JP3506585B2 - Light emitting diode array - Google Patents
Light emitting diode arrayInfo
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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、特にページプリンタの感光ドラム用露光源な
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5
は、図4のA−A線断面図である。図4および図5にお
いて、21は半導体基板、22はバッファ層、23は一
導電型半導体層、24は逆導電型半導体層、25はオー
ミックコンタクト層、26は第1の電極、27は第2の
電極、28は保護膜である。
【0003】半導体基板21は、例えばシリコン(S
i)やガリウム砒素(GaAs)などの単結晶半導体基
板などから成る。バッファ層22、一導電型半導体層2
3、逆導電型半導体層24、およびオーミックコンタク
ト層25は、ガリウム砒素またはアルミニウムガリウム
砒素などの化合物半導体層などから成る。一導電型半導
体層23と逆導電型半導体層24の界面部分で半導体接
合部が形成される。この一導電型半導体層23と逆導電
型半導体層24は、例えばMOCVD法やMBE法など
でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成
る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチングなど
によって島状に形成される。
【0004】半導体基板21の裏面側のほぼ全面には、
第1の電極26が形成されている。また、一導電型半導
体層23と逆導電型半導体層24の表面部分には、例え
ば窒化シリコン(SiNx )などから成る保護膜28が
形成されており、この保護膜28に形成されたスルーホ
ールを介して、例えば金(Au)などから成る第2の電
極27が形成されている。この第2の電極27は、逆導
電型半導体層24の上面部分から壁面部分を経由して、
半導体基板21の端面近傍まで、隣接する半導体層22
〜25ごとに交互に他の端面側に延在するように形成さ
れている。なお、第2の電極27を半導体層22〜25
の同じ列側に設けることもある。
【0005】島状半導体層22〜25、第1の電極26
および第2の電極27で個々の発光ダイオードが構成さ
れ、この発光ダイオードは半導体基板21上に一列状に
並ぶように配置される。なお、第2の電極27はその広
幅部分において外部回路とボンディングワイヤなどで接
続される。
【0006】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板21の裏面側に第1の電極26を設
けると共に、半導体基板21の表面側に第2の電極27
を設けていることから、第1の電極26と第2の電極2
7の形成工程が二回になり、製造工程が煩雑になるとい
う問題があった。また、第1の電極26と第2の電極2
7が半導体基板21の表裏両面にあると、ワイヤボンデ
ィング法などで外部回路と接続する際に、その接続作業
が困難であるという問題もあった。
【0007】そこで、本発明者等は、特願平7−192
857号において、図6および図7に示すように、半導
体基板21上に、バッファ層22を介して、一導電型半
導体層23を設けると共に、この一導電型半導体層23
上に、この一導電型半導体層23よりも小面積な逆導電
型半導体層24を設け、一導電型半導体層23の露出部
Rに第1の電極26を接続して設け、逆導電型半導体層
24にオーミックコンタクト層25を介して、第2の電
極27を接続して設けた発光ダイオードアレイを提案し
た。なお、図7中、28は窒化シリコン膜などから成る
保護膜である。
【0008】このように構成すると、半導体基板21の
同じ側に第1の電極26(26a、26b)と第2の電
極27を設けることができ、第1の電極26と第2の電
極27とを一回の工程で同時に形成できることから、発
光ダイオードアレイの製造工程が簡略化されると共に、
第1の電極26と第2の電極27が同じ側に位置するこ
とから、ワイヤボンディング法などによる外部回路との
接続作業も容易になる。
【0009】また、第1の電極26(26a、26b)
は、図6に示すように、隣接する一導電型半導体層23
毎に異なる群に属するように二群に分けて設けられ、第
2の電極27は異なる群に属し、且つ隣接する逆導電型
半導体層24が同じ第2の電極27に接続するように設
けられている。
【0010】この従来の発光ダイオードアレイでは、隣
接する一導電型半導体層23の反対の端部側が交互に露
出するように露出部Rを発光素子列の両側に振り分けて
設けて、この露出部Rに第1の電極26を接続したもの
であり、第2の電極27も隣接する逆導電型半導体層2
