JP2000277806A

JP2000277806A - 発光ダイオードアレイ

Info

Publication number: JP2000277806A
Application number: JP8404299A
Authority: JP
Inventors: Masumi Koizumi; 真澄小泉; Hiroyuki Fujiwara; 博之藤原; Masaharu Nobori; 正治登; Shigeki Ogura; 茂樹小椋
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発光光量が大きく、低コストの発光ダイオー
ドアレイを提供する。【解決手段】共通の基板１０上に、活性層１３を下部
クラッド層１２及び上部クラッド層１４で挟んでなるダ
ブルへテロ構造部と、上面側クラッド層上に設けたオー
ミック層１５と、オーミック層上に設けた個別電極３
と、基板裏面側に設けた共通電極１８とを少なくとも有
する発光ダイオードを、個々に素子分離して複数個アレ
イ状に配列した発光ダイオードアレイにおいて、前記活
性層１３がＮ型からなり、そのキャリア濃度を１×１０
¹⁷ｃｍ^-3〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3の範囲とし、その厚みを
０．０５μｍ以上とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プリンタ
などの光源として用いられる発光ダイオードアレイの構
造、特に高発光効率の発光ダイオードアレイの構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用した光プリンタ等の
光源への適用を目的として、発光ダイオードアレイなど
の光半導体素子の研究が盛んに行われている。

【０００３】自己発光型の発光ダイオードアレイを光源
としたＬＥＤプリンタは、画像信号に応じて発光ダイオ
ードアレイの各ドットを発光させ、分布屈折率レンズな
どの等倍結像素子により、感光体ドラム上に露光して静
電潜像を形成し、現像器でトナーを選択的に付着させた
あと、普通紙などに付着したトナーを転写させることに
より、印字を行うものである。

【０００４】この種の発光ダイオードアレイとして、文
献１：トリケップスＷＳ６（光プリンタ設計）、１２
１頁〜１２６頁、１９８５年に示されているように、Ｇ
ａＡｓ基板上にＧａＡｓＰ層をエピタキシャル成長させ
た基板を用いて、選択的にＰ型の不純物として働くＺｎ
などを気相拡散法などでＰ型拡散部を形成し、光源アレ
イとしたものが開発されている。

【０００５】そして、昨今プリンタの印刷速度の高速化
に伴い、より高発光効率の光源として、注入電流に対し
て発光効率の大きな発光ダイオードアレイが求められて
いる。また、高速化と同時に印刷密度の高密度化も進め
られてきており、ドット数の増加に伴う消費電力の増大
を防ぐためにも、より高発光効率の発光ダイオードアレ
イが求められてきている。

【０００６】このような背景により、文献２：特開平６
−３０２８５６号公報に示されているような、発光効率
の高いダブルヘテロ構造型の発光ダイオードアレイなど
が提案されている。

【０００７】この文献２に示されている面発光型発光ダ
イオードアレイの構造断面図を図１３に示す。この断面
図では１つの発光ダイオード部を示す。

【０００８】図１３において、３３はＧａＡｓ基板、３
４はバッファー層、３５および３７がクラッド層、３６
が活性層、３８が電流拡散層、３９がコンタクト層、４
０がオーミック層、４１が上部電極、４２が配線電極、
４３が絶縁膜、４４が下部電極である。上記バッファー
層３４、クラッド層３５及び３７、活性層３６、電流拡
散層３８、コンタクト層３９、オーミック層４０はそれ
ぞれエピタキシャル成長により形成されている。

【０００９】図１４に、その発光ダイオード部の平面図
をしめす。この図１４において、Ａは発光領域であり、
上部電極４１は横長の形状で、該上部電極４１に配線電
極４２が接続した構造となっている。

【００１０】文献２に開示される発光ダイオードは、内
部発光効率をあげるために、ダブルヘテロ構造をとって
いるが、さらに上部電極４１で遮光されるのを防ぐため
に、活性層３６の上に電流を広げるための層として電流
拡散層３８を１〜２μｍの厚みに設け、上部電極４１直
下の発光量を低減し、発光の取り出し効率をあげるよう
にしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献２
に示される上記従来の発光ダイオードアレイの場合、以
下のような問題があった。

