JPH0945955A

JPH0945955A - 発光ダイオードアレイ

Info

Publication number: JPH0945955A
Application number: JP19285795A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Bito; 喜文尾藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子に接続される個別電極の形成密度が
高くなると共に、ワイヤボンディング作業に長時間かか
っていた。【解決手段】一導電型を呈する半導体基板上に、逆導
電型を呈する第一の半導体層を島状に複数設け、この第
一の半導体層上に、逆導電型を呈する第二の半導体層と
一導電型を呈する第三の半導体層を積層して島状に複数
設け、前記隣接する第三の半導体層毎に共通する個別電
極を形成すると共に、この個別電極を形成した隣とは異
なる隣毎の第一の半導体層に共通電極を形成した。

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】基板２１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などから成
り、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法で単結晶の半導
体層を形成した後に島状に形成される。

【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、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の上面部分から壁面部分を経由し
て、基板２１の端面近傍まで延在するように形成されて
いる。この個別電極２３は、島状半導体２２から交互に
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で個々の発光素子（発光ダイオード）が構成
され、この発光素子は基板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
てワイヤボンディング法などで外部回路と接続される。

【０００７】このような発光ダイオードアレイでは、図
５に示すように、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２２ａには電子が注入され、一導電型不純物を含
有する層２２ｂ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２３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除電
用光源として用いられる。

【０００８】なお、図５における共通電極２４は基板２
１の表面側に設けることもある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
半導体発光装置では、一導電型不純物を含有する半導体
層２２ｂは基板２１を介して共通電極２４に接続されて
いるものの、逆導電型不純物を含有する半導体層２２ａ
は、個別電極２３に個々に接続されていることから、発
光素子を高精細化すると、個別電極２３の形成密度も上
がり、それに伴って外部回路との接続箇所が増えると共
に、ワイヤボンディングの作業性が悪くなるという問題
があった。例えば３００ｄｐｉ（dot per inch）の半導
体発光装置であると、島状半導体層２２の配列ピッチは
８４．６μｍとなり、６００ｄｐｉの半導体発光装置で
あると、島状半導体層２２の配列ピッチは４２．３μｍ
で３００ｄｐｉに比べて半分となり、個別電極２３を細
幅にせざるを得ず、ワイヤボンディングの作業性が悪く
なるという問題があった。

【００１０】また、個別電極２３の数が増えれば、それ
に応じてワイヤボンディング数が増え、ワイヤボンディ
ング作業に長時間を要するという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みて発明されたものであり、発光素子に接続される個
別電極の形成密度があがることを解消すると共に、ワイ
ヤボンディング作業に長時間かかることを解消した半導
体発光装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、一導電型
を呈する半導体基板上に、逆導電型を呈する第一の半導
体層を島状に複数設け、この第一の半導体層上に、逆導
電型を呈する第二の半導体層と一導電型を呈する第三の
半導体層を積層して島状に複数設け、前記隣接する第三
の半導体層毎に共通する個別電極を形成すると共に、こ
の個別電極を形成した隣とは異なる隣毎の第一の半導体
層に共通電極を形成した。

【００１３】上記のように構成すると、発光素子に接続
される個別電極の形成密度が下がると共に、個別電極の
個数も少なくなり、ワイヤボンディング作業を短時間で
行うことができるようになる。

【００１４】

【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は本発明に係る半導
体発光装置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は第三の半導体層、５は個別電極、６ａ、６ｂは
共通電極である。

【００１５】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、一導電型不純物を含有する。

【００１６】第一の半導体層２は、ガリウム砒素などか
ら成り、逆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、まず半導体基板１の自然酸化膜を８００
〜１０００℃の高温で除去する。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Ｍ
ＯＣＶＤ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、前記アモル
ファスガリウム砒素を再結晶化し、ガリウム砒素単結晶
を成長する（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）₃Ｇａ）な
どが用いられ、砒素の原料としてはアルシン（Ａｌ
Ｈ₃）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。

