KR920000329B1

KR920000329B1 - 발광소자 어레이

Info

Publication number: KR920000329B1
Application number: KR1019880002636A
Authority: KR
Inventors: 김번중; 안관열
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 강진구
Priority date: 1988-03-12
Filing date: 1988-03-12
Publication date: 1992-01-11
Also published as: KR890015433A

Abstract

내용 없음.

Description

발광소자 어레이

제1도는 종래 발광소자 어레이칩이 사용된 발광장치의 사시도.

제2a도 및 (b)는 각각 에피택시 성장으로 형성한 발광소자 어레이칩 및 불순물 확산으로 형성한 발광소자 어레이칩의 단면도.

제3a∼d도는 본 발명에 따른 발광소자 어레이칩의 제조공정 단면도.

제4a도 및 (b)는 각각 본 발명 발광소자 어레이칩의 전극형상을 보여주는 평면도 및 절연기판에 발광소자 어레이칩이 결합된 상태의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발광소자 어레이칩 2 : 발광부

3,3-1,3-2,…,3-N : 소자의 전극 4 : 공동전극

5 : 본딩와이어 6 : 절연기판

7,1-1,7-2,…,7-N : 기판위의 배선

8 : 반도체기판(9)과 타입이 다른 확산층 또는 에피택셜층

9 : 반도체기판 11,11-1 : 에피택셜층

12 : 반도체기판 13,13-1…,13-N : 에피택셜층

14 : 절연기판위의 발광소자 어레이칩의 다이본딩시 위치

15 : 절연기판

본 발명은 프린터헤드 및 팩시밀리의 광원등에 사용되는 발광소자 어레이에 관한 것으로, 특히 와이어본딩이 필요없이 발광소자와 기판을 접속시킨 발광소자 어레이에 관한 것이다.

일반적으로 종래 발광소자 어레이는 첨부된 도면 제1도에 도시한 바와 같이 절연기판(6)상에 발광소자 어레이칩(1)을 다이본딩하고, 발광소자 어레이칩(1)에 있는 소자의 전극(3,3-1,…,3-N)을 각각 기판위의 배선(7)과 본딩와이어(5)로 와이어본딩하여 전기적으로 접속함으로서 기판(6)면에 발광소자 어레이칩(1)을 마운트시켜 발광소자 어레이칩(1)의 발광부(2)에서 발광된 빛이 기판면의 윗방향으로 발광하도록 구성되어있고, 상기 발광소자 어레이칩(1)은 에피택시 성장으로 형성한 발광소자 어레이의 단면도(제2a도) 및 불순물 확산으로 형성한 발광소자 어레이의 단면도(제2b도)에 도시한 바와 같이 구성되어 있어서 전극(3,3-1,…,3-N) 및 공통전극(4)에 순방향 전압을 인가하면 타입(N형 및 P형)이 서로 상이한 반도체(8,9)의 접합부분에서 빛이 발생되어 발광부(2)로 빛이 방출되도록 되어 있으나, 각 발광부(2)의 빛을 제어하기 위해서는 각 전극(3)의 본딩패드에 본딩와이어(5)로 와이어본딩하여야 함으로써 제조공정상 와이어본딩의 수가 많고 본딩와이어(5)의 밀도가 높아 본딩와이어들(4)이 서로 단락될 염려가 있으며, 외부의 충격등으로 인한 본당와이어(5)의 단선 위험성이 높다고 하는 결점이 있었다. 이러한 종래 발광소자 어레이의 본딩와이어(5)의 수를 보면, 일반적인 팩시밀리의 경우 광원으로 쓰이는 발광소자 어레이칩은 100∼400dpi(dots per inch)이므로 약 60∼250㎛ 간격으로 와이어본딩이 필요하며, 10인치 길이의 프린터헤드의 경우는 1,000∼4,000개의 와이어본딩이 필요하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 발광소자 어레이가 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 반도체 소자인 발광소자 어레이칩의 구조를 바꿈으로써 와이어본딩이 전혀 필요없는 발광소자 어레이를 제공함에 그 목적이 있다.

이하 본 발명의 구성 및 작용, 효과를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 발광소자 어레이는 반도체기판(12)의 에너지갭이 활성층인 에피택셜층(11,11-1)의 에너지갭보다 작도록 반도체기판(12)상에 에피택셜층(11,11-1)을 형성하고, 상기 에피택셜층(11,11-1)상에 표면층으로 되는 에피택셜층(13)을 형성하며, 상기 에피택셜층(13)을 에피택셜층(13,13-1,…,13-N)으로 분리하여 분리된 에피택셜층(13,13-1,…,13-N)상에 전극(3,3-1,…,3-N)을 형성하고, 상기 에피택셜층(11,11-1)위에 일면에 공통전극(4)을 형성하여서 된 구성을 갖는다.