【００１２】即ち、文献２にしめされた構造の発光ダイ
オードアレイでは、１〜２μｍ厚みの電流拡散層３８を
設けているために、その分トータルのエピタキシャル層
の厚みが厚くなるために、エピタキシャル基板そのもの
の価格が高くなり、その結果として発光ダイオードアレ
イチップそのものの単価が高くなるという問題があっ
た。

【００１３】また、文献２に示された構造の発光ダイオ
ードアレイでは、各発光ダイオードを電気的に分離する
ために、その実施例に示されているように、ＧａＡｓ基
板に到達するまでの深さでエッチングし、素子分離を行
っている。その結果、本文献２のように１〜２μｍの電
流拡散層がある場合には、その分も含めてエッチングす
ることとなるために、少なくとも２μｍ以上の深さでエ
ッチングして素子分離を行うこととなり、このような素
子分離深さの場合には、各発光部に接続される電極配線
が、素子分離された各発光部のエッジで段切れしやすい
という問題がある。その結果、歩留まりが悪くなり製造
コストが高くなるという問題があった。

【００１４】本発明は、上記問題点を解決し、トータル
のエピタキシャル層の厚みが従来のものよりも薄く、し
かも発光効率が従来のダブルヘテロ構造の発光ダイオー
ドより高く、さらに歩留まりのよい、低コストな発光ダ
イオードアレイを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、共通の基板上に、活性層を下部
クラッド層及び上部クラッド層で挟んでなるダブルへテ
ロ構造部と、上部クラッド層上に設けたオーミック層
と、オーミック層上に設けた個別電極と、基板裏面側に
設けた共通電極とを少なくとも有する発光ダイオード
を、個々に素子分離して複数個アレイ状に配列した発光
ダイオードアレイにおいて、前記上部クラッド層と前記
活性層とが反対の導電型からなり、前記活性層が１×１
０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ^-3のキャリア濃度範囲のＮ
型からなり、その厚みが０．０５μｍ以上であることを
特徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダ
イオードアレイにおいて、前記素子分離が素子分離溝に
より行われ、当該素子分離溝の深さを少なくとも前記活
性層表面に到達する深さとしたことを特徴とする。請求
項３の発明は、請求項１又は２記載の発光ダイオードア
レイにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極
が少なくとも２本以上に分岐していることを特徴とす
る。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１又は２記載の
発光ダイオードアレイにおいて、前記オーミック層上に
位置する個別電極が少なくとも２本以上に分岐し、その
各分岐部が終端側で接続されていることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
上面発光型発光ダイオードアレイのチップの平面図を示
す。この発光ダイオードアレイは、例えばドット密度が
６００ｄｐｉ相当のものである。図２は、図１の発光ダ
イオードアレイの発光部の拡大図を示しており、図３は
図１の発光ダイオードアレイのＡ−Ａ’断面を示した断
面図である。

【００２０】図１に示したごとく、発光ダイオードアレ
イ１には、１９２個の発光ダイオード部２（２−１〜２
−１９２）が６００ｄｐｉのピッチ（約４２．３μｍ）
で直線状に配設されており、各発光ダイオード２（２−
１〜２−１９２）の間は、素子分離溝６により、素子分
離された構造となっており、また、各発光ダイオードに
電気的に接続される上部電極としての個別電極３（３−
１〜３−１９２）、配線電極４（４−１〜４−１９２）
および接続電極５（５−１〜５−１９２）が形成されて
いる。なお、これら個別電極３、配線電極４および接続
電極５は同一電極材料で同一工程で形成される連続した
導体である。

【００２１】本実施の形態において、各々の発光ダイオ
ードは、発光波長に対応するエネルギーバンドギャップ
の活性層１３を、該活性層１３よりもエネルギーバンド
ギャップの大きいクラッド層１２、１４で挟んだダブル
ヘテロ構造部を有している。

