JPH06283756A - 発光ダイオードアレイチップ及び製造方法 - Google Patents

発光ダイオードアレイチップ及び製造方法

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JPH06283756A
JPH06283756A JP6666593A JP6666593A JPH06283756A JP H06283756 A JPH06283756 A JP H06283756A JP 6666593 A JP6666593 A JP 6666593A JP 6666593 A JP6666593 A JP 6666593A JP H06283756 A JPH06283756 A JP H06283756A
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JP
Japan
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layer
light emitting
emitting diode
diode array
recess
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Withdrawn
Application number
JP6666593A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Oki
一宏 大木
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々の発光部が確実に分離され、且つ平坦な
チップ表面をもつ発光ダイオードアレイをエピタキシャ
ル成長法で製造する。 【構成】 結晶基板30の表面にエピタキシャル成長さ
せた第1層31に、発光部35となる凹部32を形成す
る。凹部32を含む第1層31の表面に、第1層31と
逆の伝導型を示す第2層33をエピタキシャル成長させ
る。第2層33の平坦部34をエッチング除去し、第2
層33を第1層31と同一平面にする。これにより、凹
部32にある第2層33が互いに分離され、個々の発光
部35となる。 【効果】 チップ表面が平坦面となっているので、オー
ミック電極38を形成する際に断線,短絡等のトラブル
がない。また、メサ型にみられたように発光部35の側
面から漏洩する光がなく、高品質の印画が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LEDプロッター等に
使用される発光ダイオードアレイチップ及び製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】Ga1-x Alx As(x=0〜1)をG
aAs基板にエピタキシャル成長させて製造される発光
ダイオードアレイは、エピタキシャル成長層と基板との
間で結晶格子の不整合が少なく、エピタキシャル成長層
自体の結晶性も優れている。そのため、Ga1-x Alx
As/GaAsの発光ダイオードは、GaAs1-xx
/GaAs等の発光ダイオードに比較して10倍以上の
発光出力をもつ。この長所を活用し、電子写真式プリン
ターの発光源等として使用されている。Ga1-x Alx
As/GaAsに作り込まれるp−n接合は、エピタキ
シャル成長時にp層及びn層を積層する方法,エピタキ
シャル成長した層に拡散処理を施す方法等によって形成
されている。拡散法では、図1に示すように基板10上
のエピタキシャル層11に拡散保護膜13を形成し、拡
散保護膜13に拡散窓を開ける。拡散窓を介してエピタ
キシャル層11に不純物を拡散させることにより、発光
部12を形成する。次いで、発光部12に至るオーミッ
ク電極14を拡散保護膜13上に形成し、基板10の裏
面に他方のオーミック電極15を形成する。
【0003】拡散法によるとき、個々の発光部12の分
離が容易である。たとえば、発光部12を形成するため
の不純物拡散は、図2に示すように拡散保護膜13に開
けた拡散窓を介して行われ、互いに分離した状態の発光
部12が形成される。しかも、チップ表面が平坦である
ため、後続工程におけるオーミック電極14の形成も安
定的に且つ容易に行われる。しかしながら、拡散法でp
−n接合を形成するとき、ホモ接合しか得られず、また
結晶性も著しく劣ったものとなる。その結果、発光ダイ
オードとして要求される発光出力が低くなる。この点
で、拡散法はほとんど実施されておらず、専らエピタキ
シャル成長によってp−n接合を形成している。エピタ
キシャル成長法においては、図3に示すようにエピタキ
シャルウエハを基板20として使用し、異なる伝導型の
エピタキシャル層22を基板20の表面に成長させるこ
とによりp−n接合を形成する。これにより、得られた
発光ダイオードアレイは、結晶性に優れたものとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】エピタキシャル成長法
では、発光素子を個々に分離する有効な手段がない。そ
のため、基板20に達する溝21をエッチングによって
設け、溝21でエピタキシャル層22を分離することに
より、メサ型発光部23としている。そのため、発光ダ