제3a∼d도는 본 발명에 따른 발광소자 어레이의 제조공정 단면도로서, 제3a도는 Ⅲ족 또는 V족의 반도체기판(12)상에 반도체기판(12)보다 에너지갭이 작은 에피택셜층(11)을 성장시키고, 에피택셜층(11)상에 에피택셜층(11)과 타입(N형,P형)이 다른 표면층으로 되는 에피택셜층(13)을 성장시킨 것으로, 기판(12)이 Ga_1-XAlxAs(0〈x

1)인 경우 에피택셜층(11)을 Ga_1-yAlyAs(0

y〈x

1), 기판(12)이 GaP인 경우는 에피택셜층(11)을 GaAs₁-(0〈z

1)으로 기판(12)보다 에너지갭이 작은 에피택셜층(11)을 성장시키거나, 기판(12)이 In_1-zGaxAs_1-yPy인 경우는 에피택셜층(11)을 In_1-zGazAs_1-wPw(0

x,y,z,w

1)으로 기판(12)보다 에너지갭이 작은 에피택셜층(11)을 성장시킨후, 에피택셜층(11)과 타입이 다른 에피택셜층(13)을 성장시킨 것이다.

에피택셜층(13)의 성장 다음에는 제3b도에 도시한 바와 같이 에피택셜층(13)의 일부분을 선택적 확산등의 확산법으로 에피택셜층(11)과 같은 형의 에피택셜층(11-1)을 확산시킨후, 제3c도에 도시한 바와 같이 통상적인 에칭법으로 에피택셜층(13)을 분리시키고, 이어 제3d도에 도시한 바와 같이 에칭에 의하여 분리된 에피택셜층(13,13-1,…,13-N)의 표면에 소자의 전극(3,3-1,…,3-N)을, 에피택셜층(11-1)의 표면에 공통전극(4)을 증착법으로 형성시키는바, 소자의 전극(13,13-1,…,13-N) 및 공통전극(4)은 오오믹접속을 만들 수 있는 금속(에피택셜층(11-1)이 GaAs인 경우 AuGe)을 사용하여 본딩용금속(Au/Su)을 오우버레이(overlay)시켜 형성하게 된다.

제4a도는 본 발명 발광소자 어레이칩의 전극형상을 보여주는 평면도로서 각 소자의 전극 및 패드의 형상을 도시한 것이고, 제4b도는 절연기판(6)상의 전극배선패턴(15)을 Au를 사용하여 발광소자 어레이칩의 전극과 정합되도록 1∼2㎛ 두께로 형성시킨 절연기판의 배선전극형상을 도시한 평면도이다.

상기한 바와 같이 형성한 발광소자 어레이칩을 제4도의 (b)에 도시한 바와 같은 절연기판(15)상의 소정위치(14)에 발광소자 어레이칩의 전극들이 절연기판(15)위의 배선들(7,7-1,…,7-N)에 정합되도록 뒤집어 다이본딩을 하면 와이어본딩이 전혀 필요없이 발광소자 어레이를 제조할 수 있으며, 절연기판(15)상의 배선(7,7-1,7-2,…,7-N)에 전압을 인가하면 에피택셜층(11) 및 에피택셜층(13)의 접합에 의하여 발생한 빛이 반도체기판(12)을 투과하여 전극과 반대방향으로 나오게 된다. 이때, P-N 접합에 의해 발생한 빛의 파장을 λ라 하면, 광량자의 에너지는 hc/λ가 되고, 이 빛이 에너지갭이 Eg인 반도체기판을 통과할때 광량자의 에너지가 에너지 갭보다 크면(hc/λ〈Eg) 빛은 기판에서 흡수가 되고, 광량자의 에너지가 에너지 갭보다 작으면(hc/λ〈Eg) 빛은 기판을 투과하며, 빛이 발생하는 에피택셜층의 에너지 갭을 Ega라 하면, Ega=hc/λ이므로 Ega〈Eg가 되는 기판을 사용하여 전극의 반대방향으로 빛을 방출시키게 된다.

이상에서와 같이 본 발명 발광소자 어레이는 전극 및 공통전극을 한면에 형성하여 다이본딩으로 발광소자 어레이칩의 전극과 절연기판의 배선을 접속함으로써 와이어본딩이 전혀 필요없게 되어 와이어의 단락이나 단선에 의한 불량요인이 완전히 제거되므로 제품의 신뢰도를 높일 수 있는 장점 뿐만 아니라 소자의 방열에도 좋은 효과를 줌은 물론 작업의 단순화를 이루어 경제성도 높아지는 장점이 있다.

Claims

반도체기판(12)의 에너지갭이 활성층인 에피택셜층(11,11-1)의 에너지 갭보다 작도록 반도체기판(12)상에 에피택셜층(11,11-1)을 형성하고, 상기 에피택셜층(11,11-1)상에 표면층으로 되는 에피택셜층(13)을 형성하며, 상기 에피택셜층(13)을 에피택셜층(13,13-1,…,13-N)으로 분리하여 분리된 에피택셜층(13,13-1,…,13-N)상에 전극(3,3-1,…,3-N)을 형성하고, 상기 에피택셜층(11,11-1)위의 일면에 공통전극(4)을 형성하여서 된 발광소자 어레이.
제1항에 있어서, 반도체기판(12)은 Ga_1-xAlxAs이고, 에피택셜층(11)은 Ga_1-yAlyAs(0
y〈x
1)임을 특징으로 하는 발광소자 어레이.
제1항에 있어서, 반도체기판(12)은 GaP이고 에피택셜층(11)은 GaAs_1-zPz(0〈z
1)임을 특징으로 하는 발광소자 어레이.
제1항에 있어서, 반도체기판(12)은 In_1-xGaxAs_1-yPy이고 에피택셜층(1)은 In_1-zGazAs_1-wPw(0
x.y.z.w
1)임을 특징으로 하는 발광소자 어레이.