4毎に反対の端部側に接続して設けられている。
【0011】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、第2の電極27がオーミックコンタクト層25
を介して、逆導電型半導体層24のほぼ中央部の長い領
域にわたって形成されており、この第2の電極27で半
導体接合部の中央部で発光した最も強い光が遮光され、
光の取り出し効率が低下して全体の発光効率が低下する
という問題があった。
【0012】また、半導体接合部の発光素子の中央部で
最も強く発光することから、第2の電極27に少しでも
位置ずれが発生した場合は、発光素子内での発光強度分
布が大きくなるという問題もあった。
【0013】 本発明は、このような従来装置の問題点
に鑑みてなされたものであり、発光素子に形成される電
極によって光の取り出し効率が低下することを解消する
と共に、電極パターンの位置ずれに起因する発光ばらつ
き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。
【0014】
【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では、基板上に
一導電型半導体層を島状に設けると共に、この一導電型
半導体層の一端部側が露出するように、この一導電型半
導体層上に真性半導体層を設け、この真性半導体層のほ
ぼ中央部に深さ方向で前記一導電型半導体層に到達する
逆導電型半導体領域を帯状に設け、前記一導電型半導体
層の露出部と、この露出部と対向する端部側の前記逆導
電型半導体領域とに電極をそれぞれ接続して設けた。
【0015】
【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
レイの一実施形態を示す図であり、図2は図1中のA−
A線断面図である。図1および図2において、1は基
板、2はバッファ層、3は一導電型半導体層、4は真性
半導体層、5は逆導電型半導体領域、6はオーミックコ
ンタクト層、7(7a、7b)は第1の電極、8は第2
の電極である。
【0016】基板1は、例えばシリコン(Si)やガリ
ウム砒素(GaAs)などの単結晶半導体基板、あるい
はサファイア(Al2 O3 )などの単結晶絶縁基板から
成る。基板1として半導体基板を用いる場合でも、でき
るだけ高抵抗な半導体基板を用いることが望ましい。ま
た、単結晶半導体基板の場合は、(100)面などが用
いられ、サファイアの場合はC面などが用いられる。
【0017】基板1上には、基板1と一導電型半導体層
3との格子定数の相違に基づくミスフィット転位を減少
させるために、厚み1〜4μm程度のガリウム砒素など
から成るバッファ層2を設ける。
【0018】バッファ層2上には一導電型半導体層3が
設けられ、この一導電型半導体層3はガリウム砒素やア
ルミニウムガリウム砒素(Alx Ga1-x As)などか
ら成り、例えばシリコン(Si)やセレン(Se)など
の一導電型半導体不純物を1×1016〜1019atom
s/cm3 程度含有する。この一導電型半導体層3は
0.1〜3μm程度の厚みに形成される。また、この一
導電型半導体層3と後述する第1の電極との接続部に
は、一導電型半導体不純物を高濃度に含有する層を設け
ることが望ましい。
【0019】一導電型半導体層3上には、この一導電型
半導体層3の一端部側に露出部Rが形成されるように、
真性半導体層4が形成される。この真性半導体層4もア
ルミニウムガリウム砒素(Aly Ga1-y As)などの
化合物半導体層から成るが、半導体不純物を1×1015
atoms/cm3 以下しか含有しない。この真性半導
体層4は0.1〜3μm程度の厚みに形成される。
【0020】この真性半導体層3のほぼ中央部には、逆
導電型半導体領域5が帯状に形成されている。この逆導
電型半導体領域5は、亜鉛(Zn)などの逆導電型半導
体不純物を1×1016〜1018atoms/cm3 程度
含有し、径2μm程度の半円状もしくは半楕円状に形成
されている。また、この逆導電型半導体領域5は、真性
半導体層4の深さ方向で一導電型半導体層3に到達する
ように形成されており、真性半導体層4の幅方向に帯状
に形成されている。さらに、逆導電型半導体領域5と後
述する第2の電極8との接続部には、逆導電型半導体不
純物を1×1019atoms/cm3 以上含有するオー
ミックコンタクト層6が設けられている。したがって、
逆導電型半導体領域5と第2の電極8は、オーミックコ
ンタクト層6を介して接続されている。一導電型半導体
層3と逆導電型半導体領域5の界面部分で半導体接合部
が形成される。なお、この逆導電型半導体領域5は、化
合物の混晶比が異なる複数の層状に形成してもよい。
【0021】島状に形成された半導体層2〜6は、例え
ば窒化シリコン膜などから成る保護膜9で被覆され、一
導電型半導体層2の露出部Rから半導体基板1上に延在
するように、例えば金(Au)などから成る第1の電極
