JPH0864863A - モノリシック発光ダイオードアレイ及びその製造方法 - Google Patents

モノリシック発光ダイオードアレイ及びその製造方法

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JPH0864863A
JPH0864863A JP19977794A JP19977794A JPH0864863A JP H0864863 A JPH0864863 A JP H0864863A JP 19977794 A JP19977794 A JP 19977794A JP 19977794 A JP19977794 A JP 19977794A JP H0864863 A JPH0864863 A JP H0864863A
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JP
Japan
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light emitting
emitting diode
type
diode array
etching
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Application number
JP19977794A
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English (en)
Inventor
Naoki Nakajo
直樹 中條
Genta Koizumi
玄太 小泉
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同じ発光面積でも従来例よりも大きなpn接合
面積をもたせることによって、より高い発光出力と信頼
性を得る。 【構成】p型GaAs基板1上にp型Ga1-x Alx
s活性層2、その上にn型Ga1-y Aly Asクラッド
層3を備え、クラッド層3の一部をエッチング溝10で
分離して一列に並ぶ複数個の発光部をもつモノリシック
発光ダイオードアレイを作る。エッチング溝10はドラ
イエッチングプロセスによって形成して、エッチング溝
10の側壁11と、クラッド層3の表面である発光面1
2とのなす角度をほぼ垂直の80°〜100°の範囲内
とする。これにより、発光面12とpn接合面9との幅
をほぼ等しくして、pn接合面積を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモノリシック発光ダイオ
ードアレイ及びその製造方法、特に光プリンタ用光源と
して好適なものに関する。
【0002】
【従来の技術】モノリシック発光ダイオードアレイとし
て、不純物拡散によりpn接合を形成するホモ接合型
(主にGaAsP系)と、エピタキシャル成長によりp
n接合を形成するヘテロ接合型(主にGaAlAs系)
の2種類が知られている。このうちGaAlAs系のヘ
テロ接合型発光ダイオードアレイは、高光出力であるた
め高速プリンタ用として用いられている。
【0003】従来用いられてきたGaAlAs系のヘテ
ロ接合型発光ダイオードアレイの構造を図2に示す。
(a)は平面図、(b)は断面図であり、左側と右側は
それぞれ(a)のA−A′線断面図、B−B′線断面図
である。図2(a)に示すように発光部13となる多数
のn型Ga1-y Aly Asクラッド層3が千鳥状に並
び、そのクラッド層3の一部を構成する発光面12が一
列に並んでいる。
【0004】その構造は図2(b)に示すように、p型
GaAs基板1上に、p型Ga1-xAlx As活性層
2、n型Ga1-y Aly Asクラッド層3、n+ 型Ga
1-z Alz Asコンタクト層4が順次積層されており、
ウエットエッチングによりエッチング溝10を形成して
素子間分離を図っている。
【0005】一般に、GaAlAsエピタキシャル層を
ウエットエッチングすると、エッチング溝の(011)
面で切ったときの断面形状は、図2(b)に示すよう
に、約60°の角度を持つ逆メサ形状になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、発光ダイオード
アレイを用いた光プリンタの分野では、印刷品質の向上
が望まれている。印刷品質を向上するための1つの手段
として発光ダイオードの集積度を上げ、印刷しようする
ドットサイズを小さくすることが行われている。発光ダ
イオードの集積度を上げていくと、当然各発光ダイオー
ドの大きさは小さくなっていく。
【0007】例えば、800DPI(=dot/inc
hi)の発光ダイオードアレイでは、1つの発光ダイオ
ード当たりの幅は、25,400/800=31.8μ
mとなる。発光面の最大幅は、実装時の搭載精度±5μ
m、チップ端の発光ダイオードの、チップ端からの距離
