JPH0682865B2 - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードアレイInfo
- Publication number
- JPH0682865B2 JPH0682865B2 JP29859287A JP29859287A JPH0682865B2 JP H0682865 B2 JPH0682865 B2 JP H0682865B2 JP 29859287 A JP29859287 A JP 29859287A JP 29859287 A JP29859287 A JP 29859287A JP H0682865 B2 JPH0682865 B2 JP H0682865B2
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- JP
- Japan
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- light emitting
- semi
- insulating substrate
- emitting diode
- diode array
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は発光ダイオードに関し、特に同一基板内に複数
個の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイに
関する。
個の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイに
関する。
（従来の技術） 近年、情報通信の高度化、復合化にともない、並列伝達
の要求が高まっている。並列伝達はコンピュータ間通
信、コンピュータと端末間通信、コンピュータと周辺機
器間通信等に現在広く利用されている。コンピュータの
高速化、大容量化にともなって、並列伝送における伝送
速度の高速化の要求は年々高まっている。従来は、銅線
もしくは同軸ケーブル等により並列伝送は行なわれてい
た。しかし、伝送速度が高くなるにつれ、電線による伝
送は難しく、また、電線による伝送はクロストークや外
部雑音に弱いという問題をもっていた。
の要求が高まっている。並列伝達はコンピュータ間通
信、コンピュータと端末間通信、コンピュータと周辺機
器間通信等に現在広く利用されている。コンピュータの
高速化、大容量化にともなって、並列伝送における伝送
速度の高速化の要求は年々高まっている。従来は、銅線
もしくは同軸ケーブル等により並列伝送は行なわれてい
た。しかし、伝送速度が高くなるにつれ、電線による伝
送は難しく、また、電線による伝送はクロストークや外
部雑音に弱いという問題をもっていた。
このような問題を解決するために、最近、光による並列
伝送方式が注目されている。光伝送では、伝送路上のク
ロストークは全くなく、かつ、毎秒数ギガビットまでの
超高速伝送が可能である。このような、光並列伝送用光
源として、従来は、１つ１つの発光ダイオード（LED）
を各々に実装することが行なわれていた。しかし、複数
個のLEDを各々に実装すると、装置を小型化することが
難しく、かつ、信頼性も低下する。このような問題を解
決するためには、LEDを同一基板上にアレイ状に配置し
た発光ダイオードアレイが有望である。
伝送方式が注目されている。光伝送では、伝送路上のク
ロストークは全くなく、かつ、毎秒数ギガビットまでの
超高速伝送が可能である。このような、光並列伝送用光
源として、従来は、１つ１つの発光ダイオード（LED）
を各々に実装することが行なわれていた。しかし、複数
個のLEDを各々に実装すると、装置を小型化することが
難しく、かつ、信頼性も低下する。このような問題を解
決するためには、LEDを同一基板上にアレイ状に配置し
た発光ダイオードアレイが有望である。
従来、発光ダイオードアレイの各々の素子を分離するた
めに第２図に示すように、ｎ型基板26側をグランド（共
通）とし、エピタキシャル成長面側を基板26に到達する
溝により各々の発光ダイオードを電気的に分離し、か
つ、エピタキシャル成長面側と接触させるヒートシンク
22の導電部分23を配線することにより、各々の発光ダイ
オードを分離することが行なわれていた。
めに第２図に示すように、ｎ型基板26側をグランド（共
通）とし、エピタキシャル成長面側を基板26に到達する
溝により各々の発光ダイオードを電気的に分離し、か
つ、エピタキシャル成長面側と接触させるヒートシンク