7(7a、7b)が形成される。一導電型半導体層3は
一つおきに異なる第1の電極7(7a、7b)に交互に
接続されている。すなわち、一導電型半導体層3を二つ
の群に分けて、この群ごとに異なる第1の電極7(7
a、7b)に接続している。
【0022】また、逆導電型半導体領域5の表面から第
1の電極7とは反対側の壁面を経由して半導体基板1上
に延在するように第2の電極8が形成されている。すな
わち、異なる群に属する隣接する発光ダイオードごとに
第2の電極8を接続して設けている。第2の電極8の屈
曲部分が外部回路と接続するためのワイヤボンディング
用の端子となる。第1の電極7(7a、7b)と第2の
電極8の組み合わせを選択することにより、個々の発光
ダイオードを選択して発光させることができる。
【0023】上述した発光ダイオードでは、一導電型半
導体層3がn型、逆導電型半導体領域5がp型であると
すれば、逆導電型半導体領域5と一導電型半導体層3と
の間に順方向に電流を流した場合、一方の第1の電極7
aを開放した状態で他方の第1の電極7bを接続すれ
ば、他方の第1の電極7bに接続されている発光ダイオ
ードだけが発光する。したがって、隣接する逆導電型半
導体領域5ごとに共通する第2の電極8を設けても、第
1の電極7(7a、7b)は別々に接続されていること
から、この第1の電極7(7a、7b)と第2の電極8
との間の接続状態を変えることで隣接する発光ダイオー
ドを選択的に発光させることができる。
【0024】 次に、本発明に係る発光ダイオードアレ
イの製造方法を図3に基づいて説明する。まず、基板1
上にガリウム砒素などから成るバッファ層2、アルミニ
ウムガリウム砒素などから成る一導電型半導体層3、ア
ルミニウムガリウム砒素などから成る真性半導体層4、
およびガリウム砒素などから成るオーミックコンタクト
層6を順次積層して形成する(同図(a)参照)。これ
らの半導体層2〜6は、例えばMOCVD法やMBE法
などで形成される。すなわち、基板1として半導体基板
を用いてMOCVD法で形成する場合、半導体基板の自
然酸化膜を800〜1000℃の高温で除去し、次に4
50℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素
膜を0.1〜2μm程度の厚みに成長させた後、500
〜700℃まで昇温して再結晶化してガリウム砒素単結
晶を成長させる(二段階成長法)。この場合、ガリウム
の原料としてはトリメチルガリウム((CH3 )3 G
a)などが用いられ、砒素の原料としてはアルシン(A
sH3 )などが用いられる。次に、750〜1000℃
の高温でのアニールと600℃以下の低温への急冷を数
回繰り返すなどのポストアニールを行う(温度サイクル
法)。続いてバッファ層2を所定厚みまで成長させ、連
続して一導電型半導体層3、真性半導体層4、およびオ
ーミックコンタクト層6を成長させる。アルミニウムガ
リウム砒素層を形成する場合、アルミニウムの原料とし
てはトリメチルアルミニウム((CH3 )3Al)など
が用いられる。導電型を制御するための、半導体不純物
用ガスとしては、シラン(SiH4 )などが用いられ
る。
【0025】次に、各半導体層2〜6をメサエッチング
して島状に形成し、この島状部上面と側壁部に、酸化ア
ルミニウム(Al2 O3 )などから成り、上面部分にス
トライプ状のスリット11を有する拡散制御層10をス
パッタリング法などで形成する(同図(b)参照)。
【0026】次に、拡散制御層10のスリット11部分
に逆導電型不純物であるペースト状の亜鉛(Zn)を塗
布して700〜800℃の窒素雰囲気中でアニールする
(同図(c)参照)。
【0027】その結果、真性半導体層4中に、逆導電型
不純物である亜鉛(Zn)が拡散して逆導電型不純物領
域5が形成される。この場合、亜鉛(Zn)は、1×1
016〜1018atoms/cm3 程度拡散すれば、発光
領域として利用することができる(同図(d)参照)。
【0028】次に、拡散制御層10をエッチング除去
し、さらに一導電型半導体層3の一端部側が露出するよ
うに真性半導体層4をエッチングして一導電型半導体層
3に露出部Rを形成し、保護膜9と第1の電極7および
第2の電極8を形成して完成する(図2参照)。
【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、基板上に一導電型半導体層を島状
に設けると共に、この一導電型半導体層の一端部側が露
出するように、この一導電型半導体層上に真性半導体層
を設け、この真性半導体層のほぼ中央部に深さ方向にお
いて前記一導電型半導体層に到達する逆導電型半導体領
域を帯状に設け、前記一導電型半導体層の露出部と、こ
の露出部と対向する端部側の前記逆導電型半導体領域と
に電極をそれぞれ接続して設けて成ることから、半導体
接合部の位置を限定でき、電極による発光効率の低下を
抑えることができる。また、半導体接合部の面積を狭く
