JPH02251181A - 発光ダイオード装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は発光ダイオード装置、待に面発光型の発光ダイ
オード装置の構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、第４９回応用物
理学術講演会講演予稿集、第３分冊６ｐＺ（、−９（昭
６３−１０）Ｐ、８７９に記載されるものがあった。以
下、その構成を図を用いて説明する。

第２図は前記文献に記載された従来の発光ダイオード装
置の一構成例を示す断面図であり、面発光型の発光ダイ
オードアレイを示すものである。

図において、ｎ−Ｉｎ、Ｐ基板］上には、ｒｌ−ＩｎＰ
クラッド層２、ｐ−ＩｎＧａ、ＡｓＰ活性層３、ｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層４及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
５が順次形成されている。これら各層の形成には、液相
エピタキシー（ＬＰＥ）法や有機金属和学堆積（ＭＯＣ
ＶＤ＞法が用いられ、クラッド層２．４と活性層３によ
りダブルヘテロ構造が構成されている。

前記コンタクト層５からクラッド層２に至る間にはメザ
エツチが施され、台形状の溝部６が形成されている。こ
れら溝部６間に発光領域が形成され、その発光領域にお
けるコンタクト層５のオーミックコンタクト部にはｐ−
電極７が形成されている。ｐ−電極７が形成されない箇
所のコンタクト層５表面には、ＳｉＮ絶縁膜８が形成さ
れている。各発光領域の溝部６（こはｐ−電極７に接続
されたバンプ電極９が形成され、各素子の素子分離及び
電極形成がなされている。バンプ電極９の形成には、Ａ
ｕメツキ等が用いられている。

前記基板１のバンプ電極９側反対面は、適当な厚さに研
磨され、各発光領域上にはイオンミーリング等によりマ
イクロレンズ１０が形成されている。マイクロレンズ１
．０上にはＳｉＮ膜等から成る無反射コート（ＡＲココ
−〜）１］−が施され、無反射コート１］が施されない
箇所にはｎ−電極１２が形成されている。

以上のように構成された発光ダイオード装置において、
ｐ−電極７とｎ〜電極１２間に電圧を印加すれば、発光
領域で生じた光はマイクロレンズ１０を経て出射する。

その際、ｎ−電極１２側のｎ−ＩｎＰ基板］は共通電極
の役割ななし、各素子毎に形成されなｐ−電極７側の制
御Ｇこより各素子の発光がなされる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の発光ダイオード装置において
は、発光ダイオードアレイ素子には好適であるが、発光
ダイオードマトリックス素子の製造には適さないという
問題があり、その解決が困難であった。

即ち、前記装置ではｎ−電極１２側のｎ−ＩｎＰ基板１
が共通であるが、ｐ−電極７が個々に分離されているの
で、アレイ素子は容易に製造可能である。しかしマトリ
ックス素子を製造しようとする場合には、多数のｐ−電
極７が７１へリックス状に配置された発光ダイオード装
置を作り、各ｐ電極７を個別に制御しなければならない
。従って、マトリックス素子を収容するパッケージ側に
各ｐ−電極７に対応した独立配線を形成しなけｈばなら
ず、高密度の発光ダイオードマトリックス素子を製造す
るのが極めて困難になる。

本発明は、前記従来技術がもっていた課題として、発光
ダイオードマトリックス素子の製造が困難な点について
解決した発光ダイオード装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、透光性を有する半
絶縁性基板と、前記半絶縁性基板にストライプ状に埋め
込まれた透光性を有するコンタクト層と、前記半絶縁性
基板の前記コンタクト層側に設けられ、第１−のクラッ
ド層と第２のクラッド層間に活性層が挾まれて成るダブ
ルヘテロ層と、前記ダブルヘテロ層を前記コンタクト層
のストライプ長さ方向にほぼ直交する方向に切断する分
離領域と、前記ダブルヘテロ層上に前記コンタクト層に
対応して設けられた複数の電極と、前記電極を前記コン
タクト層のストライプ長さ方向にほぼ直交する方向に接
続するストライプ状の配線層とで、発光ダイオード装置
を構成したものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように発光ダイオード装置を構
成したので、半絶縁性基板はそれに埋め込まれたストラ
イプ状のコンタクト層による例えばＸ方向の共通電極の
形成を可能ならしめるように働く。そして、透光性を有
する半絶縁性基板及びコンタクト層は、基板面からの光
取り出しを可能ならしめる。