【００２２】次に、図３を参照して本実施の形態の発光
ダイオードアレイの構造について説明する。

【００２３】この発光ダイオードアレイは、Ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１０の上に、ＭＯＣＶＤ法により、Ｎ型ＧａＡｓ
バッファー層１１、Ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ下部クラッ
ド層１２、Ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ活性層１３、Ｐ型
Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ上部クラッド層１４、Ｐ⁺型ＧａＡ
ｓオーミック層１５を、それぞれエピタキシャル成長さ
せ、積層している。そして、個々の発光ダイオード部２
に対応して上部クラッド層１４、オーミック層１５を島
状部１６に加工し、島状部１６以外では活性層１３が露
出している。また、この加工により、各島状部１６間に
は素子分離溝６が形成され、この素子分離溝６により各
島状部１６が素子分離される。

【００２４】この素子分離溝６は少なくとも活性層１３
の表面に到達する深さに形成され、その結果活性層１３
の表面が露出されることになる。なお、この素子分離溝
の深さは、下部クラッド層１２に到達する深さとするこ
とも可能であるが、配線電極１８が島状部１６の段差部
上に設けられる際の段差を小さくするためには活性層１
３の表面まで或いは活性層１３をある程度エッチングし
た深さまでとすることが望ましい。

【００２５】そして、露出した活性層１３表面及びこの
島状部１６を覆うように絶縁膜１７を設けているが、上
部電極３とオーミック層１５との接続のために、個々の
島状部１６のオーミック層１５上の絶縁膜１７に開口部
１７ａを設けている。また、絶縁膜１７上に各発光ダイ
オード部に対応して個別電極３、配線電極４および接続
電極５が形成されている。この個別電極３は、絶縁膜１
７に形成された開口部１７ａを介して、オーミック層１
５に電気的に接続されている。本例では、発光ダイオー
ドアレイを６００ｄｐｉとしているので、約２０μｍ×
約２０μｍのサイズの開口部１７ａをアレイ状に配設
し、幅２〜４μｍのストライプ状の個別電極３を設けて
いる（図２参照）。発光ダイオードの駆動時は、この開
口部１７ａから露出されたオーミック層の表面は発光面
として機能する。

【００２６】また、前述のように、個別電極３、配線電
極４および接続電極５は同一電極材料で同一工程で形成
される連続した導体であるが、これらはＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ（但し、Ｔｉが基板側）の積層構造として構成され、
そのトータルの膜厚は０．５〜１．０μｍとしている。
また、基板１０の裏面には、Ａｕ系材料からなるＮ側電
極即ち共通電極１８が設けられている。この共通電極１
８は、各発光ダイオード部２−１〜２−１９２のＮ側電
極として共通に用いられる。

【００２７】なお、本実施の形態では、図３の断面図で
も明らかなように、従来のような発光領域を広げるため
の電流拡散層は設けていない。

【００２８】なお、前述のダブルへテロ構造部は、図３
に示すように、Ｎ型ＧａＡｓ基板１０の上に形成され、
基本的には、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャル成長に
より順次形成された、Ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ下部クラ
ッド層１２、Ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ活性層１３、Ｐ
型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ上部クラッド層１４の各層よりな
るが、広い意味ではＮ型ＧａＡｓバッファ層１１も含
む。

【００２９】また、本実施の形態では、活性層１３の組
成は、プリンタの感光体ドラムの感度の高い領域の波長
とするために、Ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓとし、発光ダ
イオードの発光波長が７６０ｎｍになるようにしてい
る。なお、上記各層のキャリア濃度及び膜厚の概略値
は、以下の通りとしている。