して、電流を集中させて発光効率を上げることができ
る。さらに、半導体接合部を一列分でパターニングによ
り位置決めするので、発光の集中するところが電極コン
タクト配置によることなく、光スポットの直列性が向上
し、印画品質が向上する。 Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode array, and more particularly to a light emitting diode array used as an exposure source for a photosensitive drum of a page printer. 2. Description of the Related Art FIGS. 4 and 5 show a conventional light emitting diode array. FIG.
FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4. 4 and 5, 21 is a semiconductor substrate, 22 is a buffer layer, 23 is one conductivity type semiconductor layer, 24 is a reverse conductivity type semiconductor layer, 25 is an ohmic contact layer, 26 is a first electrode, and 27 is a second electrode. The electrode 28 is a protective film. The semiconductor substrate 21 is made of, for example, silicon (S
i) or a single crystal semiconductor substrate such as gallium arsenide (GaAs). Buffer layer 22, one conductivity type semiconductor layer 2
3. The opposite conductivity type semiconductor layer 24 and the ohmic contact layer 25 are made of a compound semiconductor layer such as gallium arsenide or aluminum gallium arsenide. A semiconductor junction is formed at the interface between the one conductivity type semiconductor layer 23 and the opposite conductivity type semiconductor layer 24. The one-conductivity-type semiconductor layer 23 and the opposite-conductivity-type semiconductor layer 24 are formed in an island shape by, for example, mesa etching after forming a single crystal semiconductor layer made of gallium arsenide, aluminum gallium arsenide, or the like by MOCVD, MBE, or the like. Is done. On almost the entire back surface of the semiconductor substrate 21,
A first electrode 26 is formed. A protective film 28 made of, for example, silicon nitride (SiN x ) is formed on the surface portions of the one conductivity type semiconductor layer 23 and the opposite conductivity type semiconductor layer 24. , A second electrode 27 made of, for example, gold (Au) is formed. The second electrode 27 is formed from the upper surface portion of the opposite conductivity type semiconductor layer 24 via the wall surface portion.
