JPH09174921A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents

発光ダイオードアレイ

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JPH09174921A
JPH09174921A JP34012695A JP34012695A JPH09174921A JP H09174921 A JPH09174921 A JP H09174921A JP 34012695 A JP34012695 A JP 34012695A JP 34012695 A JP34012695 A JP 34012695A JP H09174921 A JPH09174921 A JP H09174921A
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JP
Japan
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semiconductor layer
light emitting
semiconductor layers
semiconductor
island
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Pending
Application number
JP34012695A
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English (en)
Inventor
Katsunobu Kitada
勝信 北田
Yoshifumi Bito
喜文 尾藤
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光ダイオードアレイの発光素子と外部回路
を接続するのが困難であったり、各発光素子の発光中心
が千鳥状に一して発光バラツキが発生し、集束性光ファ
イバアレイとの位置合わせが困難であるという問題があ
った。 【解決手段】 半導体基板上に一導電型を呈する島状の
第一の半導体層を列状に設け、この第一の半導体層の一
端部が隣接する島ごとに交互に露出するように、逆導電
型を呈する第二の半導体層を前記第一の半導体層上に積
層して設け、前記第一の半導体層の露出部に共通電極を
接続して設けると共に、前記第二の半導体層上に個別電
極を接続して設け、この個別電極と前記第二の半導体層
の接続部から前記第一の半導体層の露出部までの島ごと
の領域が、直線状もしくはほぼ直線状に並ぶように前記
第一の半導体層の露出部及び前記個別電極を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードアレ
イに関し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光源な
どに用いられる発光ダイオードアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の発光ダイオードアレイを図4およ
び図5に示す。図5は、図4のA−A線断面図である。
図4および図5において、21は半導体基板、22は島
状半導体層、23は個別電極、24は共通電極である。
【0003】半導体基板21は、例えばシリコン(S
i)やガリウム砒素(GaAs)などの単結晶半導体基
板などから成る。
【0004】島状半導体層22は、ガリウム砒素やアル
ミニウムガリウム砒素などの化合物半導体層などから成
り、一導電型不純物を含有する層22aと逆導電型不純
物を含有する層22bから成る。逆導電型不純物を含有
する層22aと一導電型不純物を含有する層22bの界
面部分で半導体接合部が形成される。この島状半導体層
22は、例えばMOCVD法やMBE法でガリウム砒素
やアルミニムガリウム砒素などから成る単結晶半導体層
を形成した後に、メサエッチングなどによって島状に形
成される。
【0005】島状半導体層22の表面部分には、例えば
窒化シリコン膜(Six y )などから成る保護膜25
が形成されており、この保護膜25の表面部分には、例
えば金(Au)などから成る個別電極23が形成されて
いる。この個別電極23は、保護膜25に形成されたス
ルーホールを介して逆導電型不純物を含有する半導体層
22bに接続されている。この個別電極23は、島状半
導体層22のうちの逆導電型不純物を含有する層22a
の上面部分から壁部分を経由して、基板21の端面近傍
まで、隣接する島状半導体層22ごとに交互に他の端面
側に延在するように形成されている。また、基板21の
