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JP2002009331A - 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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Publication number
JP2002009331A
JP2002009331A JP2000184858A JP2000184858A JP2002009331A JP 2002009331 A JP2002009331 A JP 2002009331A JP 2000184858 A JP2000184858 A JP 2000184858A JP 2000184858 A JP2000184858 A JP 2000184858A JP 2002009331 A JP2002009331 A JP 2002009331A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
emitting diode
diode array
light
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000184858A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomihisa Yukimoto
富久 行本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2000184858A priority Critical patent/JP2002009331A/ja
Publication of JP2002009331A publication Critical patent/JP2002009331A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 活性層を通過する電流密度を大にして発光出
力を大にすることのできる発光ダイオードアレイを提供
する。 【解決手段】 ダイオード部1の表面に設けられる発光
部2の両側に配置され、発光部2の直下を通過する電流
経路19を形成するカソード電極3およびアノード電極
4を有するようにした。発光部の直下に電流経路が形成
されるように電極を配置することで、発光部の直下にあ
る結晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、その
ことによって発光出力が高められる。

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、電子写真方式のプリンタ光源に用いら
れる発光ダイオードアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタの光源と
して、レーザ方式および発光ダイオードアレイ方式が広
く用いられている。特に、発光ダイオードアレイ方式
は、レーザ方式のように光路長を長くとる必要がないこ
とからプリンタを小型化でき、大サイズの印刷が容易で
ある。近年、プリンタの小型化が進み、より高精細で高
出力の発光ダイオードアレイが求められるようになって
きている。
【0003】図4は、従来の発光ダイオードアレイを上
面方向より示し、半絶縁性のn型GaAs基板10の上
に所定の間隔でダイオード部1が配列されている。この
ダイオード部1は、複数の発光部2を有し、発光部2に
電圧を印加するカソード電極3およびアノード電極4
と、カソード電極3とAu配線層5によって接続される
ボンディングパッド6を有し、ダイオード部1はメサエ
ッチング溝7によってボンディング部8と素子分離され
ている。
【0004】図5は、図4に示す発光ダイオードアレイ
のA−A断面を示し、半絶縁性のGaAs基板10の上
にp型GaAs導電層11、p型AlGaAsエッチン
グストッパ層12、p型AlGaAsクラッド層13、
n型AlGaAs活性層14、n型AlGaAsクラッ
ド層15、およびn型GaAsキャップ層16を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、n型GaAsキャッ
プ層16を覆うPSG膜17と、p型GaAs導電層1
1の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極4と、PSG膜17上に形成されるAu配線層5を有
する。
【0005】ダイオード部1は、n型AlGaAsクラ
ッド層15に積層されるn型GaAsキャップ層18の
メサ頂面にカソード電極3を積層して形成されている。
【0006】また、ダイオード部1は、n型GaAsキ
ャップ層16をエッチングにより除去して発光部2を形
成しており、アノード電極4からカソード電極3に向か
って流れる電流経路19のうち発光部2の直下のn型A
lGaAs活性層14で発光した光Lを照射する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の発光ダ
イオードアレイによると、アノード電極からカソード電
極に向けて供給される電流がカソード電極のサイズに応
じた電流密度で発光部直下の活性層を通過するため、カ
ソード電極のサイズを大にすると活性層を通過する電流
密度が低下して発光出力を低下させるという問題があ
る。例えば、カソード電極の長さが発光部直下の活性層
の幅の6倍以上になると発光出力の低下が顕著となる。
【0008】従って、本発明の目的は、活性層を通過す
る電流密度を大にして発光出力を大にすることのできる
発光ダイオードアレイを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、半導体基板上に複数の結晶層を積層してな
るエピタキシャル層をメサエッチング溝で分割して複数
個の発光ダイオード部を設けた発光ダイオードアレイに
おいて、前記発光ダイオード部の表面に設けられる発光
部の両側に配置され、前記発光部の直下を通過する電流
経路を形成する電極部を有する発光ダイオードアレイを
提供する。
【0010】上記した発光ダイオードアレイによると、
発光ダイオード部の発光部の直下に電流経路が形成され
るように電極を配置することで、発光部の直下にある結
晶層内での電子と正孔の再結合性が大になり、そのこと
によって発光出力が高められる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光ダイオードア
レイを図面を参照して詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明の発光ダイオードアレイを
上面方向より示し、半絶縁性のGaAs基板10の上に
所定の間隔でダイオード部1が配列されている。このダ
イオード部1は、複数の発光部2を有し、発光部2に電
