JPH11163408A - 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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JPH11163408A
JPH11163408A JP32845297A JP32845297A JPH11163408A JP H11163408 A JPH11163408 A JP H11163408A JP 32845297 A JP32845297 A JP 32845297A JP 32845297 A JP32845297 A JP 32845297A JP H11163408 A JPH11163408 A JP H11163408A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 島状半導体層近傍における電極の配線パター
ンの有無によって発光ダイオードに発光ばらつきが発生
するという問題があった。 【解決手段】 一導電型半導体層2と逆導電型半導体層
3とが積層された複数の島状半導体層を基板1上に列状
に配置して、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、上記逆導電型半導体層3に個別電
極4を接続して設けた発光ダイオードアレイであって、
上記島状半導体層の配列方向の同じ側から上記隣接する
逆導電型半導体層3毎に同じ個別電極4に接続して上記
基板1の対向する端面側に交互に引き出すと共に、上記
島状半導体層の配列方向の両側に上記共通電極5を設け
て、上記島状半導体層の配列方向の反対側から上記同じ
個別電極4に接続された逆導電型半導体層3下部の一導
電型半導体層2毎に上記両側の共通電極5a、5bに交
互に振り分けて接続し、この個別電極4と共通電極5に
接続するための配線が通過しない島状半導体層間にダミ
ー配線7を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】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用光
源などに用いられる発光ダイオードアレイに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】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4
は発光ダイオードアレイを平面視した状態を示し、図5
は一つの発光素子の断面を示す。図4および図5におい
て、11は基板、12は一導電型半導体層、13は逆導
電型半導体層、14は個別電極、15は共通電極、16
は絶縁膜である。
【0003】基板11上にガリウム砒素などから成る一
導電型半導体層12と逆導電型半導体層13とを積層し
た島状の半導体層を列状に配置している。また、一導電
型半導体層12の一部が露出するように、逆導電型半導
体層13は一導電型半導体層12よりも小面積に形成し
ている。
【0004】一導電型半導体層12の露出部には共通電
極15が接続され、逆導電型半導体層13の上部には個
別電極14が接続されている。図4に示すように、隣接
する逆導電型半導体層13毎に一つの個別電極14が接
続して設けられ、同じ個別電極14に接続された逆導電
型半導体層13下部の一導電型半導体層12が別々の共
通電極15a、15bに振り分けて接続されるように構
成されている。島状半導体層と個別電極14と共通電極
15で個々の発光ダイオードが構成される。
【0005】個別電極14と共通電極15の組み合わせ
を選択して個別電極14から共通電極15a、15bに
電流を流して複数の発光ダイオードを選択的に発光させ
ることによって、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。
【0006】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、一導電型半導体層12の一部が露出するよう
に、逆導電型半導体層13をパターニングする際に、マ
スクパターンに基板1の短手方向の位置ずれが発生した
場合、島状半導体層ごとに逆導電型半導体層13が大き
くなったり、小さくなったりして、発光面積の異なる発
光ダイオードが形成され、発光ばらつきが発生するとい
う問題があった。
【0007】そこで、図6に示すように、一導電型半導
体層12の同じ側が露出するように一導電型半導体層上
に逆導電型半導体層13を形成し、島状半導体層の配列
方向の同じ側から個別電極14を接続して、この個別電
極14を島状半導体層の配列方向の両側に交互に振り分
けて引き出す発光ダイオードアレイもある。この場合
も、共通電極15は島状半導体層の配列方向の両側に振
り分けて引き出される。
【0008】このように、一導電型半導体層12の露出
部を島状半導体層の配列方向の同じ側に設けると、逆導
電型半導体層13をパターニングする際にマスクパター
ンに位置ずれが発生しても、発光ダイオードごとの発光
ばらつきは防止できる。すなわち、逆導電型半導体層1
3をパターニングする際にマスクパターンに基板11の
短手方向の位置ずれが発生しても、全ての逆導電型半導
体層が大きくなったり、小さくなったりすることから、
個々の発光ダイオード毎の発光ばらつきは発生しない。
【0009】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、島状半導体層の両側に電極の配線パターンが存
在する発光ダイオードと、島状半導体層の片側にしか電
極の配線パターンが存在しない発光ダイオードが混在
し、この電極の配線パターンの有無によって、発光した
光の反射状態が不規則なり、発光ばらつきが発生すると
いう問題が生じる。
【0010】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、島状半導体層の近傍におけ
る電極の配線パターンの有無によって発光ダイオードに
発光ばらつきが発生す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。
【0011】
