用電極57が
形成されている。発光ダイオードアレイの光出射面5120
と反対側、すなわち、発光ダイオードの後方の基板上に
は、各発光ダイオードと発光ダイオードを駆動する駆動
回路とをワイヤーボンディングするための配線用ボンデ
ィングパッド101 と、この配線用ボンディングパッド10
1 と各発光ダイオードとをつなぐ配線電極102 が形成さ
れる。また、配線電極102 が形成されている発光ダイオ
ードの側面と基板の上面には電気的絶縁層83が形成され
ている。

【００２７】本実施例では、配線用ボンディングパッド
101 は、発光ダイオード512 の光出射面5120と反対側、
すなわち発光ダイオード512 の後方の基板上面に、発光
ダイオードの光出射方向514 と逆方向にアレイ状に４列
配置して形成されており、発光ダイオードと配線用ボン
ディングパッド間は、各発光ダイオード512 の電極51上
面から、発光ダイオードの光出射面5120と反対の側面及
び基板上面を這わせるように形成された導電性物質から
なる配線電極102 で配線されている。この配線用ボンデ
ィングパッド101 は発光ダイオード１素子に１配線用ボ
ンディングパッドが対応し、その大きさはワイヤーボン
ディングが行える程度の大きさであり、発光ダイオード
アレイ方向に並んでいるボンディングパッドアレイ１列
の長さは発光ダイオードアレイの幅以下にしている。本
実施例では、図９に示すように配線用ボンディングパッ
ド101 は発光ダイオードの後方に４列配置されている
が、発光ダイオードアレイの密度が高い場合には、５
列、６列、あるいはそれ以上に、発光ダイオードの光出
射面方向と逆方向に配線用ボンディングパッド101 が形
成される。また、逆に発光ダイオードの密度が低い場合
には、配線用ボンディングパッド101 は３列、２列、あ
るいは１列となる。

【００２８】以上、請求項１、請求項２、請求項３の各
実施例について説明したが、それぞれの実施例では、配
線電極72，92，102 は、それぞれ各発光ダイオードの電
極31，41，51上面から、発光ダイオードの光出射面312
0，4120，5120と反対側の側面を這わせるように形成さ
れているが、分離溝38，48，58側の側面及び分離溝の底
部を這わせて形成しても差し支えない。さらに、各実施
例では、配線電極を平面的に横に並べて配置している
が、配線電極の間に絶縁層を形成し、電気的絶縁を行え
ば、三次元的に配線することも可能である。

【００２９】尚、本実施例では、発光ダイオードに用い
る発光材料としてＡｌＧａＡｓを用いているが、その他
の材料としては、III−Ｖ族化合物半導体であるＧａＡ
ｓ，ＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧ
ａＰ，ＩｎＡｌＰ，ＧａＡｓＰ，ＧａＮ，ＩｎＡｓ，Ｉ
ｎＡｓＰ，ＩｎＡｓＳｂ等、あるいはII−ＶI 族化合物
半導体であるＺｎＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳＳｅ，ＣｄＳ，
ＣｄＳＳｅ，ＣｄＴｅ，ＨｇＣｄＴｅ等、さらにはIＶ
−ＶI族化合物半導体であるＰｂＳｅ，ＰｂＴｅ，Ｐｂ
ＳｎＳｅ，ＰｂＳｎＴｅ等があり、それぞれの材料の長
所を活かして、本発明の構造に適用することが可能であ
る。この時、活性層34，44，54の材料は、光出力の発光
波長により選定され、また、クラッド層としては、その
エネルギーギャップが、活性層のエネルギーギャップよ
りも大きな材料が選定される。さらに、本実施例に示さ
れるような、集積型発光ダイオードアレイを用いた半導
体発光装置の発光部である端面発光型発光ダイオードに
用いる積層構造としては、上記のようなダブルヘテロ構
造以外に、シングルヘテロ構造やホモ接合構造等も用い
られる。