裏面側のほぼ全面には共通電極24が形成されている。
【0006】島状半導体層22、個別電極23および共
通電極24で個々の発光ダイオードが構成され、この発
光ダイオードは半導体基板基板21上に一列状に並ぶよ
うに形成される。この場合、例えば個別電極23が発光
ダイオードのアノード電極となり、共通電極24がカソ
ード電極となる。なお、個別電極23はその広幅部分に
おいて外部回路とボンディングワイヤなどで接続され
る。
【0007】このような発光ダイオードアレイでは、例
えば個別電極23から共通電極24に向けて順方向に電
流を流すと、逆導電型不純物を含有する層22bには電
子が注入され、一導電型不純物を含有する層22aには
正孔が注入される。これら少数キャリアの一部が多数キ
ャリアと発光再結合することによって光を生じる。ま
た、列状に形成された発光素子のいずれかの個別電極2
3を選択して電流を流して発光させることにより、例え
ばページプリンタ用感光ドラムの露光用光源として用い
られる。
【0008】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板21の表面側に形成した島状半導体
層22上に、個別電極23を設けると共に、半導体基板
21の裏面側に共通電極24を設けていることから、個
別電極23と共通電極24の形成工程が2回になり、製
造工程が煩雑になるという問題があった。
【0009】また、個別電極23と共通電極24が半導
体基板21の表裏両面にあると、ワイヤボンディング法
などによって外部回路と接続する際に、その接続作業が
困難であるという問題もあった。
【0010】そこで、本発明者等は特願平7−1928
57号において、図6および図7に示すように、半導体
基板21上に、一導電型不純物を含有する下層半導体層
22aを設けると共に、この下層半導体層22a上に逆
導電型不純物を含有する上層半導体層22bを下層半導
体層22aよりも小面積となるように設け、下層半導体
層22aの露出部分に共通電極24を接続して設け、上
層半導体層22bに個別電極23を接続して設けること
を提案した。
【0011】このように構成すると、半導体基板21の
同じ側に個別電極23と共通電極24を設けることがで
き、個別電極23と共通電極24を一回の工程で同時に
形成できることから、発光ダイオードアレイの製造工程
が簡略化されると共に、個別電極23と共通電極24が
同じ側に位置することから、ワイヤボンディング法など
による外部回路との接続作業も容易になる。なお、図7
中、25は窒化シリコン膜などから成る絶縁膜である。
【0012】また、図6に示すように、共通電極24
は、隣接する島状半導体層22ごとに異なる群に属する
ように二群に分けて設けられ、個別電極23は隣接する
島状半導体層22が同じ個別電極23で接続されるよう
に設けられている。
【0013】このような発光ダイオードでは、図6中の
楕円で示すように、上層半導体層22bと個別電極23
との接続部から下層半導体層22aと共通電極24との
接続部にかけて電流が一番強く流れ、一番強く発光す
る。
【0014】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、上層半導体層22bが半導体基板21上で一列
状に並ぶように形成されることから、発光ダイオードア
レイとしてみた場合、各発光ダイオードにおける発光強
度の一番強い発光中心が千鳥状になり、発光バラツキに
分布が生じるという問題があった。
【0015】また、各発光素子の発光中心が千鳥状に位
置することから、この発光ダイオードアレイを用いて光
プリンタヘッドを組み立てる場合、集束性光ファイバと
の位置合わせが困難であるという問題があった。
【0016】本発明はこのような従来技術の問題点を解
消するためになされたものであり、発光素子と外部回路
との接続の困難性を解消すると共に、各発光素子の発光
中心が千鳥状に位置して発光バラツキに分布が生じるこ
とを解消した発光ダイオードアレイを提供することを目
的とする。
【0017】
【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では、半導体基
板上に一導電型を呈する島状の第一の半導体層を列状に
設け、この第一の半導体層の一端部が隣接する島ごとに
交互に露出するように、逆導電型を呈する第二の半導体
層を前記第一の半導体層上に積層して設け、前記第一の
半導体層の露出部に共通電極を接続して設けると共に、
前記第二の半導体層上に個別電極を接続して設け、この
個別電極と前記第二の半導体層の接続部から前記第一の
半導体層の露出部までの島ごとの領域が、直線状もしく