イオードは、図4に斜視図で示すように、凹凸のある表
面をもったものになる。各発光部23に接続される電流
注入用の電極24は、発光部23がチップ表面から突出
している構造から、溝21を渡る状態でチップ表面に形
成される。すなわち、電極24は、チップ表面から溝2
1の側面25を経て溝21を渡り、発光部23の側面2
6を経て発光部23の頂面に至る。
【0005】このように屈曲した電流通路で電極24の
安定配線を図ることは困難である。特に、溝側面25上
では、電極膜の厚みやフォトリソグラフ工程で使用する
フォトレジストの厚みが薄くなる。極端な場合には、電
極膜やフォトレジストが形成されないこともある。電極
膜がとぎれると、発光ダイオードアレイとしては断線状
態になる。フォトレジストがとぎれると、後続するパタ
ーンエッチング工程で配線パターンが保護されず、断線
等の配線不良が発生する。リフトオフ法で配線パターン
を形成する際には、逆に隣接パターンとの間に短絡等の
欠陥を発生させる。更に、メサ型に形成された発光部2
3では、側面26からの光漏れ等の問題もある。側面2
6から漏れた光が溝21で反射し、プロッター等に入射
されると、印画品質を劣化させる。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、第1の伝導
型領域に埋め込まれるように第2の伝導型領域をエピタ
キシャル成長させることにより、エピタキシャル成長法
の長所を活かしながら、配線が容易な平坦な表面をもつ
発光ダイオードアレイチップを得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
アレイチップは、その目的を達成するため、結晶基板の
表面にエピタキシャル成長させた第1層と、該第1層の
表面に形成された凹部と、該凹部に埋め込まれ、前記第
1層と逆の伝導型を示す第2層とを備え、該第2層の表
面は、前記第1層の表面と同一平面を形成している。こ
の発光ダイオードアレイチップは、結晶基板の表面にエ
ピタキシャル成長させた第1層に発光部となる凹部を形
成し、前記第1層と逆の伝導型を示す第2層を、前記凹
部を含む前記第1層の表面にエピタキシャル成長させ、
前記凹部にある前記第2層が互いに分離され、且つ前記
第2層が前記第1層と面一になるように、前記第2層の
平坦部をエッチング除去することにより製造される。
【0007】
【実施例】本実施例では、図5(a)に示すように、p
−GaAs基板30に厚み10μmのp−Ga1-x Al
x As層を第1層31として液相エピタキシャル成長さ
せたエピタキシャルウエハを使用した。第1層31の混
晶比xは、希望する発光波長に応じて0.10〜0.3
5の範囲で設定した。エピタキシャルウエハをフォトリ
ソグラフ法によってパターニングし、図5(b)に示す
ように、発光部となる30μm×40μmの凹部32を
ピッチ63.5μmで形成した。凹部32は、更にエッ
チングによって深さ5μmに整形された。凹部32が形
成されたエピタキシャルウエハに、図5(c)に示すよ
うに、n−Ga1-y Aly As層を第2層33として液
相エピタキシャル成長させた。第2層33は、凹部32
を含む第1層31の表面上に成長する。このときの成長
速度は凹部32と第1層31の平坦部34で異なり、凹
部32が第2層で埋められた後、最終的に平坦な表面を
もつ第2層33が形成された。
【0008】第2層33の混晶比yは、0.40〜0.
65の範囲で、第1層31の混晶比xよりも高く設定し
た。この混晶比xと混晶比yとの関係から、第1層31
から出射された発光波長に対する高い光透過性が維持さ
れ、第2層33からの電子注入効率及び第1層31内に
注入された少数キャリアの閉じ込めが図られる。次い
で、第2層33の平坦部34をエッチング除去し、図5
(d)に示すように凹部32のみに第2層33を残留さ
せた。残留した第2層33は、各凹部32ごとに互いに
分離された発光部35となる。発光部35を形成した
後、保護膜36としてSiO2 膜をチップ表面に設け
た。図5(e)に示すように、フォトリソグラフ法及び
フッ化水素酸を使用したエッチングによって保護膜36
に窓37を開けた。窓37を介し、第2層33から形成
された発光部35にオーミック電極38を配線した。こ
のとき、チップ表面が平坦になっているので、断線,短
絡等の配線不良を生じることなくオーミック電極38を
安全且つ容易に配線することができた。また、チップの
裏面にも、他方のオーミック電極39を設けた。このよ
うにして得られた発光ダイオードアレイは、従来の拡散
法で製造したものと同様に、チップ表面が平坦な図1に
示す構造をもつ。
【0009】以上の工程に従って、1インチ当り400
個の割合で発光ダイオードを形成し、0.5mm×8m
mのチップの中に128個の発光部をもつ発光ダイオー
ドアレイを製造した。得られた発光ダイオードアレイ
は、立上がり電圧が1.8V,逆耐圧が7.0V以上,
発光波長が660nmであった。また、128個の発光
ダイオードアレイについて発光輝度を測定したところ、
発光輝度は、バラツキが±10%以内にとどまり、一定
した値を示すことが判った。発光ダイオードアレイにつ
いて、個々の発光部35から出射される光の強度分布を
調査した。調査結果を示す図6(a)から明らかなよう