【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によれば、一導
電型半導体層と逆導電型半導体層とが積層された複数の
島状半導体層を基板上に列状に配置して、この一導電型
半導体層に共通電極を接続して設けると共に、前記逆導
電型半導体層に個別電極を接続して設けた発光ダイオー
ドアレイにおいて、前記島状半導体層の配列方向の同じ
側から前記隣接する逆導電型半導体層毎に同じ個別電極
に接続して前記基板の対向する端面側に交互に引き出す
と共に、前記島状半導体層の配列方向の両側に前記共通
電極を設けて、前記島状半導体層の配列方向の反対側か
ら前記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毎に前記両側の共通電極に交互に振
り分けて接続し、この個別電極と共通電極に接続するた
めの配線が通過しない前記島状半導体層間にダミー配線
を設けた。
【0012】
【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。図1は本発明に係る発光ダイオードア
レイを平面視した状態を示す図、図2は図1中のA−A
線断面図、図3は図1のB−B線断面図である。図1な
いし図3において、1は基板、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、
6は絶縁膜、7はダミー配線である。
【0013】基板1はシリコン(Si)やガリウム砒素
(GaAs)などの単結晶半導体基板、またはサファイ
ア(Al2 3 )などの単結晶絶縁基板から成る。単結
晶半導体基板の場合、(100)面を<011>方向に
2〜7°オフさせた基板などが好適に用いられる。ま
た、サファイアの場合、C面基板などが好適に用いられ
る。
【0014】一導電型半導体層2は、バッファ層2a、
オーミックコンタクト層2b、およびクラッド層2cで
構成される。バッファ層2aは1〜3μm程度の厚みに
形成され、オーミックコンタクト層2bは0.01〜
0.1μm程度の厚みに形成され、クラッド層2cは
0.2〜0.4μm程度の厚みに形成される。バッファ
層2a、オーミックコンタクト層2bはガリウム砒素な
どで形成され、クラッド層2cはアルミニウムガリウム
砒素(AlGaAs)などで形成される。オーミックコ
ンタクト層2bはシリコン(Si)やセレン(Se)な
どの一導電型半導体不純物を1×1019〜1022ato
ms/cm3 程度含有し、クラッド層2cはシリコン
(Si)やセレン(Se)などの一導電型半導体不純物
を1×1016〜1019atoms/cm3 程度含有す
る。バッファ層2aは、基板1と島状半導体層2、3と
の格子定数の相違に基づくミスフィット転位を防止する
ために設けるものであり、必ずしも半導体不純物を含有
させる必要はない。
【0015】逆導電型半導体層3は、発光層3a、第2
のクラッド層3b、および第2のオーミックコンタクト
層3cで構成される。発光層3aと第2のクラッド層3
bは0.2〜0.4μm程度の厚みに形成され、第2の
オーミックコンタクト層3cは0.01〜0.1μm程
度の厚みに形成される。発光層3a、第2のクラッド層
3bはアルミニウムガリウム砒素などで形成され、第2
のオーミックコンタクト層3cはガリウム砒素などで構
成される。
【0016】発光層3aと第2のクラッド層3bは、電
子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してAlA
sとGaAsの混晶比が異なるように構成される。発光
層3a、第2のクラッド層3bは亜鉛(Zn)などの逆
導電型半導体不純物を1×1016〜1019atoms/
cm3 程度含有し、第2のオーミックコンタクト層3c
は亜鉛(Zn)などの逆導電型半導体不純物を1×10
19〜1022atoms/cm3 程度含有する。
【0017】絶縁膜6は窒化シリコン(SiNx )膜な
どから成り、厚み3000Å程度に形成される。個別電
極4と共通電極5は、金(Au)や金(Au)とクロム
(Cr)の二層膜などから成り、厚み1μm程度に形成
される。
【0018】基板1上に複数の島状半導体層が列状に配
置され、一導電型半導体層2の同じ側が露出するよう
に、逆導電型半導体層3が形成されている。この逆導電
型半導体層3上に、島状半導体層の配列方向の同じ側か
ら個別電極4を接続し、島状半導体層の配列方向の両側
に振り分けて引き出されている。また、同じ個別電極4
に接続された逆導電型半導体層3の下部に位置する一導
電型半導体層2が異なる共通電極5a、5bに接続され
るように、交互に振り分けて基板1の長手方向の端面側
に引き出されている。個別電極4と共通電極5の組み合
わせを選択して個別電極4から共通電極5に電流を流し
て、選択的に発光させることにより、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。
【0019】このように一導電型半導体層2の露出部を
島状半導体層の配列方向の同じ側に設けることによっ
て、逆導電型半導体層3を形成する際のパターンずれに
よる逆導電型半導体層の面積のばらつきを防止でき、そ
の結果、発光ダイオード毎の発光ばらつきを防止でき
る。
【0020】また、一導電型半導体層2の露出部を島状
半導体層の配列方向の同じ側に設けて、個別電極4と共
通電極5を半導体基板1の長手方向の端面側に交互に引
き出すと、両側に電極の配線パターンが存在する島状半
導体層と、片側にしか電極の配線パターンが存在しない
島状半導体層ができる。図1に示す発光ダイオードアレ
イでは、例えば二番目、三番目、四番目、七番目、八番
目の島状半導体層はその両側に電極
の配線パターンが存在するが、五番目、六番目、九番
目、十番目の島状半導体層10はその片側
にしか電極の配線パターンが存在しない。そこで、本発
明では、五番目と六番目の島状半導体層間、およ
び九番目と十番目の島状半導体層10間にダミー配
線7を設け、最端部の島状半導体層を除く全ての島状半
導体層の両側に電極の配線パターンが位置するように構
成する。
【0021】このダミー配線7の幅や厚みや材料は、光
の反射の均一性や製造工程からして、個別電極4や共通