The adjacent semiconductor layer 22 is extended to near the end face of the semiconductor substrate 21.
2525 to alternately extend to the other end face side. Note that the second electrode 27 is connected to the semiconductor layers 22 to 25.
May be provided on the same column side. The island-shaped semiconductor layers 22 to 25 and the first electrode 26
Each of the light-emitting diodes is constituted by the second electrode 27 and these light-emitting diodes are arranged on the semiconductor substrate 21 in a line. The second electrode 27 is connected to an external circuit by a bonding wire or the like at a wide portion thereof. However, in this conventional light emitting diode array, a first electrode 26 is provided on the back side of the semiconductor substrate 21 and a second electrode 27 is provided on the front side of the semiconductor substrate 21.
Is provided, the first electrode 26 and the second electrode 2
There is a problem that the forming process of Step 7 is performed twice and the manufacturing process becomes complicated. The first electrode 26 and the second electrode 2
When 7 is on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate 21, there is also a problem that the connection work is difficult when connecting to an external circuit by a wire bonding method or the like. Accordingly, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. 7-192.
No. 857, as shown in FIGS. 6 and 7, a semiconductor layer 23 is provided on a semiconductor substrate 21 with a buffer layer 22 interposed therebetween.
An opposite conductivity type semiconductor layer 24 having an area smaller than that of the one conductivity type semiconductor layer 23 is provided thereon, and a first electrode 26 is connected to an exposed portion R of the one conductivity type semiconductor layer 23. A light emitting diode array in which the second electrode 27 is connected to the layer 24 via the ohmic contact layer 25 has been proposed. In FIG. 7, reference numeral 28 denotes a protective film made of a silicon nitride film or the like. With this configuration, the first electrode 26 (26a, 26b) and the second electrode 27 can be provided on the same side of the semiconductor substrate 21, and the first electrode 26 and the second electrode 27 Can be simultaneously formed in one process, so that the manufacturing process of the light emitting diode array is simplified and
Since the first electrode 26 and the second electrode 27 are located on the same side, a connection operation with an external circuit by a wire bonding method or the like is also facilitated. The first electrode 26 (26a, 26b)
Is, as shown in FIG. 6, the adjacent one conductivity type semiconductor layer 23.
The second electrodes 27 are provided so as to belong to different groups, and belong to different groups, and adjacent opposite conductive semiconductor layers 24 are provided so as to be connected to the same second electrodes 27. ing. In this conventional light emitting diode array, exposed portions R are provided on both sides of a light emitting element row so as to alternately expose opposite ends of adjacent one conductivity type semiconductor layers 23, and the exposed portions R are provided. And the second electrode 27 is also connected to the adjacent reverse conductivity type semiconductor layer 2.
Every four are connected to the opposite end side. However, in this conventional light emitting diode array, the second electrode 27 is connected to the ohmic contact layer 25.