22の導電部分23を配線することにより、各々の発光ダイ
オードを分離することが行なわれていた。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、第２図に示す従来の実装方式だと、ヒートシ
ンク22の配線位置23と発光ダイオードアレイの電極位置
24を厳密に合わせなければならず、発光ダイオードアレ
イの素子数が増えるほど、位置合わせが難しくなる。そ
して、第２図の方式では、発光ダイオードの負電極側25
が共通になり、正電極側で発光ダイオードを駆動するこ
とになる。しかし、通常のLED駆動用IC（アイシー）で
は、正極側が共通で、負極側で駆動する構造になってい
る。したがって、インバータ回路が必要になる。一方、
発光ダイオード用基板として、Ｐ型基板を使うと上述し
たLED駆動の極性の問題は解決するが、一般にＰ型基板
（例えばZnドーピング）は光を吸収しやすく、基板側か
ら光を取り出すLEDにはＰ型基板を使うことは難しい。
このように、従来の技術では発光ダイオードアレイにお
いて、各々の素子を別々に駆動することは難しかった。
ンク22の配線位置23と発光ダイオードアレイの電極位置
24を厳密に合わせなければならず、発光ダイオードアレ
イの素子数が増えるほど、位置合わせが難しくなる。そ
して、第２図の方式では、発光ダイオードの負電極側25
が共通になり、正電極側で発光ダイオードを駆動するこ
とになる。しかし、通常のLED駆動用IC（アイシー）で
は、正極側が共通で、負極側で駆動する構造になってい
る。したがって、インバータ回路が必要になる。一方、
発光ダイオード用基板として、Ｐ型基板を使うと上述し
たLED駆動の極性の問題は解決するが、一般にＰ型基板
（例えばZnドーピング）は光を吸収しやすく、基板側か
ら光を取り出すLEDにはＰ型基板を使うことは難しい。
このように、従来の技術では発光ダイオードアレイにお
いて、各々の素子を別々に駆動することは難しかった。
そこで、本発明の目的は、各々の発光素子を別々に駆動
できる発光ダイオードアレイを提供することにある。
できる発光ダイオードアレイを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、半導体層が積層される表面と、この表面にほぼ平行
な裏面とを有する半絶縁性基板と、この半絶縁性基板の
前記表面上に第１のクラッド層と活性層と第２のクラッ
ド層とを前記半絶縁性基板側から順に積層してなる半導
体積層構造とを少なくとも有し、光を前記半絶縁性基板
の前記裏面から取り出し、発光スポット領域がアレイ状
に複数箇所に配置された発光ダイオードアレイであっ
て、前記発光スポット領域付近に前記半絶縁性基板の前
記裏面から前記第１のクラッド層に到達する深さの溝を
有し、前記溝底部の前記第１のクラッド層から前記半絶
縁性基板の前記裏面上にまで電極が引き出され、前記第
２のクラッド層、前記活性層および前記第１のクラッド
層を貫通して前記半絶縁性基板に到達する溝によって前
記各発光スポット領域が互いに電気的に絶縁されている
ことを特徴とする。
は、半導体層が積層される表面と、この表面にほぼ平行
な裏面とを有する半絶縁性基板と、この半絶縁性基板の
前記表面上に第１のクラッド層と活性層と第２のクラッ
ド層とを前記半絶縁性基板側から順に積層してなる半導
体積層構造とを少なくとも有し、光を前記半絶縁性基板
の前記裏面から取り出し、発光スポット領域がアレイ状
に複数箇所に配置された発光ダイオードアレイであっ
て、前記発光スポット領域付近に前記半絶縁性基板の前
記裏面から前記第１のクラッド層に到達する深さの溝を
有し、前記溝底部の前記第１のクラッド層から前記半絶
縁性基板の前記裏面上にまで電極が引き出され、前記第
２のクラッド層、前記活性層および前記第１のクラッド
層を貫通して前記半絶縁性基板に到達する溝によって前
記各発光スポット領域が互いに電気的に絶縁されている
ことを特徴とする。
（作用） 半絶縁性基板13より第１のクラッド層14へ到達した溝上
に形成された電極12によりキャリアがクラッド層14へ注
入される。クラッド層14がｎ型のクラッド層であれば低
抵抗であり、発光スポット領域10まで50μｍ程度であっ
ても、抵抗はせいぜい５Ωであり、少数キャリアが第１
のクラッド層14より活性層15の発光スポット領域10へ注
入される。一方、電極12より注入されるキャリアは溝21
により、隣の発光素子にまで到達することができない。
一方、電極19より注入されたキャリアは絶縁膜18により
有効に狭窄され、第２のクラッド層16を経て発光スポッ