【００３０】（１）ＧａＡｓ基板１０：キャリア濃度５
×１０¹⁷ｃｍ^-3〜１×１０¹⁸ｃｍ^-3；（２）Ｎ型ＧａＡｓバッファー層１１：キャリア濃度５
×１０¹⁷ｃｍ^-3〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3、膜厚０．１μｍ〜
０．３μｍ；（３）Ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ下部クラッド層１２：キ
ャリア濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜５×１０¹⁷ｃｍ^-3、膜厚
０．１μｍ〜０．５μｍ；（４）Ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ活性層１３：キャリア
濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ^-3、膜厚０．０
５μｍ〜１．０μｍ；（５）Ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ上部クラッド層１４：キ
ャリア濃度５×１０¹⁷ｃｍ^-3〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3、膜厚
０．５μｍ〜１．０μｍ；（６）Ｐ型ＧａＡｓオーミック層１５：キャリア濃度５
×１０¹⁸ｃｍ^-3〜７×１０¹⁹ｃｍ^-3、膜厚０．０１μｍ
〜０．１μｍ；本実施の形態では、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード
若しくは発光ダイオードアレイにおいて、活性層をＮ型
にして、かつ素子分離溝の深さを少なくとも活性層に到
達する深さとし、かつキャリア濃度を後述する特定の範
囲になるようにしたことを特徴としている。

【００３１】次に、活性層の選定のために、我々が行っ
た実験結果を用いて説明する。

【００３２】まず、Ｐ型で活性層を形成した場合とＮ型
で活性層を形成した場合の、発光ダイオードの電流−光
量特性（以下、Ｉ−Ｐ特性という）の比較結果を、図４
に示す。

【００３３】図４において、曲線は活性層をＰ型とし
キャリア濃度を１×１０¹⁸ｃｍ^-3とした場合のＩ−Ｐ特
性を示し、曲線は活性層をＰ型としキャリア濃度を３
×１０¹⁸ｃｍ^-3とした場合のＩ−Ｐ特性を示し、曲線
は活性層をＰ型としキャリア濃度を３×１０¹⁵ｃｍ^-3と
した場合のＩ−Ｐ特性を示し、曲線は、本実施の形態
に係るもので、活性層をＮ型としキャリア濃度を１×１
０¹⁸ｃｍ^-3とした場合のＩ−Ｐ特性を示す。また、曲線
は参考のために示したもので、上記〜のダブルへ
テロ構造の発光ダイオードとは異なり、文献１に示され
る、ＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用いて作製したホ
モ接合発光ダイオードのＩ−Ｐ特性を示している。な
お、上記〜の場合、それぞれ下部クラッド層はＮ
型、上部クラッド層はＰ型としている。

【００３４】一般的に、ＭＯＣＶＤ法による成膜では、
Ｐ型としては、活性層のキャリア濃度の下限は３×１０
¹⁵ｃｍ^-3程度であり、それ以上のキャリア濃度が設定で
きる。

【００３５】図４から明らかように、活性層がＰ型の場
合（曲線〜）、キャリア濃度の大小に係わらず、Ｉ
−Ｐ特性において、低電流領域での立ち上がりが悪く、
Ｉ−Ｐ特性に直線性がないものとなってしまう。一方、
活性層が１×１０¹⁸ｃｍ^-3のキャリア濃度のＮ型の場合
（曲線）、活性層がＰ型の場合に比べ、そのＩ−Ｐ特
性から明らかなように、低電流域での立ち上がりが早
く、直線性が良いものとなる。これは、活性層がＮ型の
場合、Ｐ型に比較して抵抗が低くなるために、電流の広
がりに有利に働くことによると推察される。

【００３６】次に、図５を参照して、光量とＮ型活性層
のキャリア濃度との関係について説明する。具体的に
は、活性層をＮ型とし、キャリア濃度を変えた場合の通
電電流３ｍＡ時での光量の変化を図５に示す。図５にお
いて、横軸のキャリア濃度は対数で示している。図５か
ら明らかなように、光量とＮ型のキャリア濃度には相関
関係があり、最大の光量を得られるキャリア濃度が存在
することがわかる。図５に示されるように、キャリア濃
度を高くし過ぎると光量は小さくなる傾向が見られる
が、キャリア濃度が高い場合の光量低下は、高濃度不純
物の添加による点欠陥を中心とした結晶欠陥の増加によ
る非発光再結合の増加等に起因するものと推察される。
また、キャリア濃度が小さい場合も光量低下が見られる
が、これは活性層での発光が活性層での電子及びホール
密度の積に比例するために、活性層でのキャリア濃度が
小さすぎると、キャリアの再結合確率が減り、その結果
として光量が低下することによるものと推察される。