Is formed over a long region substantially at the center of the opposite conductivity type semiconductor layer 24, and the second electrode 27 blocks the strongest light emitted at the center of the semiconductor junction,
There is a problem that the light extraction efficiency is reduced and the overall light emission efficiency is reduced. In addition, since the strongest light is emitted at the center of the light emitting element at the semiconductor junction, even if the second electrode 27 is slightly displaced, the light emission intensity distribution in the light emitting element increases. There were also problems. The present invention has been made in view of such a problem of the conventional device, and it is possible to eliminate a decrease in light extraction efficiency due to an electrode formed on a light emitting element, and to displace the electrode pattern. It is an object of the present invention to provide a light emitting diode array in which light emission variations caused by the above are eliminated. In order to achieve the above object, in a light emitting diode array according to the present invention, one conductive semiconductor layer is provided in an island shape on a substrate, and the one conductive semiconductor layer is provided. An intrinsic semiconductor layer is provided on the one conductivity type semiconductor layer so that one end side of the semiconductor layer is exposed, and a reverse conductivity type semiconductor region reaching the one conductivity type semiconductor layer in a depth direction at a substantially central portion of the intrinsic semiconductor layer. Are provided in a strip shape, and electrodes are respectively connected to the exposed portion of the one conductivity type semiconductor layer and the opposite conductivity type semiconductor region on the end side facing the exposed portion. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing one embodiment of a light emitting diode array according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line A. 1 and 2, 1 is a substrate, 2 is a buffer layer, 3 is a one conductivity type semiconductor layer, 4 is an intrinsic semiconductor layer, 5 is a reverse conductivity type semiconductor region, 6 is an ohmic contact layer, and 7 (7a, 7b). Is the first electrode, 8 is the second electrode
Electrodes. The substrate 1 is made of, for example, a single crystal semiconductor substrate such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), or a single crystal insulating substrate such as sapphire (Al 2 O 3 ). Even when a semiconductor substrate is used as the substrate 1, it is desirable to use a semiconductor substrate having as high a resistance as possible. In the case of a single crystal semiconductor substrate, a (100) plane or the like is used, and in the case of sapphire, a C plane or the like is used. On the substrate 1, a buffer layer 2 made of gallium arsenide or the like having a thickness of about 1 to 4 μm is formed in order to reduce misfit dislocation due to a difference in lattice constant between the substrate 1 and the one conductivity type semiconductor layer 3. Provide. A semiconductor layer 3 of one conductivity type is provided on the buffer layer 2. The semiconductor layer 3 of one conductivity type is made of gallium arsenide or aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1 -x As). ) Or selenium (Se), such as 1 × 10 16 to 10 19 atoms.
It contains about s / cm 3 . This one conductivity type semiconductor layer 3 is formed to a thickness of about 0.1 to 3 μm. Further, it is desirable to provide a layer containing a high-concentration one-conductivity-type semiconductor impurity at a connection portion between the one-conductivity-type semiconductor layer 3 and a first electrode described later. The exposed portion R is formed on the one-conductivity-type semiconductor layer 3 at one end of the one-conductivity-type semiconductor layer 3.
An intrinsic semiconductor layer 4 is formed. The intrinsic semiconductor layer 4 is also made of a compound semiconductor layer such as aluminum gallium arsenide (Al y Ga 1 -y As), but has a semiconductor impurity of 1 × 10 15.