はほぼ直線状に並ぶように前記第一の半導体層の露出部
及び前記個別電極を設けた。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明に係る発光
ダイオードアレイの一実施形態を示す図であり、図2は
図1のA−A線断面図である。図1および図2におい
て、1は半導体基板、2は第一の半導体層、3は第二の
半導体層、4は個別電極、5a、5bは共通電極であ
る。
【0019】半導体基板1は、例えばシリコン(Si)
やガリウム砒素(GaAs)などの単結晶半導体基板か
ら成り、一導電型半導体不純物を含有する。
【0020】第一の半導体層2は、ガリウム砒素やガリ
ウム砒素とアルミニウムガリウム砒素などから成り、一
導電型不純物を含有する。この第一の半導体層2は、例
えばMOCVD法やMBE法などで形成される。すなわ
ち、半導体基板1の自然酸化膜を800〜1000℃の
高温で除去し、次に450℃以下の低温で核となるアモ
ルファスシリコンガリウム砒素をMOCVD法やMBE
法で0.1〜2μm程度の厚みに成長させた後、500
〜700℃まで昇温して再結晶化し、ガリウム砒素単結
晶を成長させる(二段階成長法)。この場合、ガリウム
の原料としてはトリメチルガリウム((CH3 3
a)などが用いられ、砒素の原料としてはアルシン(A
sH3 )などが用いられる。次に750℃〜1000℃
の高温でのアニールと600℃以下の低温への急冷を数
回繰り返す(温度サイクル法)等のポストアニールを行
う。ガリウム砒素とアルミニムガリウム砒素の二層構造
にする場合は、さらにアルミニムガリウム砒素層を形成
する。アルミニウムの原料としては、トリメチルアルミ
ニウム((CH3 3 Al)などが用いられる。
【0021】前記第一の半導体層2上には、第二の半導
体層3が形成される。第二の半導体層3も、アルミニウ
ムガリウム砒素(AlGaAs)などの化合物半導体膜
から成り、逆導電型不純物を含有する。一導電型不純物
を含有する第一の半導体層2と逆導電型不純物を含有す
る第二の半導体層3の界面部分で半導体接合部が形成さ
れる。この第一の半導体層2と第二の半導体層3とは、
島状に形成される。第一の半導体層2は、例えばZn、
Cdなどの半導体不純物元素を1018〜1019cm-3
度含有し、第二の半導体層3は、S、Se、Te、G
e、Siなどの不純物元素を1016〜1019cm-3程度
含有する。
【0022】半導体基板1上の全面もしくは一部に、第
一の半導体層2と第二の半導体層3を積層して形成した
後に、第一の半導体層2および第二の半導体層3を島状
にエッチングし、さらに第一の半導体層2の一部が隣接
する島状半導体22ごとに交互に露出するように第二の
半導体層3をエッチングする。
【0023】なお、第二の半導体層3は、化合物の混晶
比が異なる複数の層で形成してもよい。
【0024】島状に形成された第一の半導体層2と第二
の半導体層3は例えば窒化シリコン膜などから成る保護
膜6で被覆され、第二の半導体層3の露出部分から半導
体基板1の端面近傍まで延在するように、例えば金(A
u)などから成る共通電極5a、5bが形成される。第
一の半導体層2は、島状半導体層の一つおきに異なる共
通電極5a、5bに交互に接続されている。すなわち、
第一の半導体層2を二つの群に分けて、この群ごとに異
なる共通電極5a、5bに接続している。
【0025】また、第二の半導体層3の表面から壁面部
を経由して半導体基板1の反対側の端面近傍まで延在す
るように、個別電極4が形成されている。この個別電極
4は、隣接する第二の半導体層3ごとに一つ形成されて
いる。すなわち、異なる群に属する隣接する発光ダイオ
ードごとに個別電極4を設けている。個別電極4の広幅
部分が外部回路と接続するためのワイヤボンディングを
行う電極パッドとなる。個別電極4と共通電極5a、5
bの組み合わせを選択することにより、個々の発光ダイ
オードを選択して発光させることができる。
【0026】すなわち、図1および図2に示すように、
半導体基板1がp型、第一の半導体層2がn型、第二の
半導体層3がp型であるとすれば、第二の半導体層5と
第一の半導体層2との間に電源7aを順方向に接続した
場合、一方の共通電極5aを開放した状態で他方の共通
電極6bを接続すれば、共通電極6bに接続されている
発光ダイオードだけが発光する。したがって、隣接する
第二の半導体層3毎に共通する個別電極4を設けても、
共通電極5a、5bは別々に接続されていることから、
この共通電極5a、5bと半導体基板1との間の電圧印
加状態を変えることで隣接する発光ダイオードを選択的
に発光させることが可能になる。