【００１７】前記第一の半導体層２上には、第二の半導
体層３と第三の半導体層４が形成される。第二の半導体
層３は、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。第三の半導体層４は、アルミニウムガリウム砒素な
どの化合物半導体膜から成り、一導電型不純物を含有す
る。逆導電型不純物を含有する第二の半導体層３と一導
電型不純物を含有する第三の半導体層４の界面部分で半
導体接合部が形成される。この第二の半導体層３と第三
の半導体層４とは、第一の半導体層２上の全面に形成し
たのちに、島状に形成する。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）₃Ｇａ）など
が用いられ、砒素の原料としてはアルシン（ＡｌＨ₃）
などが用いられ、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）₃Ａｌ）などが用いられ
る。第二の半導体層３は、例えばＺｎ、Ｃｄなどの半導
体不純物元素を１０¹⁶〜１０¹⁹ｃｍ^-3程度含有し、第三
の半導体層４は、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｓｉなどの不
純物元素を１０¹⁶〜１０¹⁹ｃｍ^-3程度含有する。

【００１８】半導体基板１上の全面に、第一の半導体層
２、第二の半導体層３および第三の半導体層４を順次積
層して形成した後に、第一の半導体層２、第二の半導体
層３および第三の半導体層４を島状にエッチングし、さ
らに第一の半導体層２の一部が露出するように第二の半
導体層３と第三の半導体層４をエッチングする。なお、
第二の半導体層３または第三の半導体層４は、化合物の
混晶比が異なる複数の層で形成してもよい。

【００１９】島状に形成された第一、第二、第三の半導
体層２、３、４は、例えば窒化シリコン膜などから成る
保護膜７で被覆されており、第三の半導体層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（Ａｕ）などから成る共通電極６ａ、６ｂが形成さ
れている。第一の半導体層２、一つおきに異なる共通電
極６ａ、６ｂ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６ａ、６ｂに接続している。

【００２０】また、第三の半導体層４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に延在する
ように、個別電極５が形成されている。この個別電極５
は、隣接する第三の半導体層４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半導体発光素
子ごとに個別電極５を設けている。個別電極５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５と共通電極６ａ、６ｂ
の組み合わせを選択することにより、個々の半導体発光
素子を選択して発光させることができる。

【００２１】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ｎ型、第三の半導体層４がｐ型であるとす
れば、第三の半導体層４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、第一の半導体層２と半
導体基板１との間に逆バイアスの電源７ｂを接続する
と、第三の半導体層４と第一の半導体層２との間には電
流が流れず、もって発光素子は発光しない。これに対し
て、第一の半導体層２と半導体基板１との間を開放若し
くは短絡させた場合、或いは第一の半導体層２と半導体
基板１との間に順方向バイアスの電源（不図示）を接続
すると、第三の半導体層４と第一の半導体層２との間に
電流が流れ、もって発光素子が発光することになる。し
たがって、隣接する第三の半導体層４毎に共通する個別
電極５を設けても、共通電極６ａ、６ｂは、別々に形成
されていることから、この共通電極６ａ、６ｂ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
光素子を選択的に発光させることが可能になる。

【００２２】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６ａ、６ｂ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５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。

【００２３】図３は他の実施形態を示す図である。この
実施形態では、第一の半導体層２を発光素子の上下方向
で交互に露出させて共通電極６ａ、６ｂを設けると共
に、隣接する第三の半導体層４を迂回して接続してい
る。このように、第一の半導体層２を発光素子の上下方
向で交互に露出させて共通電極６ａ、６ｂを設けると、
半導体基板１上で配線が交差することがない。

【００２４】

【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、一導電型を呈する半導体基板上に、逆
導電型を呈する第一の半導体層を島状に複数設け、この
第一の半導体層上に、逆導電型を呈する第二の半導体層
と一導電型を呈する第三の半導体層を積層して島状に複
数設け、前記隣接する第三の半導体層毎に共通する個別
電極を形成すると共に、この個別電極を形成した隣とは
異なる隣毎の第一の半導体層に共通電極を形成したこと
から、発光素子に接続される個別電極の密度が下がると
共に、個別電極の個数も少なくなり、ワイヤボンディン
グ作業を短時間で行うことができるようになる。また、
島状半導体層を複数の群に分けて共通電極に接続できる
と共に、個別電極を異なる群に属する複数の島状半導体
層ごとに設けることができるようになる。

【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例
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
例を示す図である。

【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。

【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、６ａ、６ｂ・・・共通電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一導電型を呈する半導体基板上に、逆導
電型を呈する第一の半導体層を島状に複数設け、この第
一の半導体層上に、逆導電型を呈する第二の半導体層と
一導電型を呈する第三の半導体層を積層して島状に複数
設け、前記隣接する第三の半導体層毎に共通する個別電
極を形成すると共に、この個別電極を形成した隣とは異
なる隣毎の第一の半導体層に共通電極を形成したことを
特徴とする発光ダイオードアレイ。