また、電極をコンタクト層のストライプ長さ方向に直交
する方向に接続するストライプ状の配線層は、例えばＹ
方向の共通電極を形成し、コンタクト層と共に＞Ｃ−Ｙ
マトリックス素子楢造を形成せしめる働きをする。さら
に、ダブルヘテロ層を切断する分離領域は、第１のクラ
ッド層等を通して流れるＸ方向の電流を遮断し、前記Ｘ
、　−Ｙマトリックス素子構造の形成を助成するように
働く。

これらの働きにより、個々のｐ−電極に対する独立配線
が不要となり、簡単な配線によって高密度の発光ダイオ
ードマトリックス素子が得られる。

従って、前記課題を解決することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す発光ダイオード装置の斜
視図である。

この発光ダイオード装置は、ＩｎＰから成る透光性の半
絶縁性基板２］−」−に形成されている。半絶縁性基板
２１には複数の凹溝がストライプ状に形成されており、
その内部には透光性を有するｎＩｎＰコンタクト層２２
が埋め込まれている。

ｎ−ＩｎＰコンタクト層２２を含む半絶縁性基板２］上
には、ｎ−ＩｎＧａ、ＡｓＰエッチングスＩヘツブ層２
３、ｎ−ＩｎＰクラッド層２４、アンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２５、ｐ−ＩｎＰクラッド層２６及びｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層２７が順次形成されている。

これらのうち、クラッド層２４．２６とその間に挾まれ
た活性層２５とによって、ダブルヘテロ層が構成されて
いる。

さらに、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２７上には、
Ｓ　１０２膜から成る電流プロ・ツク層２８が形成され
、部分的に電流ブロック層２８が除去された複数箇所に
は、Ｐ−電極２９が形成されている。これらのｐ−電極
２９は、ス）・ライブ状のｎ−ＩｎＰコンタク１〜層２
２の位置に対層上２そのストライブの長さ方向に沿って
配設されている。

ここに電流ブロック層２８は、電流狭窄の役割をなすも
のである。

前記ｐ−主電極９を含む電流ブロック）＠　２８　Ｊ＝
には、例えばＣｒ＋Ａｕ等から成るス［ヘライブ状の配
線層３０が形成されている。配線層３０は、ｎ−ＩｎＰ
コンタクト層２２のストライプ長さ方向にほぼ直交する
方向に設けられており、その方向にｐ−電極２９を接続
するものである。即ち、ｎ−１ｎＰコンタクト層２２を
Ｘ方向の共通電極とすれば、配線層３０はＸ方向の共通
電極となるものである。

前記電流ブロック層２８には、ｎ−１ｎＰコンタクト層
２２のストライプ長さ方向にほぼ直交する方向、即ちＸ
方向に渦状の分離領域３１が形成されている。この分離
領域３１は、ダブルヘテロ層及びエツチングストップ層
２３を経て半絶縁性基板２１に達する深さを有しており
、エツチングストップ層２３及びｎ−ＩｎＰクラッド層
２４を通る電流を遮断するためのものである。

このようにダブルヘテロ層や配線層３０等が形成された
半絶縁性基板２１の反対面側には、エツチング等により
ｎ−１ｎＰコンタクト層２２が部分的に露出している。

この露出しなｎ−ｒｎＰコンタクト層２層上２上、Ａｕ
−Ｇｅ等から成るｎ電極３２が形成されている。

以上のように構成される発光ダイオード装置の製造は次
のようにして行なわれる。

先ず、半絶縁性基板２１上に図示しないＳｉＯ２膜を形
成し、公知のリングラフィ技術によりＳｌ　０２膜をス
トライプ状にエツチング除去する。

次いで、このＳｌ、０２膜をマスクとしてウェット又は
ドライエツチングを施し、ストライプ状の凹溝を形成し
た後、この凹講内にＬＰＥ又はＭＯＣＶＤ法等により選
択的にｎ−ＩｎＰコンタクト層２２を成長させる。

次に、Ｓ　：１．０２膜を除去し、再度ＬＰＥ又はＭＯ
ＣＶＤ法等を用いて、エツチングストップ層２３、ｎ−
１ｎＰクラッド層２４、活性層２ら、ｐＩｎＰクラッド
Ｎ２６及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２７を順次
連続的に成長させる。さらにｐ−Ｉ　ｎ、ＧａＡｓ　Ｐ
コンタクト層２７」二に８１０２膜の電流ブロック層２
８を形成した後、電流注入を行なう領域のＳ　ｊ、　０
２膜をエツチング除去し、この部分に例えばＡｕ−Ｚｎ
等から成るｐ電極２９を真空蒸着法等により形成する。

