JPH10335703A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH10335703A
JPH10335703A JP14013597A JP14013597A JPH10335703A JP H10335703 A JPH10335703 A JP H10335703A JP 14013597 A JP14013597 A JP 14013597A JP 14013597 A JP14013597 A JP 14013597A JP H10335703 A JPH10335703 A JP H10335703A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子の高精細化が困難であり、光の取り
出し効率が悪いという問題があった。 【解決手段】 単結晶基板1上に、一導電型半導体層2
と逆導電型半導体層3から成る島状半導体層6を単結晶
基板1上の<001>方向に多数列状に形成し、この島
状半導体層6の側壁部が前記単結晶基板1の<011>
方向と<0−11>方向を向くように形成し、この一導
電型半導体層2に共通電極5を接続して設けると共に、
逆導電型半導体層3に個別電極4を接続して設けた半導
体発光装置において、前記一導電型半導体層2における
<010>方向の端部が隣接する一導電型半導体層2ご
とに交互に一部露出するように前記逆導電型半導体層3
を前記一導電型半導体層2上に形成すると共に、同じ端
部側が露出した一導電型半導体層2毎に異なる同じ共通
電極5に接続し、異なる共通電極5に接続した一導電型
半導体層2上の隣接する逆導電型半導体層3毎に同じ個
別電極4に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの除電用光源やフ
ァクシミリの原稿読み取り用光源などに用いられる半導
体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体発光装置を図3および図4
に示す。図3および図4において、11は単結晶基板、
12は一導電型半導体層、13は逆導電型半導体層、1
4は個別電極、15は共通電極である。単結晶基板11
はシリコンやガリウム砒素などから成り、一導電型半導
体層12はシリコン(Si)やテルル(Te)やセレン
(Se)などを含有するガリウム砒素やアルミニウムガ
リウム砒素などから成り、逆導電型半導体層13は亜鉛
(Zn)やカドミュウム(Cd)などを含有するガリウ
ム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成る。逆導
電型半導体層13は、一導電型半導体層12の一端部側
が隣接する一導電型半導体層12毎に交互に露出するよ
うに、一導電型半導体層12よりも小面積に形成され
る。同じ側が露出した一導電型半導体層12が同じ共通
電極15に接続されている。また、異なる共通電極15
に接続された隣接する一導電型半導体層12上の逆導電
型半導体層13が同じ個別電極14に接続されている。
【0003】一導電型半導体層12と逆導電型半導体層
13の界面部分で半導体接合部が形成され、個別電極1
4と共通電極15の組み合わせを選択して電流を流すこ
とによって、多数の発光素子16を選択して発光させ
る。
【0004】
【発明が解決しようとす課題】ところが、この従来の半
導体発光装置では、単結晶基板11上に多数の発光素子
16が列状に形成されているものの、各発光素子16
は、その側壁部が単結晶基板11の長手方向と短手方向
の端面と平行になるように形成されていることから、発
光素子16毎の間隔が大きくなり、一つの発光素子16
は小さく形成せざるを得ず、高精細化が困難であるとい
う問題があった。すなわち、600dpiで発光素子1
6を形成する場合、発光素子16のピッチはp=42.
3μmで形成しなければならないが、発光素子16の側
壁部のメサ部分も5μm程度の幅をもって形成しなけれ
ばならず、発光素子16の素子幅は最大でも32.3μ
mにしかできないという問題がある。
【0005】また、従来の半導体発光装置では、発光素
子16は矩形状に形成され、発光素子16上から対向す
る辺側に向けて電流を流すものの、発光素子16の側壁
は個別電極14および共通電極15と平行もしくは垂直
に位置することから、発光した光は発光素子16の側壁
部から透過し、発光素子16上への光の取り出し効率が
悪いという問題があった。
【0006】本発明は、このような問題点に鑑みて発明
されたものであり、発光素子の高精細化が困難であり、
光の取り出し効率が悪いという従来装置の問題点を解消
した半導体発光装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体発光装置では、単結晶基板上
に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層から成る島状
半導体層を単結晶基板上の<001>方向に多数列状に
形成し、この島状半導体層の側壁部が前記単結晶基板の
<011>方向と<0−11>方向を向くように形成
し、この一導電型半導体層の一端部側に共通電極を接続
して設けると共に、逆導電型半導体層の他の端部側に個