Contains not more than atoms / cm 3 . This intrinsic semiconductor layer 4 is formed to a thickness of about 0.1 to 3 μm. In a substantially central portion of the intrinsic semiconductor layer 3, a reverse conductivity type semiconductor region 5 is formed in a band shape. The opposite conductivity type semiconductor region 5 contains a reverse conductivity type semiconductor impurity such as zinc (Zn) at about 1 × 10 16 to 10 18 atoms / cm 3 and is formed in a semicircular or semielliptical shape having a diameter of about 2 μm. ing. The opposite conductivity type semiconductor region 5 is formed so as to reach the one conductivity type semiconductor layer 3 in the depth direction of the intrinsic semiconductor layer 4, and is formed in a band shape in the width direction of the intrinsic semiconductor layer 4. . Further, an ohmic contact layer 6 containing 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more of a semiconductor impurity of the opposite conductivity type is provided at a connection portion between the opposite conductivity type semiconductor region 5 and a second electrode 8 described later. Therefore,
The opposite conductivity type semiconductor region 5 and the second electrode 8 are connected via the ohmic contact layer 6. A semiconductor junction is formed at the interface between the one conductivity type semiconductor layer 3 and the opposite conductivity type semiconductor region 5. The opposite conductivity type semiconductor region 5 may be formed in a plurality of layers having different compound crystal ratios of the compounds. The semiconductor layers 2 to 6 formed in an island shape are covered with a protective film 9 made of, for example, a silicon nitride film or the like, and extend from the exposed portion R of the one conductivity type semiconductor layer 2 onto the semiconductor substrate 1. Then, a first electrode 7 (7a, 7b) made of, for example, gold (Au) is formed. Every other conductivity type semiconductor layer 3 is alternately connected to different first electrodes 7 (7a, 7b). That is, the one conductivity type semiconductor layer 3 is divided into two groups, and the first electrodes 7 (7
a, 7b). A second electrode 8 is formed so as to extend from the surface of the opposite conductivity type semiconductor region 5 to the semiconductor substrate 1 via a wall surface opposite to the first electrode 7. That is, the second electrode 8 is connected and provided for each adjacent light emitting diode belonging to a different group. The bent portion of the second electrode 8 serves as a wire bonding terminal for connecting to an external circuit. By selecting a combination of the first electrode 7 (7a, 7b) and the second electrode 8, individual light emitting diodes can be selected to emit light. In the above-described light emitting diode, if the one conductivity type semiconductor layer 3 is n-type and the opposite conductivity type semiconductor region 5 is p-type, the gap between the opposite conductivity type semiconductor region 5 and the one conductivity type semiconductor layer 3 is assumed. When a current is applied in the forward direction to one of the first electrodes 7
If the other first electrode 7b is connected with a opened, only the light emitting diode connected to the other first electrode 7b emits light. Therefore, even if the common second electrode 8 is provided for each of the adjacent opposite conductivity type semiconductor regions 5, the first electrodes 7 (7a, 7b) are separately connected. (7a, 7b) and second electrode 8
The adjacent light emitting diodes can be selectively made to emit light by changing the connection state between them. Next, a method for manufacturing a light emitting diode array according to the present invention will be described with reference to FIG. First, substrate 1
A buffer layer 2 made of gallium arsenide or the like, a semiconductor layer 3 of one conductivity type made of aluminum gallium arsenide or the like, an intrinsic semiconductor layer 4 made of aluminum gallium arsenide or the like,
And an ohmic contact layer 6 made of gallium arsenide or the like is sequentially laminated (see FIG. 1A). These semiconductor layers 2 to 6 are formed by, for example, MOCVD or MBE. That is, when the semiconductor substrate is used as the substrate 1 and formed by MOCVD, a natural oxide film of the semiconductor substrate is removed at a high temperature of 800 to 1000 ° C.
After growing an amorphous gallium arsenide film serving as a nucleus at a low temperature of 50 ° C. or less to a thickness of about 0.1 to 2 μm,
The temperature is raised to about 700 ° C. and recrystallization is performed to grow a gallium arsenide single crystal (two-step growth method). In this case, trimethyl gallium ((CH 3 ) 3 G
a) is used, and arsine (A) is used as a raw material of arsenic.