2.5μmを考えて、31.8−2×(5+2.5)=
約17μm程度となる。
【0008】この制約下で発光面12の形状を設計する
と、例えば図2(b)に示すような発光面幅17μm、
pn接合幅12μmという寸法になる。すなわち、エッ
チング溝10の形状が逆メサ形状であるため、pn接合
面9の幅が発光面幅よりも狭くなる。
【0009】このように高集積化の下では、pn接合面
9の面積が狭くなるため、電流密度が高く、単位面積当
たりの発熱量が大きくなり、その結果、pn接合部の温
度が上がり、発光効率が落ち、また、素子の信頼性も低
くなるという欠点があった。
【0010】本発明の目的は、同じ発光面積でも従来例
より大きなpn接合面積をもたせることよって、前記し
た従来技術の問題点を解決し、より高い発光出力と信頼
性をもつモノリシック発光ダイオードアレイ及びその製
造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のモノリシック発
光ダイオードアレイは、第1導電型基板上に少なくとも
第1導電型エピタキシャル層、その上に第2導電型のエ
ピタキシャル層を備え、第2導電型のエピタキシャル層
をエッチング溝で分離して一列に並ぶ複数個の発光部を
形成したモノリシック発光ダイオードアレイにおいて、
上記エッチング溝の側壁と、第2導電型のエピタキシャ
ル層の表面である発光面とのなす角度が80°〜100
°の範囲内にあるようにしたものである。
【0012】また、本発明のモノリシック発光ダイオー
ドアレイの製造方法は、第1導電型基板上に少なくとも
第1導電型エピタキシャル層、その上に第2導電型のエ
ピタキシャル層を形成し、第2導電型のエピタキシャル
層をエッチング溝で分離して一列に並ぶ複数個の発光部
をもつモノリシック発光ダイオードアレイを製造する方
法において、上記エッチング溝をドライエッチングによ
り形成したものである。
【0013】エッチング溝の側壁と発光面とのなす角度
は、80°より小さいとエッチング溝が逆メサ形状とな
るため好ましくなく、また100°より大きいと素子寸
法が大きくなるため好ましくない。
【0014】
【作用】エッチング溝をドライエッチングプロセスで形
成すると、エッチング溝の側壁が発光面に対してほぼ垂
直、すなわちエッチング溝の側壁と第2導電型のエピタ
キシャル層の表面である発光面とのなす角度が80°〜
100°の範囲内にはいる。
【0015】これにより発光面幅とpn接合幅がほぼ同
じになり、逆メサエッチング溝のときのように発光面幅
よりもpn接合幅が狭かったときに比して、pn接合面
の面積が大きくなる。そのためpn接合での電流密度が
下がってpn接合温度が下がるため、発光効率が上が
り、素子の信頼性も上がる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本実施例のGaAlAs系のヘテロ接
合型発光ダイオードアレイを示す図である。(a)は平
面図、(b)は断面図であり左側と右側はそれぞれ
(a)のA−A′線断面図、B−B′線断面図を示す。
【0017】先ず、この実施例の構造を説明する。図1
(a)は先に説明した図2(a)と同じであるため説明
を省略する。図1(b)に示すように、p型GaAs基
板1の上にp型Ga1-x Alx As活性層2をエピタキ
シャル成長させる。その混晶比xの値はx=0〜0.4
程度の範囲内で、希望する発光波長により適宜定められ
る。
【0018】p型Ga1-x Alx As活性層2上にn型
Ga1-y Aly Asクラッド層3をエピタキシャル成長
させる。この混晶比yをxよりも高くすることにより、
p型Ga1-x Alx As層2からの発光に対する透過性
と、電子注入効率の増加及びホールの閉じ込めを図って
いる。9は、p型Ga1-x Alx As活性層2とn型G
1-y Aly Asクラッド層3とのpn接合面である。
【0019】n型Ga1-y Aly As層クラッド3上に
+ 型Ga1-z Alz Asコンタクト層4をエピタキシ
ャル成長させる。zを小さい値にして電極とのオーミッ
ク接合を容易にしている。
【0020】ここで、素子間分離を行うために、ドライ
エッチングプロセスによりn型Ga1-y Aly Asクラ
ッド層3の一部をエッチングして残ったクラッド層3が
千鳥状配列になるようにする(図1(a)参照)。エッ
チング溝10はp型Ga1-xAlx As活性層2まで達
するように形成する。
【0021】p型GaAs基板1の裏面にp側コンタク
ト電極5を設け、n+ 型Ga1-z Alz Asコンタクト
層4上にn側コンタクト電極6を設け、さらにn側コン
タクト電極6上にn側ボンディング電極7を設ける。そ
して、電極部以外の結晶が露出している部分をPSGパ
ッシベーション膜8で保護する。11はエッチング溝の
側壁であり、12は発光ダイオードの発光面である。