【0027】この場合、発光中心となる第二の半導体層
3と共通電極5側の領域は、直線状もしくはほぼ直線状
に配列されていることから、発光ダイオードアレイ全体
を見ると直線状もしくはほぼ直線状に発光することにな
り、発光バラツキの分布はない。
【0028】上記実施例では、複数の半導体発光素子を
二群に分けて二本の共通電極5a、5bに接続すると共
に、それぞれの群に属する半導体発光素子を2個1組で
個別電極4に接続することについて述べたが、複数の半
導体発光素子を3群若しくはそれ以上に分けて3個1組
若しくはそれ以上で個別電極5に接続してもよい。
【0029】図3は、本発明に係る発光ダイオードアレ
イの他の実施形態を示す図である。この実施形態では、
島状の第一の半導体層2自体を直線状若しくはほぼ直線
状に形成すると共に、この島状部の一端部が隣接する島
毎に交互に露出するように形成されている。また、第三
の半導体層には、島毎に交互に反対側に延在する個別電
極4が設けられていると共に、第一の半導体層2上に共
通電極5a、5bが設けられている。このように、島状
の第一の半導体層2を直線状もしくはほぼ直線状に形成
しても発光ダイオードの発光中心を直線状もしくはほぼ
直線状に形成することができる。また個別電極4を個々
に設けた発光ダイオードアレイでも発光中心を直線状も
しくはほぼ直線状に形成することができる。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイでは、半導体基板上に一導電型を呈する島状
の第一の半導体層を列状に設け、この第一の半導体層の
一端部が隣接する島ごとに交互に露出するように、逆導
電型を呈する第二の半導体層を前記第一の半導体層上に
積層して設け、前記第一の半導体層の露出部に共通電極
を接続して設けると共に、前記第二の半導体層上に個別
電極を接続して設け、この個別電極と前記第二の半導体
層の接続部から前記第一の半導体層の露出部までの島ご
との領域が、直線状もしくはほぼ直線状に並ぶように前
記第一の半導体層の露出部及び前記個別電極を設けたこ
とから、発光素子と外部回路との接続が容易になり、ま
た各発光素子の発光中心が直線状もしくはほぼ直線状に
形成され、集束性光ファイバなどの取り付けも容易にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光ダイオードアレイの一実施形
態を示す図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明に係る発光ダイオードアレイの他の実施
形態を示す図である。
【図4】従来の発光ダイオードアレイを示す図である。
【図5】図4のA−A線断面図である。
【図6】従来の他の発光ダイオードアレイを示す図であ
る。
【図7】図6のA−A線断面図である。
【符号の説明】
1・・・半導体基板、2・・・第一の半導体層、3・・
・第二の半導体層、4・・・第三の半導体層、5・・・
個別電極、6・・・共通電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に一導電型を呈する島状の
    第一の半導体層を列状に設け、この第一の半導体層の一
    端部が隣接する島ごとに交互に露出するように、逆導電
    型を呈する第二の半導体層を前記第一の半導体層上に積
    層して設け、前記第一の半導体層の露出部に共通電極を
    接続して設けると共に、前記第二の半導体層上に個別電
    極を接続して設け、この個別電極と前記第二の半導体層
    の接続部から前記第一の半導体層の露出部までの島ごと
    の領域が、直線状もしくはほぼ直線状に並ぶように前記
    第一の半導体層の露出部及び前記個別電極を設けた発光
    ダイオードアレイ。
JP34012695A 1995-12-27 1995-12-27 発光ダイオードアレイ Pending JPH09174921A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105430904A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 晶阳照明有限公司 用于发光装置的可弯灯丝及其制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105430904A (zh) * 2015-12-22 2016-03-23 晶阳照明有限公司 用于发光装置的可弯灯丝及其制造方法

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040706