に、発光強度は、発光部35を中心として規則性の高い
正規分布曲線を描いた。これに対し、図3及び図4を使
用して説明した従来の発光ダイオードアレイでは、図6
(b)に示すように両側に変曲点をもつ発光強度分布を
呈した。
【0010】図6(b)で両側の変曲点は、メサ型発光
部23の側面26から漏れ出た光が溝21で反射し、反
射光27として入射されることに起因する。そのため、
図6(b)に示す発光強度分布をもつ発光ダイオードア
レイをLEDプロッター等に使用すると、反射光27に
よって印画品質の劣化等の欠陥を招く。他方、図6
(a)の発光分布強度を呈する発光ダイオードアレイで
は、反射光27に起因する欠陥がなく鮮明な画像を描
く。また、個々の発光部の間隙を狭めても相互干渉が少
ないため、高密度で発光部を配列した高感度・高機能の
発光ダイオードアレイが得られる。しかも、チップ表面
が平坦になっていることから、断線,短絡等の配線不良
を生じることなくオーミック電極38を形成することが
できた。そのため、従来の構造では歩留りが90%程度
であったのに対し、本発明に従ったとき、不良品の発生
をほぼ完全に無くすことができた。
【0011】以上の実施例においては、p−GaAsを
結晶基板として使用した場合を説明した。しかし、本発
明はこれに拘束されるものではなく、n−GaAsを結
晶基板として使用することも可能である。また、図7に
示すように、p−Ga1-z Alz As等の活性層40を
第1層41と第2層42との間に設けたダブルヘテロ構
造の発光ダイオードアレイも、本発明に従って同様に製
造される。なお、活性層40の混晶比zは、0.10〜
0.35の範囲にあり、前述した実施例における第1層
31の混晶比xに相当する。他方、第1層41の混晶比
は、活性層40の混晶比zより大きく設定する。
【0012】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、第1層に設けられた凹部に第2層が埋め込まれるよ
うな状態でp−n接合が形成される。得られた発光ダイ
オードアレイは、個々の発光部が確実に分離され、しか
も拡散法による発光ダイオードアレイと同様に平坦なチ
ップ表面をもつ。そのため、断線,短絡等のトラブルが
なく、オーミック電極の形成が容易になる。また、メサ
型にみられた発光部側面から漏洩する光に起因した印画
品質の劣化もなく、高品質の発光ダイオードアレイとな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 チップ表面が平坦な発光ダイオードアレイ
【図2】 拡散法で発光素子が分離された状態
【図3】 エッチング溝によって発光素子が分離された
状態
【図4】 メサ型発光部にオーミック電極を配線した状
【図5】 本発明に従った製造工程
【図6】 本発明実施例で得られた発光ダイオードアレ
イの発光強度分布(a)と従来の発光ダイオードアレイ
の発光強度分布(b)と対比したグラフ
【図7】 ダブルヘテロ構造をもつ発光ダイオード
【符号の説明】
30:結晶基板 31:第1層(p−Ga1-x Alx
As) 32:凹部 33:第2層(n−Ga1-y Aly As) 34:平
坦部 35:発光部 36:保護膜 37:窓 38,39:オーミック
電極 40:活性層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶基板の表面にエピタキシャル成長さ
    せた第1層と、該第1層の表面に形成された凹部と、該
    凹部に埋め込まれ、前記第1層と逆の伝導型を示す第2
    層とを備え、該第2層の表面は、前記第1層の表面と同
    一平面を形成している発光ダイオードアレイチップ。
  2. 【請求項2】 結晶基板の表面にエピタキシャル成長さ
    せた第1層に発光部となる凹部を形成し、前記第1層と
    逆の伝導型を示す第2層を、前記凹部を含む前記第1層
    の表面にエピタキシャル成長させ、前記凹部にある前記
    第2層が互いに分離され、且つ前記第2層が前記第1層
    と面一になるように、前記第2層の平坦部をエッチング
    除去することを特徴とする発光ダイオードアレイチップ
    の製造方法。
JP6666593A 1993-03-25 1993-03-25 発光ダイオードアレイチップ及び製造方法 Withdrawn JPH06283756A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0679955A3 (en) * 1994-04-27 1996-11-06 Canon Kk Electrophotographic photosensitive member and its manufacture.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0679955A3 (en) * 1994-04-27 1996-11-06 Canon Kk Electrophotographic photosensitive member and its manufacture.

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