【0022】さて、エッチング溝10の側壁11と発光
面12とのなす角度は、従来例ではエッチング溝をウエ
ットエッチングで形成していたため約60°であった
が、本実施例では、図1(b)に示すように、ドライエ
ッチングで形成しているため、ほぼ垂直の80〜100
°になっている。このため、発光面12と、pn接合面
9との幅Lを、ほぼ同じにすることができる。
【0023】上述したように、本実施例の発光ダイオー
ドアレイは発光面12とpn接合面9との面積がほぼ同
じである。従来例では、図2(b)から分かるように、
800DPIリニア発光ダイオードアレイの場合、pn
接合面9の面積は、発光面12の面積の12/17=約
70%となっている。このため、同じ量の電流を流した
場合、本実施例のリニアLEDアレイの電流密度は、従
来例のリニア発光ダイオードアレイの電流密度と比べ約
70%に減少する。このため、pn接合面9の温度がよ
り低くなり、より高い発光出力が得られる。また、より
高い信頼性が得られる。
【0024】なお、上述した実施例は、シングルヘテロ
構造のリニア発光ダイオードアレイについて説明した
が、本発明はホモ構造またはダブルヘテロ構造のリニア
発光ダイオードアレイにも適用できる。
【0025】また、ドライエッチングプロセスを実現す
る装置は、特に限定されず、例えばプラズマエッチン
グ、反応性イオンエッチング装置など任意である。
【0026】
【発明の効果】本発明のモノリシック発光ダイオードア
レイによれば、エッチング溝の側壁が発光面に対してほ
ぼ垂直になっているので、逆メサ溝を有する従来例に比
べ同じ発光面積でもより大きなpn接合面積をもつこと
ができ、pn接合面に同じ量の電流を流した場合、従来
例のものよりも電流密度が少なくて済むため、pn接合
面の温度がより低くなる結果、より高い発光出力が得ら
れ、またより高い信頼性が得られる。
【0027】本発明のモノリシック発光ダイオードアレ
イの製造方法によれば、エッチングプロセスからドライ
エッチングプロセスに変更するという簡単な方法によ
り、より高い発光出力と高い信頼性をもつ発光ダイオー
ドアレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモノリシック発光ダイオードアレイの
一実施例を説明するためのGaAlAs系のヘテロ接合
型発光ダイオードアレイの平面図及び断面図である。
【図2】従来例のGaAlAs系のヘテロ接合型発光ダ
イオードアレイの平面図及び断面図である。
【符号の説明】
1 p型GaAs基板 2 p型Ga1-x Alx As活性層 3 n型Ga1-y Aly Asクラッド層 4 n+ Ga1-z Alz Asコンタクト層 9 pn接合面 10 エッチング溝 11 エッチング溝側壁 12 発光面 13 発光部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型基板上に少なくとも第1導電型
    エピタキシャル層、その上に第2導電型のエピタキシャ
    ル層を備え、第2導電型のエピタキシャル層をエッチン
    グ溝で分離して一列に並ぶ複数個の発光部を形成したモ
    ノリシック発光ダイオードアレイにおいて、上記エッチ
    ング溝の側壁と、第2導電型のエピタキシャル層の表面
    である発光面とのなす角度が80°〜100°の範囲内
    にあることを特徴とするモノリシック発光ダイオードア
    レイ。
  2. 【請求項2】第1導電型基板上に少なくとも第1導電型
    エピタキシャル層、その上に第2導電型のエピタキシャ
    ル層を形成し、第2導電型のエピタキシャル層をエッチ
    ング溝で分離して一列に並ぶ複数個の発光部をもつモノ
    リシック発光ダイオードアレイを製造する方法におい
    て、上記エッチング溝をドライエッチングにより形成し
    たことを特徴とするモノリシック発光ダイオードアレイ
    の製造方法。
JP19977794A 1994-08-24 1994-08-24 モノリシック発光ダイオードアレイ及びその製造方法 Pending JPH0864863A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015050230A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 京セラ株式会社 光学素子および光学素子アレイ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015050230A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 京セラ株式会社 光学素子および光学素子アレイ

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