JPH02305482A - 半導体光電変換装置 - Google Patents

半導体光電変換装置

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JPH02305482A
JPH02305482A JP1126882A JP12688289A JPH02305482A JP H02305482 A JPH02305482 A JP H02305482A JP 1126882 A JP1126882 A JP 1126882A JP 12688289 A JP12688289 A JP 12688289A JP H02305482 A JPH02305482 A JP H02305482A
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JP
Japan
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semiconductor
light emitting
semiconductor substrate
emitting region
photoelectric conversion
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Pending
Application number
JP1126882A
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English (en)
Inventor
Shunji Murano
俊次 村野
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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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、たとえば発光ダイオード(LED)などの半
導体光電変換装置に関する。
従来の技術 近年印字装置として電子写真技術を用いた、いわゆる光
プリンタノが開発されている。この光プリンタは電子写
真装置における感光体ドラム上に光の照射による静電潜
像を形成するにあたって、感光体ドラムの軸線方向に多
数のLED (発光ダイオード)が配列された複数のL
EDアレイを含むプリンタヘッドを用いている。
第11図に典型的な従来例のLEDlの構成の断面図を
示す、第12図はLEDIの出力特性を示すグラフであ
る。LEDIはたとえばn形半導体基板2の一方表面に
p形半導体領域3を形成し、さらにn形半導体基板2の
両表面に電極4,5を形成し、これらの電極4.5間に
矢符A1方向に通電することにより発光出力が得られる
。発光出力を行う発光領域6の幅W1は、前記しEDア
レイがたとえば300DPI (ドツト/インチ)のと
き、約50μmである。
しEDIにおいて電極5,4間に流れる電流値を増大す
ると、光出力は第12図に示されるラインI 1,12
.13のように次第に増大する。
発明が解決しようとする課題 このようなLEDIにおいて、前記発光幅W1とLED
アレイを用いる光プリンタの記録紙上での印画線幅との
関係は、本件発明者の実験によれば、第13図のライン
14.15に示されるように約数倍に拡大してしまうこ
とが検出された。近年、コンピュータやワードプロセッ
サなどに用いられる印字装置または印画装置は出力の高
密度化が)a求されており、したがって前記印画線幅を
短縮することが希望される。
しかしながら従来の光プリンタではとくにLEDlの構
造に関して、前記印画線幅を短縮する技術は採用されて
いない、すなわち、LEDIにおける第11図の幅W1
を小さくしようとすると、発光領域6を狭小化する必要
があるが、n形半導体基板2にp形半導体領域3を拡散
技術にて形成するにあたり、拡散に用いられるマスクを
前記n形半導体基板2上に遷択的に形成するにあたり、
極めて高精度の位置会せ技術が必要となり、実際には形
成が困難となっていた。
本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、高密度で
高品位の光出力を得ることができる半導体光電変換装置
を提供することである。
課題を解決するための手段 請求項第1項の発明は、一方導電形式の半導体基板の予
め定める発光領域に他方導電形式の半導体部分を形成し