別電極を接続して設けた半導体発光装置において、前記
一導電型半導体層における<010>方向側の端部が隣
接する一導電型半導体層ごとに交互に一部露出するよう
に前記逆導電型半導体層を前記一導電型半導体層上に形
成すると共に、同じ端部側が露出した一導電型半導体層
毎に同じ共通電極に接続し、異なる共通電極に接続した
一導電型半導体層上の隣接する逆導電型半導体層毎に同
じ個別電極に接続した。
【0008】また、本発明に係る半導体発光装置では、
同じ個別電極に接続された逆導電型半導体層下部の一導
電型半導体層を連続して形成することが望ましい。
【0009】さらに、本発明に係る半導体発光装置で
は、前記島状半導体層の隣接する端部がこの島状半導体
層の配列方向において一部重なっていることが望まし
い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。なお、本明細書において、結晶方位の
<−1>はバー1を意味する。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平面図であり、図2
(a)は一つの発光素子を拡大して示す平面図であり、
図2(b)は断面図である。図1および図2において、
1は単結晶基板、2は一導電型半導体層、3は逆導電型
半導体層、4は個別電極、5は共通電極である。 単結
晶基板1はシリコンやガリウム砒素などの半導体基板、
或いはサファイアなどの絶縁基板などから成る。この単
結晶基板1には、(100)面の基板、もしくは(10
0)面が<001>方向もしくは<011>方向に2〜
8°オフした基板などが用いられる。
【0011】一導電型半導体層2は、ガリウム砒素やア
ルミニウムガリウム砒素などから成り、シリコン(S
i)やテルル(Te)やセレン(Se)などの一導電型
半導体不純物を1×1016〜1018atoms・cm-3
程度含有する。単結晶基板1と一導電型半導体層2との
間には、単結晶基板1と一導電型半導体層2との格子定
数の相違に基づくミスフィット転位を不連続とするため
に、厚み2μm程度のバッファ層を設けることが望まし
い。また、図示されていないが、後述する共通電極5と
の接触部分は一導電型半導体不純物を高濃度に含有する
オーミックコンタクト層を設けることが望ましい。
【0012】逆導電型半導体層3は、ガリウム砒素やア
ルミニウムガリウム砒素などから成り、亜鉛(Zn)や
カドミュウム(Cd)などの逆導電型半導体不純物を1
×1016〜1020atoms・cm-3程度含有する。こ
の逆導電型半導体層3の下層部は、キャリアを閉じ込め
て高い輝度の発光を得るために、逆導電型半導体層3の
上層部や一導電型半導体層2の上層部に比べてエネルギ
ーバンドギャップの狭い材料で構成していわゆるダブル
ヘテロ構造とすることが望ましい。逆導電型半導体層3
の下層部を例えばガリウム砒素で形成する場合、その上
下層を例えばアルミニウムガリウム砒素で形成すればよ
く、また逆導電型半導体層3の下層部を例えばアルミニ
ウムガリウム砒素で形成する場合、その上下層をアルミ
ニウム砒素の混晶比がより大きいアルミニウムガリウム
砒素で形成すればよい。また、この逆導電型半導体層3
のうち、後述する個別電極4との接触部分はオーミック
コンタクトをとるために逆導電型半導体不純物を高濃度
に含有させることが望ましい。逆導電型半導体層3内に
形成される発光層やその上下に形成されるクラッド層は
0.1〜2μm程度の厚みに形成される。また、オーミ
ックコンタクト層は数100〜数1000Åの厚みでよ
い。
【0013】この一導電型半導体層2と逆導電型半導体
層3は、積層して多数の島状に形成される。島状部6
は、単結晶基板1の(100)面上の<001>方向に
沿って配列形成されるが、島状部6の側壁部は<011
>方向と<0−11>方向を向けて形成される。このよ
うに、島状部6を単結晶基板1の(100)面上の<0
01>方向に沿って配列形成すると共に、島状部6の側
壁部を<011>方向と<0−11>方向を向けて形成
すると、島状部6の全ての側壁部は単結晶基板1に対し
て50〜70°の切り立ち角度をもつメサ構造になり、
保護膜7や電極4、5の形成が容易になると共に、複数
の島状部6の隣接する端部を島状部6の配列方向で重な
って配列させることができ、600dpiで発光素子を
形成する場合でも、見かけ上の発光素子幅は42.3μ
mにすることができ、高精細化が可能になる。
【0014】逆導電型半導体層3は、一導電型半導体層
2の<010>方向側端部が隣接する一導電型半導体層
2毎に交互に露出するように一導電型半導体層2よりも
小面積に形成されている。この一導電型半導体層2の露
出部分に共通電極5が接続される。この場合、同じ側が
露出している一導電型半導体層2が同じ共通電極5に接
続され、単結晶基板1の長手方向の両側に振り分けて二
つの共通電極5に接続されている。また、異なる共通電
極5に接続された隣接する一導電型半導体層2上の二つ
の逆導電型半導体層3の他の端部側に一つの個別電極4
が接続されている。島状半導体層6のうち、電極4、5
で被覆されていない部分が光取り出し面となる。
【0015】この場合、個別電極4と共通電極5の組み
合わせを選択して半導体接合部に電流を流すことによ