【００３７】図５に示した結果から明らかなように、キ
ャリア濃度を高くし過ぎると光量は小さくなる傾向が見
られるが、この光量の点から見て、有効なキャリア濃度
の範囲は１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ^-3の範囲と
することが望ましい。

【００３８】また、各エピタキシャル層をトータルした
厚みを極力抑えるために、活性層１３の膜厚について
は、極力薄くすることが望ましい。そのために、活性層
１３の膜厚を、量子効果があらわれる約０．０１μｍか
ら1μｍの範囲での評価を行った。その結果を図６に示
す。この図６は、光量とＮ型活性層の膜厚との関係を示
す図である。図６において、横軸の活性層膜厚は対数で
示している。この図６に示した結果から明らかなよう
に、活性層１３の膜厚が、約０．０１μｍから厚くして
いくと約０．０５μｍに達するまでは光量の増加が見ら
れ、約０．０５μｍ以上になると光量がほぼ一定になる
ことが判明した。従って、活性層１３の膜厚は０．０５
μｍ以上とするのが望ましい。なお、製造マージン等を
考慮すると、この活性層１３の厚みは約０．１μｍ以上
とすることがより望ましい。また、全体の膜厚を薄くす
ると共にエピタキシャル成長のコストを低減するため
に、活性層１３の膜厚の上限は１μｍ程度とすることが
望ましい。

【００３９】以上の結果から、活性層をＮ型にし、かつ
キャリア濃度を１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ^-3の
範囲とし、活性層の厚みを０．０５μｍ以上とすること
により、図４に示されるように、Ｉ−Ｐ特性において、
文献１で示されたＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用い
た従来のホモ接合発光ダイオードに比べ数倍以上の光量
が得られ、また活性層をＰ型とした場合に比べても光量
を大きくでき、低電流領域で直線性のよい発光ダイオー
ドが形成できる。しかも従来必要とした電流拡散層を備
えることなく上記のような特性を有する発光ダイオード
を実現できる。

【００４０】更に、本実施の形態においては、活性層と
して上部クラッド層と反対の導電型であるＮ型としたの
で、素子分離溝の深さを少なくとも活性層表面に到達す
る深さに設定することができる。

【００４１】つまり、活性層が上部クラッド層と同一の
導電型の場合、隣接する上部電極間のショートをプロー
ビングにより検査する場合に、素子分離の深さが活性層
内の場合には、活性層を介して容易に電流が流れてしま
い、電極間ショートとして判定されてしまう。そのため
に、活性層と上部クラッド層とが同一の型の場合には、
少なくともエッチング深さが下部クラッド層に届くよう
に素子分離を行う必要がある。

【００４２】それに対して、本実施の形態のように、活
性層を上部クラッド層と反対の導電型にすることで、素
子分離溝の深さを少なくとも活性層表面に到達する深さ
とすれば、素子分離され、且つ隣接する上部電極間のパ
スがＰＮＰ構造となるために、電流が容易には流れなく
なり、ショート検査が可能になる。また本実施の形態に
おいては、活性層を上部クラッド層と反対の導電型とし
ているため、素子分離溝の深さを小さくすることが可能
となる。そして、素子分離溝の深さを小さくすることに
より、段差が小さくなり、その分、配線電極の段切れな
ども発生しにくくなり、歩留まりが向上するというメリ
ットがある。

【００４３】なお、本実施の形態によれば、発光部の個
別電極３、配線電極４及び接続電極５が、同一材料で且
つ同一工程で同時に形成されるので、文献２に示されて
いるような、上部電極、配線電極及び接続電極が別工程
で形成される場合に比較して、製造工程が少なくなり、
その結果製造コストの低減を図れる。