【００３０】本実施例に示される集積型発光ダイオード
アレイを用いた半導体発光装置においては、その発光部
である端面発光型発光ダイオード312，412，512 の光出
射端面3120，4120，5120は、第１導電型基板面に垂直に
形成されているが、その光出射端面は必ずしも該基板に
対して垂直である必要はなく、略垂直な面、若しくは活
性層と平行でなく実行的に光出射面として機能する面で
あれば用いることができる。さらに、本実施例では、各
発光ダイオードアレイ内の各発光ダイオード間に形成さ
れた分離溝38，48，58は、積層構造表面より、第１導電
型基板36，46，56に達するように形成されているが、本
質的には、隣接発光ダイオードの活性層間を電気的に分
離すれば良いことから、その底部が必ずしも第１導電型
基板36，46，56まで達している必要はなく、活性層34，
44，54を通り第１導電型クラッド層35，45，55に達して
いれば十分機能するものである。このような分離溝は、
通常、エッチング等の方法により形成されるが、本発明
の半導体発光装置の機能上、基板面に垂直な側面を有す
る幅の狭い分離溝を高精度に形成することが望ましく、
このような観点から、異方性の高いドライエッチング法
等を用いることが望ましい。尚、各実施例では、配線用
ボンディングパッド71，91，101 は、四角形をしている
が、ボンディングに支障がなければどのような形を取っ
ても差し支えない。

【００３１】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項１記載の半導体発光装置においては、発光ダイオ
ードアレイを、例えば600dpi以上のような高密度に発光
部を形成できる端面発光型発光ダイオードアレイで構成
し、さらに、各発光ダイオードの配線用ボンディングパ
ッドを、発光ダイオードアレイの後方に、発光ダイオー
ドアレイの並び方向と平行にアレイ状に、発光ダイオー
ドの光出射方向と反対方向に一列以上配置形成し、この
配線用ボンディングパッドと駆動回路につながる端子と
をワイヤーボンディングすることにより、高密度発光ダ
イオードアレイの配線を容易に行えるようになった。従
って、請求項１記載の半導体発光装置を光書き込み用光
源として用いることにより、例えば600dpi以上の高密度
で高品位な印字印刷が可能である光プリンターを実現す
ることが可能となる。

【００３２】次に、請求項２記載の半導体発光装置にお
いては、発光ダイオードアレイを、例えば600dpi以上の
ような高密度に発光部を形成できる端面発光型発光ダイ
オードアレイで構成し、さらに、各発光ダイオードの配
線用ボンディングパッドを、発光ダイオードアレイの後
方に、発光ダイオードアレイの並び方向と平行にアレイ
状に、発光ダイオードの光出射方向と反対方向に数列配
置形成することにより、ボンディングパッド１アレイの
長さが、１チップ内に形成される発光ダイオードアレイ
の長さ以下になるようにして必要数のボンディングパッ
ドを形成することができるため、１チップの長さを必要
以上に大きくする必要がなくなり、小型化が容易に可能
となる。従って、請求項２記載の半導体発光装置を用い
れば、小型で高密度な光プリンター用光源の作製が可能
となり、例えば600dpi以上の高密度で高品位な印字印刷
が可能であり且つ小型の高密度光プリンターを実現する
ことが可能となる。

【００３３】次に、請求項３記載の半導体発光装置にお
いては、発光ダイオードアレイを例えば600dpi以上のよ
うな高密度に発光部を形成できる端面発光型発光ダイオ
ードアレイで構成し、さらに、配線用ボンディングパッ
ドは、前記発光ダイオードアレイの後方に、前記発光ダ
イオードアレイの長さ以下で、発光ダイオードアレイと
平行なアレイ状に配置形成しているとともに、発光ダイ
オードアレイ内の、隣接するＮ個の発光ダイオードの後
方で、前記Ｎ個の発光ダイオードの幅以内に各ボンディ
ングパッドアレイ毎に１個ずつのボンディングパッドが
形成されるように、Ｎ列のボンディングパッドアレイを
形成しているので、１チップの長さを必要以上に大きく
する必要がなくなり、また、発光ダイオードとボンディ
ングパッドとの配線を行いやすい構造となる。従って、
請求項３記載の半導体発光装置を用いれば、高密度で高
品位印字が可能であるような発光ダイオードアレイを用
いた小型の高密度光プリンター用光源を作製できるよう
になり、例えば600dpi以上の高密度で高品位な印字印刷
が可能であり且つ小型の高密度光プリンターを実現する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例を示す半導体発
光装置の斜視図である。