次いで、Ｘ方向の共通電極となる配線層３０をＣｒやＡ
ｕ等により形成する。

その後、電流ブロック層２８から半絶縁性基板２１に達
する深さの溝から成る分離領域３１をエツチングにより
形成する。このエツチングは、主にＩｎＰをエツチング
する塩素系のエツチング液と、主にＴｎＧａＡｓＰをエ
ツチングするヨウ素系のエツチング液を用いることによ
り、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰを選択的に除去できるので
、ｉｎＰ半絶縁性基板２１を殆どエツチングすることな
く分離領域３１を形成することがてきる。

次に、半絶縁性基板２１の反対面を適当な深さまで研磨
した後、ロー電極３２取り出し箇所の基板２１にエツチ
ングを施し、ｎ−ＩｎＰコンタク１〜層２２を露出させ
る。次いで露出したｎ−ＩｎＰコンタクト層２層上２上
真空蒸着によるリフＩ・オフ法等を用いてｎ−電極３２
を形成する。

このようにして製造された発光ダイオード装置は、スク
ライブ及びダイシング等によりウェハから切り離され、
個別のチップとされた後、パッケージ内に収容される。

その際、パッケージには配線層３０に対応して平行にパ
ターニングされた配線が方伍されており、フリ・ツブチ
ップボンディング等によりチップの固定がなされる。そ
の後、ワイヤーボンディング等によってｎ−電極３２に
対する結線が施される。

以上の発光ダイオード装置においては、半絶縁性基板２
］に埋め込まれなｎ−ＩｎＰコンタクト層２２を例えば
Ｘ方向の共通電極とし、配線層３０をＹ方向の共通電極
としたＸ−Ｙマトリックス素子構造が構成されている。

それ故、ｎ−ＩｎＰコンタク１へ層２２及び配線層３ｏ
に選択的に電圧を印加することにより、任意の発光ダイ
オ−１〜を藺々に点灯することができる。そして点灯さ
れた光は、透光性のｎ−ＩｎＰコンタク１へ層２２及び
半絶縁性基板２１−を介して基板面から収り出される。

それ故、この発光ダイオ−１へ装置では、６（：来のよ
うに個々のＰ−電極２９に対して独立配線を行なう必要
がなく、Ｘ，Ｙ方向の共通電極をなす各ｎーＩｎＰコン
タクＩ−層２２及び各配線層３０Ｇこ配線を施せばよい
。従って、配線オ渦造か従来のマトリックス素子に比較
して極めて簡単となり、高密度の発光ダイオードマ１〜
リックス素子を容易に得ることができる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
か可能である。例えば、第１図ではマイクロレンズは設
けないものとしたが、従来例のように半絶縁性基板２１
−上にマイクロレンズを形成してもよい。また、発光ダ
イオード装置を精成する各層及び各電極等の材質或は形
成方法等も例示のもののみに限定されず、例えばｎ−電
極３２のＡｕ−Ｇｅに代えてＮｉスはＡｕ等を用いる等
の変更も可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、透光性の半
絶縁性基板に埋め込まれたストライプ状のコンタクト層
と、そのコンタクト層のス）〜ライブ長さ方向に直交し
て設けられた配線層とによって、それぞれＸ方向及びＹ
方向の共通電極から成るＸ−Ｙマトリックス素子を構成
することができる。これにより、パッケージの配線が従
来に比して著しく簡素化される。

従って、高密度の発光ダイオードマトリックス素子を容
易に製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す発光ダイオード装置の斜
視図、及び第２図は従来の発光ダイオード装置の一構成
例を示す断面図である。 ２１・・・・・・ＩｎＰ半絶縁性基板、２２・・・・；
・ｎ−ＴｎＰコンタクト層、２４・・・・・・ｎ−Ｉｎ
９２９７８層、２５・・・・・・アンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層、］　２ ２６・・・・・・ｐ−Ｉｎ９２９７８層、２８・・・・
・・電流ブロック層、２９・・・・・・ｐ−電極、３０
・・・・・・配線層、３１・・・・・・分離領域、３２
・・・・・・ｒｌ−電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透光性を有する半絶縁性基板と、 前記半絶縁性基板にストライプ状に埋め込まれた透光性
   を有するコンタクト層と、 前記半絶縁性基板の前記コンタクト層側に設けられ、第
   １のクラッド層と第２のクラッド層間に活性層が挾まれ
   て成るダブルヘテロ層と、 前記ダブルヘテロ層を前記コンタクト層のストライプ長
   さ方向にほぼ直交する方向に切断する分離領域と、 前記ダブルヘテロ層上に前記コンタクト層に対応して設
   けられた複数の電極と、 前記電極を前記コンタクト層のストライプ長さ方向にほ
   ぼ直交する方向に接続するストライプ状の配線層とを備
   えたことを特徴とする発光ダイオード装置。