【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００４５】この第２の実施の形態では、基本的な発光
ダイオードアレイの構造は、前述した第１の実施の形態
と同様である。この第２の実施の形態と前述の第１の実
施の形態との相違点は、その個別電極３の構成にある。

【００４６】第１の実施の形態においては、図２若しく
は図７（ａ）に示すように絶縁膜１７の開口部１７ａか
ら露出される発光部のオーミック層１５上に位置する個
別電極３は１本であったが、この第２の実施の形態で
は、図７（ｂ）に示すごとく、絶縁膜１７の開口部１７
ａから露出されるオーミック層１５上に位置する個別電
極が３ａと３ｂのストライプ状の平行な２本に分岐し
て、発光部のオーミック層１５と電気的に接続してい
る。

【００４７】この第２の実施の形態では、２つに分岐し
た個別電極３ａ、３ｂのそれぞれの電極幅を４μｍと
し、かつ各分岐した個別電極３ａ、３ｂ間のスペースを
６μｍとし、各分岐した個別電極３ａと３ｂとの間の中
央位置が開口部１７ａのほぼ中央になるように配設して
いる。

【００４８】ここで、発光部の個別電極３が１本の場合
と２本の場合について、図８（ａ）、（ｂ）を用いて、
比較説明する。図８（ａ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に
対応する位置での発光のニアフィールドパターン強度を
示し、図８（ｂ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ’線に対応する
位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す。

【００４９】まず図８（ａ）に示すように、個別電極３
が１本で形成されている場合は、個別電極から遠ざかる
につれ、光強度が低下する。この減少の度合いは、図８
（ａ）に模式的に示したように注入電流が大きくなるほ
ど顕著になる。

【００５０】一方、この第２の実施の形態のように発光
部の個別電極を３ａ、３ｂの２本に分岐し、両者の間に
所定の空隙を設けて、配設するようにすると、１つの電
極に注入される電流は、個別電極が１本の場合に比較し
小さくなるため、分岐した各個別電極からの距離に対す
る光強度の減少は小さくなる。

【００５１】図８（ｂ）において、図７（ｂ）の分岐個
別電極３ａに基づく発光に起因した光強度を曲線、
で示し、図７（ｂ）の分岐個別電極３ｂに基づく発光に
起因した光強度を曲線、で示す。

【００５２】即ち、図７（ｂ）の構造にすることによ
り、個々の分岐した個別電極３ａ及び３ｂ近傍からの距
離に対する発光強度の変化は、図８（ｂ）の、及び
、で示す光強度のように、小さいものとなる。図８
（ｂ）で示した各曲線はニアフィールドの光強度であ
り、両分岐個別電極３ａ、３ｂ間の光強度は各分岐個
別電極３ａ、３ｂによる光強度、を合成したものと
なる。

【００５３】前述した図７（ａ）、及び図７（ｂ）の個
別電極の構造の場合、各発光ダイオードの光量は、それ
ぞれ図８（ａ）、及び図８（ｂ）に斜線部で示される光
強度の和に対応するものとなり、この第２の実施の形態
による構造による光量の方が、図７（ａ）の構造による
光量よりも大きくなる。なお、ここでは１次元的に光量
の比較を行ったが、実際には２次元的となるものの、２
次元的に考えてもこの関係は維持されるものである。

【００５４】なお、図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞ
れ上述した第２の実施の形態の変形例をしめすものであ
り、図９（ａ）は個別電極３を略十字形状に分岐したも
のであり、図９（ｂ）は個別電極３を略Ｘ字形状に分岐
したものである。

【００５５】以上のような形状の、個別電極を有する発
光ダイオードとすることにより、発光部領域全体におい
て、各枝別れした個別電極による発光を有効に重ね合わ
すことができ、その結果、前述の第１の実施の形態に係
る発光ダイオード以上に、光量を大きくすることができ
る。

