JPS62156884A - アレイ型半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 孜１■Ｌ１ 本発明は、大略平板状の基板の表面に対して垂直に光を
射出することの可能な半導体発光装置に関するものであ
って、更に詳細には、基板の１表面上に各々が発光部を
具備する複数個の突起を該１表面上にアレイ上に配列さ
せたアレイ型半導体発光装置に関するものである。

従来技生 基板の１表面上にそれと略垂直に突出する突起を設けそ
の中に発光部を形成した半導体発光装置は従来提案され
ている。然し乍ら、この様な基板の表面に対して垂直に
光を放出する従来の半導体発光装置では、突起を設けた
基板の表面と突起の側面とに一方の電極を形成し、一方
基板の裏面側に他方の電極を形成して、これら両電極間
での電流の流れを制御して発光を制御するものであり、
基本的に単一のオン／オフ動作を有するのみであり、従
ってその適用範囲は限定的とならざるを得ない ｌ良 本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、叙述
した如き従来技術の欠点を解消し、同一の基板の１表面
上に各々が発光部を具備する複数個の突起を該表面に略
垂直に突設しこれらの複数個の発光部を選択的に動作さ
せることを可能としたアレイ型半導体発光装置を提供す
ることを目的とする。本発明の別の目的とするところは
、光書送装置又は光表示装置として使用することの可能
な一体構成のアレイ型半導体発光装置を提供することを
目的とする。本発明の更に別の目的とするところは、一
様な特性を有し、発光効率を向上させたアレイ型半導体
発光装置を提供することを特徴とする。

青−双 本発明によれば、基板の１表面上に該１表面と略垂直に
突出する突起を複数個アレイ状に配列させており、その
各々の突起内には電子と正孔との再結合によって光を突
起の長手軸方向、即ち基板の１表面の垂直方向へ射出す
る発光領域が設けられている。好適には、各突起内にそ
の長手軸方向へ延在するｐｎ接合を形成して発光領域を
画定する。基板の突起が形成されている１表面上には各
突起に個別的な個別配線が形成されており、突起の側面
上に形成されている個別電極へ電気的にせつぞくされい
る。好適実施形態においては、基板の１表面とは反対側
の第２表面上には共通電極を形成する。従って、共通電
極と選択される複数個の突起の個別電極との間に電流を
流すことによって、選択された突起の発光部のみから光
を基板の表面に垂直に取り出すことが可能である。複数
個の突起は一次元アレイ又は二次元アレイ上に配設させ
ることが可能であり、この様な構成とすることにより、
光書送装置やディスプレイ装置等として使用することが
可能となる。この場合１本発明のアレイ型半導体発光装
置では、同一のプロセスで複数個の発光装置が同時的に
製造されるので、発光特性のバラツキは最少とすること
が可能である。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

第１図は１本発明の１実施例に基づいて構成した一次元
アレイの半導体発光装置を示している。

大略平板状の半導体基板３の上表面上には、１列アレイ
上に複数個の柱状突起５が互いに離隔して配列して設け
られている。半導体基板３は、例えばＧ　ａ　Ａ　ｓか
ら構成されるものでも良いし、又ＡＩ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
層、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層を順次積層して構成されるもので
あっても良い。各突起５は、好適には。

基板３又はその上に積層される別の半導体層を選択的に
エツチングして基板３の表面の垂直に突出して形成され
ている。又、各突起５は、その長手軸、即ち基板３の上
表面に対して垂直方向に光を射出することの可能な発光
領域が形成されている。

後述する如く、好適には、各突起５内に熱拡散によって
円筒状のｐｎ接合が形成されており、このｐｎ接合が発
光領域を画定し、そこに電流が印加されると電子と正孔
との再結合により光が発生される。一方各電極の外周面
上には個別電極１ｂが形成されており、この電ｔｉ！！
ｌｂは通常金属で形成され、突起５内の発光領域で発生
された光は突起５の頂部端面５ａから矢印６で示した如
く外部に取り出される。

基板３の上表面上には突起５を除いて全面に絶縁層２が
被着形成されている。絶縁層２は例えば窒化シリコン又
は二酸化シリコンを使用することが可能である。絶縁層
２の上には、夫々の対応する突起５に向かって延在する
個別配線１ａが被着形成されており、これは例えばＡｕ
−Ｃｒ等の金属を選択的に付着させて形成する。図示例
においては、各個別配線１ａは外部信号源へ接続する為
のボンデングパッド部とそれから対応する突起５の外周
面上に被着形成されている個別電極１ｂとの間を延在す
るリード部とを有している。一方、基板の底面上には、
共通電極４が被着形成されており、表面上の各個別電極
１ｂと共通的に対向して位置している。従って、例えば
、′６ｉ数個の突起５の１つ又はそれ以上を選択して、
その選択したものと共通電極２との間に電流を流すこと
によって、選択された突起５からは矢印６で示した如く
、基板の表面に対して垂直に光が取り出される。