、該半導体基板の両表面に電極を形成し、電極間に通電
して発光出力を得る半導体光電変換装置において、 半導体基板の前記半導体部分が形成される表面に形成さ
れる電極は、前記半導体部分を被覆する大きさを有し、
かつ予め定める大きさの透孔を有する形状に運ばれるこ
とを特徴とする半導体充電変換装置である。
請求項第2項の発明は、前記半導体基板における半導体
部分はそれらの接き面の半導体基板表面からの深さが複
数のレベルを有する形状に形成されていることを特徴と
する半導体光電変換装置である。
ft用 請求項第1項の発明に従えば、一方導電形式の半導体基
板の両表面に形成された電極間に通電し、半導体基板の
発光領域における半導体部分との接合面近傍で光が発生
される。このとき半導体基板の前記半導体部分が形成さ
れる表面に形成されている電極は半導体部分を被覆する
大きさを有し、かつ予め定める大きさの透孔を有する形
状に形成されている。これにより発生された光は前記透
孔からのみ出力され、発光領域を狭小に形成した場合と
同様な結果が得られる。
これにより半導体部分を拡散技術にて形成するにあたり
、拡散において用いられるマスクの加工精度をむやみに
向上することなく、高密度かつ高品位の発光領域を得る
ことができる 請求項第2項の発明に従えば、半導体基板における半導
体部分はそれらの接合面の半導体基板表面からの深さが
複数のレベルを有する形状に形成される。半導体光電変
換装置の光出力レベルは通電量が同一である場合、前記
接合面の深さが比較的小さいほど発光光量が増大するこ
とが発見されており、したがって上記構成により光電変
換効率を向上することができる。
実施例 第1図は本発明の一実施例の半導体光電変換装置である
LEDIIの平面図であり、第2図および第3図は、第
1図の切断面線n−n、m−mから見た断面図であり、
第4図はLEI)11が用いられる光プリンタヘッド1
2の平面図である。これらの図面を参照して本実施例に
ついて説明する。
本実施例に従う光プリンタヘッド12は、電子写真技術
を用いるいわゆる光プリンタに用いられ、電子写真装置
における感光体ドラムに光照射により静電潜像を形成す
るにあたり、感光体ドラムの軸線方向に一直線上に配列
された多数のLED 11を含む。
光プリンタヘッド12の電気絶縁性材料から成る基板1
3の表面には共通リード線14が形成される。共通リー
ド線14の上にはLED 11が形成されて、たとえば
そのカソードが接合され、LEDllに電力を印加して
発光させるための一方の電極として作用する。
発光ダイオード11の配列方向に平行に駆動用の集積回
路15が前記基板13上に設けられる。
接続リード線16は基板13上に形成され、発光ダイオ
ード11の個別電極17および前記a積回路15の出力
端子15εtにそれぞれボンディングワイヤ18を介し
て接続される。集積回路15の入力端子15bはボンデ
ィングワイヤ1つによって基板13上の個別駆動リード
線20に接続される。個別駆動リード線20は可撓性回
路配線基板21に設けられた多数の印刷配線22に接続
される。
再び第1121〜第3I2I’i:9照して、LED 
11はGaAs (ガリウムーヒ素)から成るn形の第
1半導体層25上に、ASH3(アルシン)とPH。
(ホスフィン)とGa(ガリウム)とを適量に含むガス
を接触させてその表面にGaAsP (ガリウムーヒ素
−リン)から成るn形の第2半導体層26を成長させ、
次にこの第2半導体層26の表面に5izNi(チツ化
シリコン)またはS i O2(酸化シリコン)から成
る拡散用のマスク層27を形成する。このマスク層27
には拡散を行うための開口28が、たとえばフォトエツ
チングの技術によって形成される。
この後、前記開口28にZ[1(亜鉛)のガスを接触さ
せ、第2半導体126の予め定める領域にZ r+を拡
散させて半導体部分であるn形の半導体層29を形成す
る。このp形半導体層29と第2半導体層26とによっ
てpntl&が構成され、」法LIXL2の発光領域3
0が形成される。
発光領域30を被覆して第1図に示されるような個別電
極17が形成される。個別電8ii17はボンディング
ワイヤ18との接続に用いられる接続部17aと接続部
17aに一体に形成される略矩形状の枝部17b、17
cとを含み、これらの間には透孔17dが形成される。
前記透孔17dの第1図左右方向の幅D1は本実施例の
光プリンタへラド12を用いて電子写真技術において記
録紙上に印字を行う場合の所望する印字線幅の1/4〜