【００５６】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【００５７】この第３の実施の形態では、基本的な発光
ダイオードアレイの構造は、前述した第１の実施の形態
と同様である。この第３の実施の形態と前述の第１の実
施の形態並びに第２の実施の形態との相違点は、その個
別電極３の構成にある。

【００５８】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係
る発光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図
である。この第３の実施の形態においては、図１０に示
したごとく、絶縁膜１７の開口部１７ａから露出される
オーミック層１５上に位置する個別電極が３ａと３ｂの
ストライプ状の平行な２本に分岐して、発光部のオーミ
ック層１５と電気的に接続し、さらに終端部Ｘで再び接
続したような構造になっている。

【００５９】次に図１１を参照して、本発明の第３の実
施の形態について説明する。

【００６０】この第３の実施の形態では、上述の構造と
したことにより、図１１に示したごとく、たとえば、オ
ーミック層１５上で個別電極の一部がごみ等などの原因
により断線した場合（断線箇所をＹで示す）にも、電極
の終端部Ｘを通して、電流を発光部に供給することが可
能になる。

【００６１】この第３の実施の形態によれば、上述のよ
うに、各発光ダイオードの複数本に分かれた電極配線の
終端がパターン的に接続されているために、図１１の断
線箇所Ｙで示すように、オーミック層１５上でたとえば
複数本に分かれた電極配線の１本が断線した場合に、別
の電極配線を介して前記断線した個別電極の先の個別電
極部分にも電気的な供給が可能となる。その結果、発光
ダイオードはほとんど発光特性に差がないようにするこ
とができ、歩留まりよく、高出力の発光ダイオードが製
造できる。

【００６２】なお、図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、そ
れぞれ上述した第３の実施の形態の変形例をしめすもの
であり、図１２（ａ）は個別電極３を中抜きの略四角形
状にしたものであり、図１２（ｂ）は個別電極３を中抜
きの略円形状にしたものである。

【００６３】なお、上述した各実施の形態では、６００
ｄｐｉ相当のアレイについて説明したが、より高密度な
例えば１２００ｄｐｉなどのアレイにも適用可能である
ことは当然である。その場合には、本実施例で用いた電
極の幅や電極間隔は、適宜変更されてよいのは当然であ
る。

【００６４】また、上述した各実施の形態では、上部側
の電極配線として主としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造
の導体膜を用いた場合について説明したが、それに代え
て、その他のオーミック接合が可能な導体膜、例えばＡ
ｕＺｎ／Ａｕ（但し、ＡｕＺｎがオーミック層側）など
の積層構造の導体膜、或いはＡｌ或いはＡｌ系合金等か
らなる導体膜等を用いても良い。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、上部クラッド
層と活性層とを反対の導電型として、活性層をＮ型と
し、そのキャリア濃度を１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸
ｃｍ^-3の範囲とし、その厚みを０．０５μｍ以上とする
ことにより、従来必要であった電流拡散層を不要とした
構造であっても、十分光量の高い発光ダイオードを備え
た発光ダイオードアレイを実現できるという効果を有す
る。また、電流拡散層が不要なためトータルのエピタキ
シャル層の厚みを従来よりも薄くでき、その結果エピタ
キシャルウエハーを安価に製造する事ができ、これによ
り、発光ダイオードアレイのチップ単価を安価にできる
という効果も有する。

【００６６】更に、請求項２の発明によれば、素子分離
溝の深さを少なくとも活性層表面に到達する深さとし、
且つ電流拡散層も不要なため、素子分離する深さを浅く
することができるため、島状部における段差が小さくな
り、これにより、製造プロセスでの配線電極の段切れを
容易に防止することが可能になり、製造歩留まりを良く
することができるという効果も有する。

【００６７】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２の発明における、オーミック層上に設ける個別
電極として、２本以上に分岐した形状の個別電極とする
ことにより、発光部領域全体において、各枝別れした個
別電極による発光を有効に重ね合わすことができ、その
結果、光量を大きくすることができるという効果を有す
る。