圧を印加するカソード電極3およびアノード電極4と、
カソード電極3とAu配線層5によって接続されるボン
ディングパッド6を有し、カソード電極3の長さLを発
光部2の幅Wの3倍以下となるように形成している。ま
た、ダイオード部1はメサエッチング溝7によってボン
ディング部8と素子分離されている。
【0013】図2は、図1に示す発光ダイオードアレイ
のB−B断面を示し、半絶縁性のGaAs基板10の上
にp型GaAs導電層11、p型AlGaAsエッチン
グストッパ層12、p型AlGaAsクラッド層13、
n型AlGaAs活性層14、n型AlGaAsクラッ
ド層15、およびn型GaAsキャップ層16を積層し
たダブルヘテロ構造となっており、n型GaAsキャッ
プ層16を覆うPSG膜17と、p型GaAs導電層1
1の上に金属を蒸着し合金化して形成されるアノード電
極4と、PSG膜17上に形成されるAu配線層5を有
し、カソード電極3の長さlを発光部2の幅W(紙面奥
方向)の3倍以下となるように形成している。
【0014】ダイオード部1は、n型AlGaAsクラ
ッド層15に積層されるn型GaAsキャップ層18の
メサ頂面にカソード電極3を積層して形成されている。
【0015】また、ダイオード部1は、n型GaAsキ
ャップ層16をエッチングにより除去して発光部2を形
成しており、アノード電極4からカソード電極3に向か
って流れる電流経路19のうち発光部2の直下のn型A
lGaAs活性層14で発光した光Lを照射する。
【0016】以下に、本発明の発光ダイオードアレイの
製造方法を説明する。
【0017】まず、半絶縁性のGaAs基板10の表面
に、MOVPE法によりキャリア濃度4×1019cm‐
3のp型GaAs導電層11を1μm、キャリア濃度3
×1019cm‐3のp型AlGaAsエッチングストッ
パ層12を0.5μm,キャリア濃度3×1018cm‐
3p型AlGaAsクラッド層13を1μm、キャリア
濃度1×1018cm‐3のn型AlGaAs活性層14
を1μm、キャリア濃度2×1018cm‐3のn型Al
GaAsクラッド層15を3μm,キャリア濃度1×1
18cm‐3のn型GaAsキャップ層16を0.5μ
m順次成長させる。
【0018】次に、カソード電極3を形成するためのキ
ャップ層の一部18を残して、ウエットエッチングによ
りn型GaAsキャップ層16を除去する。
【0019】次に、各ダイオード部1をボンディング部
8と電気的に分離するためにウエットエッチングにより
メサエッチング溝7を形成する。なお、メサエッチング
溝7の深さはn型GaAs層12が露出する7.0μm
とする。
【0020】次に、CVDにより表面全体を覆うように
PSG膜17を0.5μm成長させる。
【0021】次に、カソード電極3とアノード電極4を
形成する部分のPSG膜17をフッ酸により除去する。
カソード電極3は、n型GaAsキャップ層18の上に
AuGe/Ni/Auを蒸着、アロイすることにより形
成する。また、アノード電極4は、メサエッチング溝7
の底に露出しているp型GaAs導電層11の上にAu
Zn/Ni/Auを蒸着、アロイすることにより形成す
る。
【0022】最後に、Au配線5によりカソード電極3
をボンディングパッド6と接続して発光ダイオードアレ
イが形成される。
【0023】上記した発光ダイオードアレイは、カソー
ド電極3とアノード電極4との間に電圧を印可すると、
アノード電極4から電流経路19に基づく電流がカソー
ド電極3に流れる。このとき、発光部2の直下のn型A
lGaAs活性層では、カソード電極3のサイズに応じ
た電流密度の電流が通過する。
【0024】図3は、発光部2における発光出力を示
し、カソード電極3の長さLを13.5μmとしたと
き、約38μWの発光出力が得られた。一方、カソード
電極3の長さLを従来の設計値である58μmとしたと
きの発光出力は約23μW(図示せず)であり、このこ
とから、本発明の発光ダイオードアレイでは、従来の約
2倍の光出力が得られることが確認された。
【0025】なお、上記した実施の形態では、半絶縁性
のGaAs基板10の上にp型の結晶を下にしたp型、
n型の順の結晶構造を有する発光ダイオードアレイにつ
いて説明したが、半絶縁性のGaAs基板10の上にn
型の結晶を下にした、n型、p型の順の結晶構造を有す
る発光ダイオードアレイであってもダイオードの極性が
変わるだけで同様の効果を奏する。
【0026】また、本実施の形態では、半絶縁性のGa
As基板10を用いたが、導電性の基板であっても、そ
の上にアンドープGaAsなどの高抵抗層を設けるか、
p−n−pまたはn−p−nとなる結晶構造にすれば電
気的に絶縁できるので適用可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の発光ダイオ
ードアレイによると、発光ダイオード部の表面に設けら
れる発光部の両側に配置され、発光部の直下を通過する
電流経路を形成する電極部を有するようにしたため、活
性層を通過する電流密度を大にして発光出力を大にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る発光ダイオードアレ
イを示す平面図
【図2】図1のB−B部における断面図
【図3】本発明の実施の形態に係る発光ダイオードアレ
イの発光出力特性を示す説明図
【図4】従来の発光ダイオードアレイを示す平面図
【図5】図4のA−A部における断面図
【符号の説明】
1 ダイオード部 2 発光部 3 カソード電極 4 アノード電極 5 Au配線層 6 ボンディングパッド 7 メサエッチング溝 8 ボンディング部 10 GaAs基板 11 p型GaAs導電層 12 p型AlGaAsエッチングストッパ層 13 p型AlGaAsクラッド層 14 n型AlGaAs活性層 15 n型AlGaAsクラッド層 16 n型GaAsキャップ層 17 PSG膜 18 n型GaAsキャップ層 19 電流経路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に複数の結晶層を積層して
    なるエピタキシャル層をメサエッチング溝で分割して複
    数個の発光ダイオード部を設けた発光ダイオードアレイ
    において、 前記発光ダイオード部の表面に設けられる発光部の両側
    に配置され、前記発光部の直下を通過する電流経路を形
    成する電極部を有することを特徴とする発光ダイオード
    アレイ。
  2. 【請求項2】 前記電極部は、前記発光部に隣接する電
    極長が前記発光部幅の3倍以下に形成されている構成の
    請求項第1項記載の発光ダイオードアレイ。
JP2000184858A 2000-06-20 2000-06-20 発光ダイオードアレイ Pending JP2002009331A (ja)

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