115程度の値に選ばれる。
また前記発光領域30上に個別電極17を形成する際に
、個別電極17をたとえばフォトエツチングなどの技術
で形成するにあたり、マスク合せ精度などに起因して、
第1図左右方向および上下方向にそれぞれ±δ(δ=5
〜10μm)の位置決め誤差が生じることが知られてい
る。したがって前記技部17b、17cの第1図左右方
向の幅D2.D3は以下のようにして選ばれる0個別電
極17が発光領域30上に適正に配置された場合の発光
領域30の技部17b、17cに被覆される部分の第1
図左右方向の長さL3.L4に対して、前記位置ずれが
第5図(1)で示すように発生し、たとえば枝部17c
の透孔17dに臨む縁部と発光fjR域30の縁部とが
ほぼ一致した場合に、たとえば枝部17bの前記幅D2
が、 D2=L3+δ        ・・・(1)のように
選ばれれば、発光領域30が技部17bからはみ出しし
てしまう事態を防ぐことができる。
同様に枝部17cの幅D3も、 D3=L4+δ        ・・・(2)のように
選ばれるとよい。
一方、枝部17b、17cの第1図上下方向の長さL5
を同様な理由により、 L5=12+2xδ      ・・(3)のように選
ぶ、すなわち個別電極17が第5図(2)に示すように
第1図上下方向の偏差1δの位置ずれを発生した場合で
も、透孔17d中に幅D1で長さL2の発光領域を実現
できる。
このような構造と形状の個別電極17を採用することに
より、半導体層29を第2半導体層26に拡散技術にて
形成するにあたって、むやみに高精度の位置決め技術を
採用する必要が解消され、かつ選べる発光領域幅は前記
期待する印字線幅の17/4〜115の範囲に選ぶこと
ができる。これにより高密度の印字が可能となる。
第6図は、本発明の他の実施例のLED31の平面図で
あり、第7図は第6図の切断面線■−■から見た断面図
およびLED31の特性を示す図である。これらの図面
を併せて参照して、LED31について説明する。本実
施例は前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の
参照符を付す。
本実施例の注目すべき点は、マスク層27に複数の開口
28a、28b、28c、28dを形成したことである
。すなわち第7図(1)に示されるようにマスク層27
の帯状部27aで被覆された第2半導体層26の部分は
接ぎ面が浅く、開口28a〜28dに対応する部分では
、接ぎ面が深く形成される。
このようなLED31における個別電極17から注入さ
れる駆動電流は第7図(1)の矢符A2で示され、第7
図(1)の左右方向に沿う電流密度は第7図(2)に示
される。このような電流密度分布によって得られる発光
強度分布は、第7図(3)に示される。すなわち前記マ
スク層27の帯状部27aに対応する部分における発光
強度にはそれぞれピークPL、P2.P3が表れ、マス
ク層17の開口28a、28dに臨む部分でもビークP
4.P5が表れる。
すなわちp形の半導体層2つとn形の第2半導体層26
とのp rl接き面において発生した光は、半導体層2
つにおいて一部が吸収され残りの光が外部に放射される
。したがって光を吸収する半導体層29の層厚が変化す
ると、この変化に相関して発光強度も変化することにな
る。
第8図は本実施例のLED31の構成例を模式的に示す
断面図であり、第9図および第10111はこの特性を
説明する図である。個別電極17の発光領域32に臨む
遊端部を第8図の電極位置P1゜P2の2種類を設定し
て実験したところ、第9図および第10図に示されるよ
うな結果が得られた。
すなわち電極位置P1の場きの発光領域32と個別電極
27との関係は第9図(1)に示され、電極位置P2の
場合には第10図(1)に示される。
これらの場合の発光光量はそれぞれ第9図(2〉および
第10図(2)に示される。すなわち個別 ゛電極17
の遊端部が半導体層2つと第2半導体層26との接ぎ面
の比較的第2半導体層26の表面に近い個所に近接して
いるほど、より大きな発光光量が得られている。本実施
例ではこの現象に鑑み、前記開口28 Eh〜28dに
おいて露出している半導体層29上に技部27b、27
cを配置するようにしたので、前述の原理により発光光
量がさらに増大されている。
発明の効果 以上のように請求項第1項の発明に従えば、半導体基板
の前記半導体部分が形成される表面に形成されている電
極は半導体部分を被覆する大きさを有し、かつ予め定め