第２図は第１図の実施例の変形例であり、４行４列の二
次元アレイ構成を有するものであるが、基本的には第１
図の実施例と同等の構造を有するものである。

次に、第３ａ図乃至第３ｂ図を参照して１本発明のアレ
イ型半導体発光装置の製造方法の１例を説明する。第３
ａ図は基板１の上表面上に複数個の柱状突起１ａが形成
されており、且つ基板１の突起１ａを除いた上表面上に
は例えば窒化シリコンからなる絶縁層２が形成されると
共に突起１ａの頂部端面上に例えば酸化シリコンからな
る絶縁層３が形成されており更に基板１の底面上には所
定の金属からなる共通電極層４が被着形成されているウ
ェハを示している。基板１はＧ　ａ　Ａ　ｓ等の化合物
半導体から形成することが可能であるが、その他の半導
体物質を積層形成したものを使用するか、又は突起１ａ
を基板１上に付着させた半導体物質から形成する場合に
は、半導体物質以外のものを使用することも可能である
。又、基板１の上表面上に複数個の突起１ａを形成する
場合には、反応性イオンエツチング等を使用すると良い
。又、簡単化の為に第３ａ図乃至第３ｄ図には図示して
いないが、各突起１ａは第１導電型の半導体物質で構成
されており、その外周面から第１導電型とは反対極性の
第２導電型の所定の不純物を熱拡散させて突起１ａ内部
にその外周面と同心円状のＰｎ接合が形成されているこ
とに注意すべきである。

このｐｎ接合が各突起１ａ内部の発光領域を画定してお
り、外部からの電流の注入によりそこで電子と正孔とが
再結合を行って光を放出する。

第３ａ図に示した突起１ａを形成したウェハの上にレジ
ストを塗布する。この場合、ウェハの上表面上には突起
１ａが形成されているので、レジストはウェハの上表面
上にのみ塗布される。次いで、通常のりソグラフィ技術
によってレジストを選択的に除去し、突起１ａと突起１
ａとの間にレジストパターン５を形成する。この状態を
第３ｂ図に示しである。次いで、第３ｃ図に示した如く
、突起１ａの頂部端面と側面及び基板１上の絶縁層２の
表面を被覆してウェハの上表面全体に所定の金属から金
属電極層６を蒸着させる。次いで、レジスト剥離液を使
用してレジストパターン５を剥離し１次に弗酸系水様液
で酸化シリコン層３及びその上の金属電極層部分を除去
し、リフトオフによって絶縁層２上の電極金属層を選択
的に除去してその際に突起１ａの外周面上に被着されて
いる電極金属層６の部分を個別電極化させると共に、絶
縁層２上には個別配線を形成する。この状態を第３ｄ図
に示しである。尚、絶縁層３は酸化シリコンとする代り
に窒化シリコンとすることも可能であり、又絶縁層２は
窒化シリコンとする代りに酸化シリコンとすることも可
能である。窒化シリコンを使用する場合には、熱リン酸
等を使用して除去することが可能である。絶縁層２及び
３が同一物質である場合には、レジストパターン５を剥
離した後、ウェハの上表面上にのみレジストを塗布し、
次いで絶縁層３上の金ｒ７ｆｃ電極層を絶縁層３を除去
することによって除去して、第３ｄ図の状態にすること
が可能である。

第４図は１本発明別の実施例を示しており、この場合に
は、基板１の裏面から凹所８を凹設し、その凹所８の底
面に反射膜７を被着形成させている。反射膜７は、例え
ばＡｕ等から形成し、内部反射鏡として機能する。この
様な構成とした場合には、突起１ａ内の発光部で発生し
た光が裏面側に射出されたとしても、その光は反射膜７
で上方へ反射され突起１ａの端面へ向かって指向される
。

従って、この実施例においては、出力損失を抑制するこ
とが出来、突起１ａの端面からの光出力を増大させるこ
とが可能である。

尚、本発明において、柱状突起１ａの断面形状は１円形
のみならず、多角形、たんざく形、花弁形、その他の任
意の形状とすることが可能である。

又、複数個の突起の個別電極を共通接続することも可能
であり、更に、基板裏面の共通電極を個別化させること
も一可能である。又、基板を形成する為の半導体物質は
、ＧａＡｓのみならず、Ｇ　ａ　Ｐ、ＧａＡｓＰ、Ｇａ
Ｎ、ＩｎＰ等も使用可能である。