ト領域10へ注入される。発光スポット領域10で発光した
光は、半絶縁性基板13を通過し、モノリシックレンズ11
により集光され出射する。このとき、InP系半絶縁性基
板で最もよく使われているFeドーピングInP基板では、
光の吸収係数αは、本願発明者等の測定した結果によれ
ば波長1.3μｍの光に対してα＝1.38cm-1であり、例え
ば、半絶縁性基板13が100μｍとすると、基板13による
吸収率はたかだか1.5％であり、全く問題にならない。
一方、半絶縁性基板13の抵抗率は１×107Ω・cm程度で
あり、素子間隔を250μｍ、基板の厚みを100μｍとする
と電極12間の抵抗は100Ωとなり電気的なクロストーク
も問題にならない。
に形成された電極12によりキャリアがクラッド層14へ注
入される。クラッド層14がｎ型のクラッド層であれば低
抵抗であり、発光スポット領域10まで50μｍ程度であっ
ても、抵抗はせいぜい５Ωであり、少数キャリアが第１
のクラッド層14より活性層15の発光スポット領域10へ注
入される。一方、電極12より注入されるキャリアは溝21
により、隣の発光素子にまで到達することができない。
一方、電極19より注入されたキャリアは絶縁膜18により
有効に狭窄され、第２のクラッド層16を経て発光スポッ
ト領域10へ注入される。発光スポット領域10で発光した
光は、半絶縁性基板13を通過し、モノリシックレンズ11
により集光され出射する。このとき、InP系半絶縁性基
板で最もよく使われているFeドーピングInP基板では、
光の吸収係数αは、本願発明者等の測定した結果によれ
ば波長1.3μｍの光に対してα＝1.38cm-1であり、例え
ば、半絶縁性基板13が100μｍとすると、基板13による
吸収率はたかだか1.5％であり、全く問題にならない。
一方、半絶縁性基板13の抵抗率は１×107Ω・cm程度で
あり、素子間隔を250μｍ、基板の厚みを100μｍとする
と電極12間の抵抗は100Ωとなり電気的なクロストーク
も問題にならない。
以上に述べたように、本発明の構造を採用することによ
り、各々の発光ダイオードを独立に駆動することのでき
る発光ダイオードアレイを得ることができる。
り、各々の発光ダイオードを独立に駆動することのでき
る発光ダイオードアレイを得ることができる。
（実施例） 次に本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第３図は第１
図実施例において基板13に形成する溝31を示す模式的な
斜視図である。１×107Ω・cm程度の抵抗率をもったFe
ドーピング半絶縁性基板13に、液相成長もしくは気相成
長により、Snドープｎ−InPクラッド層14、活性層15、Z
nドーピングｐ−InPクラッド層16、Znドーピングｐ−In
GaAsP層17を順次にエピタキシャル成長していく。次に
Ｐ側電極19とキャップ層17のオーミック接触をとるため
に、Znを真空中で拡散する。次に電流を発光スポット領
域に集中させるためのメサ、及び隣の素子との電気的な
分離を得るための溝21を通常のフォトリソグラフィーと
エッチングの技術により加工する。次にSiO2絶縁膜18を
CVD法により推積し、フォトリソグラフィーにより、メ
サ中央部分に、電気的接触のための窓をあける。次に、
基板13を研磨して、100μｍ程度まで薄くし、〔011〕方
向が長手となるような溝31を形成するために、CVDとフ
ォトリソグラフィーの技術を用いてSiO2エッチングマス
クを形成する。次に溝31をエッチングする際、Ｐ側の成
長層及びプロセスパターンを保護するために、スライド
ガラスにＰ側をワックスで接着する。4HCl＋1H2Oの塩酸
系エッチャントを使い、InP基板33をエッチングする。
この際、〔011〕面はほぼ垂直に切れるため、溝を形成
しても発光領域34付近に溝がかかり、光がさえぎられる
ことはない。また、〔01〕面においては、順次メサに
なり、緩やかな傾斜をもった面になる。次に、基板側電
極32をリフトオフ法により形成し、さらに、モノリシッ
クレンズ11を、フォトリソグラフィーとサイドエッチン
グの手法を用いて形成する。最後にＰ側電極19を蒸着
し、アニールをして、金メッキ20を施し、全プロセスを
完了する。
図実施例において基板13に形成する溝31を示す模式的な
斜視図である。１×107Ω・cm程度の抵抗率をもったFe
ドーピング半絶縁性基板13に、液相成長もしくは気相成
長により、Snドープｎ−InPクラッド層14、活性層15、Z
nドーピングｐ−InPクラッド層16、Znドーピングｐ−In