【図２】図１に示す半導体発光装置の光出射軸方向の縦
断面を示した断面図である。

【図３】図１に示す半導体発光装置の上面図である。

【図４】請求項２記載の発明の一実施例を示す半導体発
光装置の斜視図である。

【図５】図４に示す半導体発光装置の光出射軸方向の縦
断面を示した断面図である。

【図６】図４に示す半導体発光装置の上面図である。

【図７】請求項３記載の発明の一実施例を示す半導体発
光装置の斜視図である。

【図８】図７に示す半導体発光装置の光出射軸方向の縦
断面を示した断面図である。

【図９】図７に示す半導体発光装置の上面図である。

【図１０】従来技術の説明図であって、従来の面発光型
発光ダイオードアレイの一例を示す平面図である。

【図１１】従来技術の説明図であって、従来の端面発光
型発光ダイオードアレイの一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

31，41，51・・・第２導電型電極（Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕ） 32，42，52・・・キャップ層（ｐ−ＧａＡｓ） 33，43，53・・・第２導電型クラッド層（ｐ−Ａｌ_YＧ
ａ_1-YＡｓ） 34，44，54・・・活性層（Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ） 35，45，55・・・第１導電型クラッド層（ｎ−Ａｌ_XＧ
ａ_1-XＡｓ） 36，46，56・・・第１導電型基板（ｎ−ＧａＡｓ） 37，47，57・・・第１導電型電極（Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／
Ａｕ） 38，48，58・・・分離溝 71，91，101 ・・・配線用ボンディングパッド 72，92，102 ・・・配線電極 81，82，83・・・電気的絶縁層 312，412，512 ・・・端面発光型発光ダイオード 314，414，514 ・・・発光ダイオードの光出射方向 3120，4120，5120・・・発光ダイオードの光出射端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 29/203 7377−4Ｍ 33/00 Ｎ 8934−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光ダイオードを複数個、少なくとも一列
配置してなる発光ダイオードアレイを有し、感光体等に
対向配置して各発光ダイオードを選択的に点灯させたと
き、感光体等の面上にドット分割した像を形成すること
のできる半導体発光装置において、前記発光ダイオードアレイを、各発光ダイオードの活性
層を含む面と平行でない素子側面より光出力が得られる
端面発光型光ダイオードで構成するとともに、前記発光
ダイオードアレイの各発光ダイオードと該発光ダイオー
ドを駆動する駆動回路との電気的な接続を、発光ダイオ
ードと導電材料で電気的に接続されている配線用ボンデ
ィングパッドと前記駆動回路とをワイヤーボンディング
して行うとともに、前記配線用ボンディングパッドは、
発光ダイオードアレイの後方に、発光ダイオードアレイ
と平行に、アレイ状に、少なくとも一列以上配置形成さ
れていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体発光装置において、
配線用ボンディングパッドは、発光ダイオードアレイの
後方に、発光ダイオードアレイの長さ以下で、発光ダイ
オードアレイと平行なアレイ状に、少なくとも一列以上
配置形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】請求項１記載の半導体発光装置において、
配線用ボンディングパッドは、発光ダイオードアレイの
後方に、発光ダイオードアレイの長さ以下で、発光ダイ
オードアレイと平行なアレイ状に配置形成されていると
ともに、前記発光ダイオードアレイ内の隣接するＮ個の
発光ダイオードの後方で、前記Ｎ個の発光ダイオードの
幅以内に各ボンディングパッドアレイ毎に１個ずつのボ
ンディングパッドが形成されるように、Ｎ列のボンディ
ングパッドアレイを形成していることを特徴とする半導
体発光装置。