一方、基板上に積層する半導体物質は、ＡｌＧａＡｓに
限らず、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｐ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ、ＡＩＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮ等も使用可能で
ある。又、電極金属は、Ａ　ｕ　−Ｇ　ｅ、Ａ　ｕ　−
Ｃｒに限らず、Ａｕ−８ｎ、Ａｕ−Ｇｅ　−Ｎｉ、Ａｕ
−Ｚｎ等のオーミック接触と取れる金属ならば使用可能
である。

次に、本発明のアレイ型半導体発光装置の各発光領域の
具体的構成例を第５図乃至第８図を参照して説明する。

第５図の例においては、ｎ側電極１１がｎ型Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ基板１２の裏面上に被着形成されており、基板１２
の上にはｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３が積層されており、そ
の上にはｎ型ＧａＡＳ層１６が積層されている。層１６
は、例えば反応イオンエツチングによって選択的にエツ
チングされて、突起１６ａが形成されている。層１６及
びその突起１６ａは外表面から熱拡散されて、ｐ型領域
１４とＰ十型領域１５とが形成されている。

従って、突起１６ａ内には拡散フロントによって円筒状
に突起１６ａの長手軸方向に延在するｐｎ接合が形成さ
れており、又層１３内には、同じく拡散フロントによっ
て水平方向に延在するｐｎ接合が形成されている。更に
、突起の側面上と層１６の上表面上に、電極金属層とし
てのｎ側電極１７が形成されている。

第６図は、別の構成例を示しており、この場合は、ｎ型
ＧａＡｓ基板２１を例えば反応イオンエツチングして柱
状突起２１ａを刑しており、基板２１の上表面上には突
起２１ａの部分を除いて絶縁層２４が形成されており、
突起２１ａの内部のみが熱拡散されて、ｐ副領域２７と
Ｐ十型領域２６とが形成されている。従って、ｐｎ接合
は突起２１ａ内部にのみ存在しており、基板２１内には
存在していない。突起２１ａの側面と基板２１の上表面
の上にｐ側電極が形成されており、基板２１の底面上に
はｎ側電極２９が形成されている。

第７図は、更に別の構成例を示している。この場合は、
ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板３１上にｎ型Ｇ　ａ　Ａ　５Ｐ
（ＡｓとＰの混晶比は１−ｘ対Ｘ）のグレーデツド層３
２及びｎ型ＧａＡｓＰ（ＡｓとＰとの混晶比は１−ｙ対
ｙ）層３３を順次エピタキシャル成長させており、層３
３を選択的にエツチングして突起３３ａを形成しである
。層３３の上表面上には絶縁層３４が形成してあり、熱
拡散により形成されるｐ副領域３８及びｐ十型領域３７
は突起３３ａ内にのみ形成されている。突起３３ａの側
面と層３３の上表面の上にはＰ側電極３５が被着形成さ
れて、一方法Ｆｉ３１の底面上にはｎ側電極３６が被着
形成されている。

第８図は、更に別の構成例を示しである。これは、第６
図の実施例の変形例であって、第４図に示した場合と同
様に、基板１の底面側から凹所８を凹設しその底に反射
膜７を設けたものである。

効果 以上、詳説した如く、本発明に拠れば、基板の１表面に
対して垂直方向へ該表面上の複数個の位置から選択的に
光を射出させることが可能となり、高性能、高分解能の
光読取装置やディスプレイ装置等を提供することが可能
となる。又、複数個の発光部は同時的に同一の物質から
製造されるので特性上のバラツキは最少とされ、又一体
内な構成に製造されるので、構造が堅固である。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に基づいて構成した一次元の
アレイ型半導体発光装置を示した概略斜視図、第２図は
二次元アレイとした場合の変形例を示した概略斜視図、
第３ａ図乃至第３ｄ図は、本発明装置の製造方法の１例
を示した各概略断面図、第４図乃至第８図は幾つかの変
形例を示した各概略断面図、である。 （符号の説明） １ａ：個別配線 １ｂ＝個別電極 ２：絶縁層 ゛　３：基板 ４：共通電極 ５：突起 第１図 第２図 第３ｏ図 第３ｂ図 第４図 １．２ 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の１表面上に複数個の突起を所定のアレイ状に
   配列させ、前記各突起は前記１表面に対して略垂直に突
   出すると共にその内部に電子と正孔との再結合によって
   光を照射する発光領域が設けられており、前記基板上に
   は前記複数個の突起内の夫々の発光部を選択的に動作さ
   せる為の個別配線が設けられていることを特徴とするア
   レイ型半導体発光装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記アレイが一次
   元又は二次元配列であることを特徴とするアレイ型半導
   体発光装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記各
   突起内部にはその長手軸方向へ延在するｐｎ接合が設け
   られていることを特徴とするアレイ型半導体発光装置。