GaAsP層17を順次にエピタキシャル成長していく。次に
Ｐ側電極19とキャップ層17のオーミック接触をとるため
に、Znを真空中で拡散する。次に電流を発光スポット領
域に集中させるためのメサ、及び隣の素子との電気的な
分離を得るための溝21を通常のフォトリソグラフィーと
エッチングの技術により加工する。次にSiO2絶縁膜18を
CVD法により推積し、フォトリソグラフィーにより、メ
サ中央部分に、電気的接触のための窓をあける。次に、
基板13を研磨して、100μｍ程度まで薄くし、〔011〕方
向が長手となるような溝31を形成するために、CVDとフ
ォトリソグラフィーの技術を用いてSiO2エッチングマス
クを形成する。次に溝31をエッチングする際、Ｐ側の成
長層及びプロセスパターンを保護するために、スライド
ガラスにＰ側をワックスで接着する。4HCl＋1H2Oの塩酸
系エッチャントを使い、InP基板33をエッチングする。
この際、〔011〕面はほぼ垂直に切れるため、溝を形成
しても発光領域34付近に溝がかかり、光がさえぎられる
ことはない。また、〔01〕面においては、順次メサに
なり、緩やかな傾斜をもった面になる。次に、基板側電
極32をリフトオフ法により形成し、さらに、モノリシッ
クレンズ11を、フォトリソグラフィーとサイドエッチン
グの手法を用いて形成する。最後にＰ側電極19を蒸着
し、アニールをして、金メッキ20を施し、全プロセスを
完了する。
第４図は第１図の実施例を利用した光並列伝送用光源部
を示す模式的な斜視図である。前述の工程により製作し
た第１図の発光ダイオードアレイを１列ずつにへき開
し、第４図に示すようにハイブリッド基板43上に、ヒー
トシンク42を介して接着する。電流はパターン配線45を
通して、LED駆動回路46より発光ダイオードアレイ41へ
供給される。発光した光は、発光ダイオードアレイ41よ
り、光ファイバ44へ直結結合される。実際に、本発明に
より試作したところ、電気的なクロストーク10dB以下の
良好な発光ダイオードアレイが得られた。
を示す模式的な斜視図である。前述の工程により製作し
た第１図の発光ダイオードアレイを１列ずつにへき開
し、第４図に示すようにハイブリッド基板43上に、ヒー
トシンク42を介して接着する。電流はパターン配線45を
通して、LED駆動回路46より発光ダイオードアレイ41へ
供給される。発光した光は、発光ダイオードアレイ41よ
り、光ファイバ44へ直結結合される。実際に、本発明に
より試作したところ、電気的なクロストーク10dB以下の
良好な発光ダイオードアレイが得られた。
（発明の効果） 以上に説明したように、本発明により、モノリシックに
集積され、かつ各々独立に駆動が可能な発光ダイオード
アレイが得られる。そこで、本発明の発光ダイオードア
レイを用いることにより、小型で高性能であり、しかも
信頼の高い光並列伝送用光源を得ることが可能となる。
集積され、かつ各々独立に駆動が可能な発光ダイオード
アレイが得られる。そこで、本発明の発光ダイオードア
レイを用いることにより、小型で高性能であり、しかも
信頼の高い光並列伝送用光源を得ることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の発光ダイオードアレイを示
す断面図、第２図は従来の発光ダイオードアレイ及びそ
の駆動方式を示す概念図、第３図は本発明で採用した溝
の形状を示す模式的な斜視図、第４図は本発明による発
光ダイオードアレイを利用した光並列伝送用光源の一具
体例を示す模式的な斜視図である。 11……モノリシックレンズ、12……電極、13……半絶縁
性基板、14……クラッド層、15……活性層、16……クラ
ッド層、17……キャップ層、18……絶縁膜、19……電
極、20……金メッキ、21……溝、22……ヒートシンク、
23……パターン配線、24……電極、25……電極、26……
基板、31……溝、32……電極、33……半絶縁性基板、34
……モノリシックレンズ、41……発光ダイオードアレ
イ、42……ヒートシンク、43……ハイブリッド基板、44
……光ファイバ、45……パターン配線、46……LED駆動
用IC、47……ワイア。
す断面図、第２図は従来の発光ダイオードアレイ及びそ
の駆動方式を示す概念図、第３図は本発明で採用した溝
の形状を示す模式的な斜視図、第４図は本発明による発
光ダイオードアレイを利用した光並列伝送用光源の一具
体例を示す模式的な斜視図である。 11……モノリシックレンズ、12……電極、13……半絶縁