り、個々の発光素子が選択的に発光する。すなわち、半
導体接合部に順方向に電流を流すと電位障壁が低くなっ
てn側伝導帯の電子が接合層を越えて少数キャリアとし
てp側の伝導帯へ注入され、そこで多数キャリアの正孔
と再結合して発光する。この場合、島状半導体層6の一
角部から対向する角部に向けて電流Iが流れ(電子は逆
方向)、発光する光HV は島状半導体層6の壁面Wで反
射して島状半導体層6の中央部分に導かれることから、
一辺側から対向する辺側に向けて電流を流す従来の発光
素子に比較して光の取り出し効率が向上し、高輝度に発
光する。
【0016】なお、隣接する島状半導体層6において
は、逆導電型半導体層3が完全に分離されていればよ
く、異なる共通電極5に接続された隣接する一導電型半
導体層2は連続していてもよい。
【0017】上述のような半導体発光装置は、単結晶基
板1上にMOCVD法やMBE法で一導電型半導体層2
と逆導電型半導体層3を形成して、その側壁部が<01
1>方向と<0−11>方向を向くように酸系のエッチ
ャントでメサエッチングし、次に一導電型半導体層2の
<010>方向側端部が交互に露出するように逆導電型
半導体層3の一部をエッチングし、次にプラズマCVD
法などで保護膜7を形成して所定部分にスルーホールを
形成した後、金ゲルマニウムや金クロムなどから成る個
別電極4と共通電極5を真空蒸着法などで形成してパタ
ーニングすることにより形成される。MOCVD法で形
成する場合、ガリウムの原料としては((CH3 3
a)や((C2 5 3 Ga)などが用いられ、砒素の
原料としてはAsH3 などが用いられ、アルミニウムの
原料としては((CH3 3 Al)や((C2 5 3
Al)などが用いられる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
装置によれば、一導電型半導体層における<010>方
向の端部が隣接する一導電型半導体層ごとに交互に一部
露出するように逆導電型半導体層を一導電型半導体層上
に形成すると共に、同じ端部側が露出した一導電型半導
体層毎に同じ共通電極に接続し、異なる共通電極に接続
した一導電型半導体層上の隣接する逆導電型半導体層ご
とに同じ個別電極に接続したことから、島状半導体層を
その配列方向において間隔を設けずに配設することがで
き、発光素子の高精細化を図ることができる。また、電
流は島状半導体層の一角部から対向する角部に流れ、発
光した光は島状半導体層の壁面で反射して中央部分に導
かれ、光の取り出し効率が向上し、高輝度に発光する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示
す平面図である。
【図2】本発明に係る半導体発光装置の要部を拡大して
示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図であ
る。
【図3】従来の半導体発光装置を示す図である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【符号の説明】
1………単結晶基板、2………一導電型半導体層、3…
……逆導電型半導体層、4………個別電極、5………共
通電極、6………島状半導体層、7………保護膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶基板上に、一導電型半導体層と逆
    導電型半導体層から成る島状半導体層を単結晶基板上の
    <001>方向に多数列状に形成し、この島状半導体層
    の側壁部が前記単結晶基板の<011>方向と<0−1
    1>方向を向くように形成し、この一導電型半導体層の
    一端部側に共通電極を接続して設けると共に、逆導電型
    半導体層の他の端部側に個別電極を接続して設けた半導
    体発光装置において、前記一導電型半導体層における<
    010>方向側の端部が隣接する一導電型半導体層ごと
    に交互に一部露出するように前記逆導電型半導体層を前
    記一導電型半導体層上に形成すると共に、同じ端部側が
    露出した一導電型半導体層毎に同じ共通電極に接続し、
    異なる共通電極に接続した一導電型半導体層上の隣接す
    る逆導電型半導体層毎に同じ個別電極に接続したことを
    特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 同じ個別電極に接続された前記逆導電型
    半導体層下部の一導電型半導体層を連続して形成したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
  3. 【請求項3】 前記島状半導体層の隣接する端部がこの
    島状半導体層の配列方向において一部重なっていること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009176906A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Rohm Co Ltd 半導体装置

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