る大きさの透孔を有する形状に選れている。これにより
発生された光は前記透孔からのみ出力され、発光領域を
侠小化した渇きと同様な結果が得られる。これにより半
導体部分を拡散技術にて形成するにあたり、拡散におい
て用いられるマスクの加工精度をむやみに向上すること
なく、侠小化された発光領域を得ることができる 請求項第2項の発明に従えば、半導体基板における半導
体部分はそれらの接合面の半導体基板表面からの深さが
複数のレベルを有する形状に選ばれる。半導体光電変換
装置の光出力レベルは通電量が同一である場合、前記接
き面の深さが比較的小さいほど発光光量が増大すること
が発見されており、したがって上記構成により光電変換
効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のLED 11の平面図、第
2図は第1I21の切断面線■−■から見た断面図、第
3図は第1図の切断面線■−■から見た断面図、第4図
は光プリンタへノド12の平面図、第5図は本実施例の
動fヤを説明する平面図、第6図は本発明の他の実施例
のしED31の平面図、第7(21はLED31の特性
を説明する図、第8図は本実施例の原理を説明する断面
図、第9図および第10図は本実施例の効果を説明する
図、第11図は本実施例の対比例を説明する図、第12
図は典型的な従来例のLEDlの断面図、第13図はL
EDIの発光光量の特性を説明する図である。 11・・・LED、12・・・光プリンタヘッド、13
・・・基板、14・・・共通リード線、17・・・個別
電極、17 a ・−・接続部、171)、17c=・
枝部、17d・・透孔、25・・第1半導体層、26・
・第2半導体層、27・・・マスク層、28・・・開口
、2つ・・・半導体層、30・・・発光領域、31・・
・LIED代理人  弁理士 西教 圭一部 図面の浄:(内容に変更−り 第 1 図 に □」 第 2図 <14 第3図 第 5 図 第 6FA 第7図 躇]瞳 距敏 第9図     第10図 距離                reM=;11
 図 、/ ? 第12図 第13図 」 入カニ本ルヘし 手続補正書(方式) 1、事件の表示 特願平1−126882 2、発明の名称 半導体光電変換装置 3、補正をする者 事件とのrFlj係  出願人 住所 名称 (663)京セラ株式会社 代表者 4、代理人 住 所 大阪市西区西本町1丁目13番38号 新興産
ビル国装置EXO525−5985rNTAPT  J
国際FAX (06)538−0247(代表)6、補
正の対象 図面 7、補正の内容 図面の浄書 (内容に変更なし)。 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方導電形式の半導体基板の予め定める発光領域
    に他方導電形式の半導体部分を形成し、該半導体基板の
    両表面に電極を形成し、電極間に通電して発光出力を得
    る半導体光電変換装置において半導体基板の前記半導体
    部分が形成される表面に形成される電極は、前記半導体
    部分を被覆する大きさを有し、かつ予め定める大きさの
    透孔を有する形状に選ばれることを特徴とする半導体光
    電変換装置。
  2. (2)前記半導体基板における半導体部分はそれらの接
    合面の半導体基板表面からの深さが複数のレベルを有す
    る形状に形成されている特許請求の範囲第1項記載の半
    導体光電変換装置。
JP1126882A 1989-05-20 1989-05-20 半導体光電変換装置 Pending JPH02305482A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250820A (en) * 1991-01-30 1993-10-05 Rohm Co., Ltd. Light emitting diode having uniform light distribution

Cited By (2)

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US5250820A (en) * 1991-01-30 1993-10-05 Rohm Co., Ltd. Light emitting diode having uniform light distribution
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