電極5と全く同じ構成であることが望ましい。すなわ
ち、金(Au)や金(Au)とクロム(Cr)の二層膜
などから成り、厚み1μm程度、幅1〜20μm程度に
形成される。長さは、各島状半導体層の長さと同じかそ
れ以上であればよい。さらに、このダミー配線7は、島
状半導体層からの光を適正に反射させるためだけのもの
であり、必ずしも他の配線部材と接続される必要はな
い。
【0022】このように、全ての島状半導体層の両側に
電極の配線パターンやダミー配線7が存在すると、全て
の島状半導体層から発する光の反射状態が同じになり、
発光ダイオード毎の発光ばらつきが無くなる。
【0023】次に、上述のような半導体発光素子の製造
方法を説明する。まず、単結晶基板1上に、一導電型半
導体層2、逆導電型半導体層3をMOCVD法などで順
次積層して形成する。
【0024】これらの半導体層2、3を形成する場合、
まず基板温度を400〜500℃に設定して200〜2
000Åの厚みにアモルファス状のガリウム砒素膜を形
成した後に、基板温度を700〜900℃に上げて所望
厚みの半導体層2、3を形成する。
【0025】この場合、原料ガスとしてはTMG((C
3 3 Ga)、TEG((C2 5 3 Ga)、アル
シン(AsH3 )、TMA((CH3 3 Al)、TE
A((C2 5 3 Al)などが用いられ、導電型を制
御するめのガスとしてはシラン(SiH4 )、水素化セ
レン(SeH2 )、DMZ((CH3 3 Zn)などが
用いられ、キャリアガスとしては水素(H2 )などが用
いられる。
【0026】次に、隣接する素子同志が電気的に分離さ
れるように、半導体層2、3が島状にパターニングさ
れ、さらに一導電型半導体層2と共通電極5との接続部
が露出するように、逆導電型半導体層3の一部がパター
ニングされる。このような半導体層2、3のエッチング
は、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウェット
エッチングや、CCl2 2 ガスを用いたドライエッチ
ングなどで行われる。
【0027】次に、絶縁膜6をシランガス(SiH4
とアンモニガス(NH3 )を用いたプラズマCVD法な
どで形成した後に、弗酸(HF)系のエッチング液を用
いたドライエッチングやCF4 ガスを用いたドライエッ
チングなどで半導体層2、3と電極4、5の接続部であ
るコンタクトホールC1 、C2 (図3参照)を形成す
る。
【0028】最後に、個別電極4、共通電極5、および
ダミー配線7を蒸着法やスパッタリング法で形成してパ
ターニングすることにより完成する。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る発光ダイオ
ードアレイによれば、基板上に形成した島状半導体層の
配列方向の同じ側から隣接する逆導電型半導体層毎に同
じ個別電極に接続して基板の対向する端面側に交互に引
き出すと共に、島状半導体層の配列方向の両側に共通電
極を設けて、島状半導体層の配列方向の反対側から上記
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
電型半導体層毎に上記両側の共通電極に交互に振り分け
て接続し、この個別電極と共通電極に接続するための配
線が通過しない島状半導体層間にダミー配線を設けたこ
とから、最端部を除いた全ての島状半導体層の両側に電
極の配線パターンもしくはダミー配線が位置し、島状半
導体層近傍の配線材料の有無によって島状半導体層から
発する光の反射状態が異なることがなくなって、駆動回
路による発光状態の補正が不要か容易になる。
【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
態を示す平面図である。
【図2】図1中のA−A線断面図である。
【図3】図1中のB−B線断面図である。
【図4】従来の発光ダイオードアレイを示す平面図であ
る。
【図5】図4中の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平面図
である。
【符号の説明】
1‥‥‥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‥‥‥絶縁膜、7‥‥‥ダミー配線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体層と逆導電型半導体層と
    が積層された複数の島状半導体層を基板上に列状に配置
    して、この一導電型半導体層に共通電極を接続して設け
    ると共に、前記逆導電型半導体層に個別電極を接続して
    設けた発光ダイオードアレイにおいて、前記島状半導体
    層の配列方向の同じ側から前記隣接する逆導電型半導体
    層毎に同じ個別電極に接続して前記基板の対向する端面
    側に交互に引き出すと共に、前記島状半導体層の配列方
    向の両側に前記共通電極を設けて、前記島状半導体層の
    配列方向の反対側から前記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毎に前記両側の
    共通電極に交互に振り分けて接続し、この個別電極と共
    通電極に接続するための配線が通過しない前記島状半導
    体層間にダミー配線を設けたことを特徴とする発光ダイ
    オードアレイ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001085740A (ja) * 1999-09-09 2001-03-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd 面発光素子のマスク寸法の設計方法
DE102009012123A1 (de) 2008-03-10 2009-10-01 Citizen Electronics Co., Ltd., Fujiyoshida Licht aussendende Diode und Beleuchtungsvorrichtung, die diese nutzt

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