sH 3 ) and the like. Next, 750-1000 ° C
Post-annealing such as repeating several times of annealing at a high temperature and rapid cooling to a low temperature of 600 ° C. or less (temperature cycle method). Subsequently, the buffer layer 2 is grown to a predetermined thickness, and the one conductivity type semiconductor layer 3, the intrinsic semiconductor layer 4, and the ohmic contact layer 6 are successively grown. When forming an aluminum gallium arsenide layer, trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al) or the like is used as a raw material of aluminum. As a semiconductor impurity gas for controlling the conductivity type, silane (SiH 4 ) or the like is used. Next, each of the semiconductor layers 2 to 6 is formed into an island shape by mesa etching. The upper surface and the side wall portion of the island portion are made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the upper surface portion is formed in a stripe shape. The diffusion control layer 10 having the slit 11 is formed by a sputtering method or the like (see FIG. 2B). Next, paste-like zinc (Zn), which is an impurity of the opposite conductivity type, is applied to the slit 11 of the diffusion control layer 10 and annealed in a nitrogen atmosphere at 700 to 800 ° C. (see FIG. 3C). ). As a result, in the intrinsic semiconductor layer 4, zinc (Zn), which is an impurity of the opposite conductivity type, is diffused to form an impurity region 5 of the opposite conductivity type. In this case, zinc (Zn) is 1 × 1
If it is diffused by about 0 16 to 10 18 atoms / cm 3 , it can be used as a light emitting region (see FIG. 4D). Next, the diffusion control layer 10 is removed by etching, and the intrinsic semiconductor layer 4 is further etched so that one end of the one conductivity type semiconductor layer 3 is exposed to form an exposed portion R in the one conductivity type semiconductor layer 3. Then, the protective film 9, the first electrode 7, and the second electrode 8 are formed to complete (see FIG. 2). As described above, according to the light emitting diode array of the present invention, one conductive semiconductor layer is provided on the substrate in an island shape, and one end of the one conductive semiconductor layer is exposed. An intrinsic semiconductor layer is provided on the one-conductivity-type semiconductor layer, and a reverse-conductivity-type semiconductor region that reaches the one-conductivity-type semiconductor layer in a depth direction is provided in a substantially central portion of the intrinsic semiconductor layer in a strip shape. Since the electrodes are connected to the exposed portion of the one conductivity type semiconductor layer and the opposite conductivity type semiconductor region on the end side facing the exposed portion, the position of the semiconductor junction can be limited, A decrease in luminous efficiency due to the electrodes can be suppressed. Further, by reducing the area of the semiconductor junction, the current can be concentrated and the luminous efficiency can be increased. Further, since the semiconductor bonding portion is positioned by patterning for one row, the luminous concentration does not depend on the arrangement of the electrode contacts, so that the seriality of light spots is improved and the printing quality is improved.
【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】 本発明に係る半導体半導体素子の製造方法を
示す工程図である。
【図4】 従来の発光ダイオードアレイを示す図であ
る。
【図5】 図4の中のA−A線断面である。
【図6】 従来の他の発光ダイオードアレイを示す図で
ある。
【図7】 図6中のA−A線断面図である。
【符号の説明】
1………基板、3………一導電型半導体層、4………真
性半導体層、5逆導電型半導体領域、7………第1の電
極、8………第2の電極 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a light emitting diode array according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 4 is a view showing a conventional light emitting diode array. FIG. 5 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4; FIG. 6 is a diagram showing another conventional light emitting diode array. FIG. 7 is a sectional view taken along line AA in FIG. [Description of Signs] 1... Substrate, 3... One conductivity type semiconductor layer, 4... Intrinsic semiconductor layer, 5 reverse conductivity type semiconductor region, 7... First electrode, 8. 2 electrodes
Claims (1)
ると共に、この一導電型半導体層の一端部側が露出する
ように、この一導電型半導体層上に真性半導体層を設
け、この真性半導体層の略中央部に深さ方向で前記一導
電型半導体層に到達する逆導電型半導体領域を帯状に設
け、前記一導電型半導体層の露出部と、この露出部と対
向する端部側の前記逆導電型半導体領域とに電極をそれ
ぞれ接続して設けた発光ダイオードアレイ。(57) [Claim 1] A one-conductivity-type semiconductor layer is provided on a substrate in an island shape, and the one-conductivity-type semiconductor layer is exposed such that one end side of the one-conductivity-type semiconductor layer is exposed. An intrinsic semiconductor layer is provided thereon, and a reverse-conductivity-type semiconductor region that reaches the one-conductivity-type semiconductor layer in a depth direction is provided in a band shape at a substantially central portion of the intrinsic semiconductor layer, and an exposed portion of the one-conductivity-type semiconductor layer is provided. A light emitting diode array in which electrodes are connected to the exposed portion and the opposite conductivity type semiconductor region on the end side facing the exposed portion;
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