性基板、14……クラッド層、15……活性層、16……クラ
ッド層、17……キャップ層、18……絶縁膜、19……電
極、20……金メッキ、21……溝、22……ヒートシンク、
23……パターン配線、24……電極、25……電極、26……
基板、31……溝、32……電極、33……半絶縁性基板、34
……モノリシックレンズ、41……発光ダイオードアレ
イ、42……ヒートシンク、43……ハイブリッド基板、44
……光ファイバ、45……パターン配線、46……LED駆動
用IC、47……ワイア。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体層が積層される表面と、この表面に
ほぼ平行な裏面とを有する半絶縁性基板と、この半絶縁
性基板の前記表面上に第１のクラッド層と活性層と第２
のクラッド層とを前記半絶縁性基板側から順に積層して
なる半導体積層構造とを少なくとも有し、光を前記半絶
縁性基板の前記裏面から取り出し、発光スポット領域が
アレイ状に複数箇所に配置された発光ダイオードアレイ
において、前記発光スポット領域付近に前記半絶縁性基
板の前記裏面から前記第１のクラッド層に到達する深さ
の溝を有し、前記溝底部の前記第１のクラッド層から前
記半絶縁性基板の前記裏面上にまで電極が引き出され、
前記第２のクラッド層、前記活性層および前記第１のク
ラッド層を貫通して前記半絶縁性基板に到達する溝によ
って前記各発光スポット領域が互いに電気的に絶縁され
ていることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29859287A JPH0682865B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 発光ダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29859287A JPH0682865B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138768A JPH01138768A (ja) | 1989-05-31 |
| JPH0682865B2 true JPH0682865B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=17861732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29859287A Expired - Lifetime JPH0682865B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682865B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424903C (zh) * | 2005-09-26 | 2008-10-08 | 三星电机株式会社 | 氮化镓基半导体发光二极管及其制造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488117B2 (en) * | 2004-03-05 | 2009-02-10 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Large tolerance fiber optic transmitter and receiver |
| DE102004021175B4 (de) | 2004-04-30 | 2023-06-29 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Halbleiterchips für die Optoelektronik und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP29859287A patent/JPH0682865B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424903C (zh) * | 2005-09-26 | 2008-10-08 | 三星电机株式会社 | 氮化镓基半导体发光二极管及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01138768A (ja) | 1989-05-31 |
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