【００６８】また、請求項４の発明によれば、請求項１
または２の発明における、オーミック層上に設ける個別
電極として、２本以上に分岐した形状でしかも各分岐部
の終端が接続された個別電極とすることにより、個別電
極の一部がごみ等などの原因により仮に断線した場合に
も、個別電極の終端部を通して、断線箇所に対応する部
分を除いて発光部に電流を供給することが可能となり、
その結果、発光ダイオードアレイの各発光ダイオード
は、断線の有無の影響が低減され、ほとんど発光特性に
差がないようにすることができ、歩留まりよく、高出力
の発光ダイオードが製造できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る上面発光ダイ
オードアレイの平面図である。

【図２】図１の発光ダイオードアレイの発光部の拡大図
である。

【図３】図１の発光ダイオードアレイのＡ−Ａ’断面図
である。

【図４】発光ダイオードのＩ−Ｐ特性を示す図である。

【図５】光量とＮ型活性層のキャリア濃度との関係を示
す図である。

【図６】光量とＮ型活性層の膜厚との関係を示す図であ
る。

【図７】図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る
発光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図で
あり、図７（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る発
光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図であ
る。

【図８】図８（ａ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に対応す
る位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す図
であり、図８（ｂ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ’線に対応す
る位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す図
である。

【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞれ本発明の
第２の実施の形態に係る個別電極の構成の変形例を示す
平面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る発光ダイオ
ードアレイの個別電極の構成を示す平面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の効果を説明する
ための図である。

【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、それぞれ本
発明の第３の実施の形態に係る個別電極の構成の変形例
をしめす平面図である。

【図１３】従来の面発光型発光ダイオードの構造を示す
断面図である。

【図１４】図１３の発光ダイオードの平面図である。

【符号の説明】

１発光ダイオードアレイ２、２−１〜２−１９２発光ダイオード部３、３−１〜３〜１９２個別電極３ａ、３ｂ分岐した個別電極４、４−１〜４〜１９２配線電極５、５−１〜５〜１９２接続電極６素子分離溝１０Ｎ型ＧａＡｓ基板１１Ｎ型ＧａＡｓバッファー層１２Ｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ下部クラッド層１３Ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ活性層１４Ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ上部クラッド層１５Ｐ＋型ＧａＡｓオーミック層１６島状部１７絶縁膜１７ａ絶縁膜の開口部１８共通電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者登正治東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (72)発明者小椋茂樹東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2C162 FA17 FA23 FA50 5F041 AA41 AA42 CA04 CA12 CA35 CA36 CA53 CA65 CA74 CA82 CA85 CA87 CA92 CA93 CB25 EE11 FF13 5F073 AB02 AB16 AB27 BA07 CA05 CB02 CB14 CB18 CB22 DA05 DA14 DA21 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通の基板上に、活性層を下部クラッド
層及び上部クラッド層で挟んでなるダブルへテロ構造部
と、上部クラッド層上に設けたオーミック層と、オーミ
ック層上に設けた個別電極と、基板裏面側に設けた共通
電極とを少なくとも有する発光ダイオードを、個々に素
子分離して複数個アレイ状に配列した発光ダイオードア
レイにおいて、前記上部クラッド層と前記活性層とが反対の導電型から
なり、前記活性層が１×１０¹⁷ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ
^-3のキャリア濃度範囲のＮ型からなり、その厚みが０．
０５μｍ以上であることを特徴とする発光ダイオードア
レイ。
【請求項２】請求項１記載の発光ダイオードアレイにお
いて、前記素子分離が素子分離溝により行われ、当該素
子分離溝の深さを少なくとも前記活性層表面に到達する
深さとしたことを特徴とする発光ダイオードアレイ。
【請求項３】請求項１又は２記載の発光ダイオードアレ
イにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極が
少なくとも２本以上に分岐していることを特徴とする発
光ダイオードアレイ。
【請求項４】請求項１又は２記載の発光ダイオードアレ
イにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極が
少なくとも２本以上に分岐し、その各分岐部が終端側で
接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレ
イ。