JPH0349406Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は２個又は３個以上の発光面を有する発
光ダイオードに係り、特に電極を改良したものに
関する。

［従来の技術］ 複数個の発光点または発光面を有する発光ダイ
オードの従来の技術としては、例えば実開昭57−
83766号公報に示されているものがある。すなわ
ち、第３図に示す如く一枚のプリント基板１上に
独特の発光ダイオードチツプ２を並べるようにし
たもので、光拡散シート３と反射枠４との併用に
より文字等の表示に使用するようになつている。

また、第４図に示す如く、一枚の結晶基板６の
表面にPN接合を形成し、このPN接合のＰ層７
の表面に電極８を設けて、これにアルミニウム線
又は金線等のリード線９をボンデイングする一
方、結晶基板６の裏面に共通電極１０を設けたも
ので、光プリンタ分野等の検討が進められてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、第３図の構造のものでは、リー
ド線５を電極１１にボンデイングする際に圧力の
不均一等が生じ、発光ダイオードチツプ２と電極
１１との間に均一な接触が得られにくく、高い信
頼性が望めないばかりか、接触抵抗に起因する発
光強度のバラツキが生じるという欠点があつた。
また、第４図の構造のものでは、結晶基板６の裏
面に共通電極１０を設けるようにしたことによ
り、基板６が介在するため電極８，１０間の抵抗
が異なる基板中央部にある発光面と両端にある発
光面とでは自ずと電流差が生じ、そのため発光強
度のバラツキが生じるという欠点があつた。

その結果、従来の発光ダイオードでは、発光強
度が均一で、しかも信頼性の高い複数個の発光面
を持つ発光ダイオードを必要とする光プリンタに
適用することが未だ困難であつた。

［考案の目的］ 本考案の目的は、電極をすべて表面に設けると
共に各発光ダイオード領域に均一な電流密度を与
えることによつて、上記した従来技術の問題点を
解消し、発光面数の増大化に伴い発光ダイオード
長が大きくなつても、各発光面の発光強度が均一
で、信頼性の高い優れた発光ダイオードを得るこ
とである。

［考案の概要］ 上記目的に沿う本考案の構成は、結晶基板上に
成長させた結晶層に隆起状の発光ダイオード領域
を形成する溝を設け、この溝の底部に露出した基
板表面に発光ダイオード領域を囲む第１の電極
を、また発光ダイオード領域頂部の結晶層表面に
発光面を囲む第２の電極をそれぞれ独立して設け
たことを特徴とする。これにより電極と発光ダイ
オード領域との接触を安定にするとともに電極間
の抵抗を均一化できるようにし、発光面の電流密
度が不均一になつたり、発光強度にバラツキが生
じたりしないようにしたものである。

［実施例］ 本考案の実施例を第１図〜第２図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第１図は発光ダイオードの断面図、第２図は同
平面図である。この発光ダイオードは次のように
して構成される。同図に示す如く一導電型、例え
ばＰ型結晶基板１５上に、液相エピタキシヤル成
長法により基板１５と反対導電型の第１結晶層と
してのｎ型エピタキシヤル層１６及び基板１５と
同じ導電型の第２結晶層としてのＰ型エピタキシ
ヤル層１７を同時成長させる。次いで、ホトレジ
スト液を塗布し、結晶表面上にパターンを焼き付
けて、Ｐ型エピタキシヤル層１７からｎ型エピタ
キシヤル層１６を貫いて結晶基板１５にまで達す
る溝１８を形成する。したがつて、この溝１８の
底部には結晶基板１５の表面が露出している。溝
１８は結晶表面の中央に矩形状に２個又は３個以
上形成され、その溝１８で囲まれた内側に隆起状
の発光ダイオード領域１９，１９……を形成す
る。また、この発光ダイオード領域１９，１９…
…間及び結晶表面の周端にも溝１８，１８……が
形成され、発光ダイオード領域１９，１９、……
外の結晶表面にこれらよりも広大な他領域として
の隆起状の非発光ダイオード領域２０，２０，…
…を形成する。溝自体の断面形状は、後述する引
出し配線が横切る方向にあるものでは断線が生じ
ないように特にＶ字形にしてある。

このように溝１８を形成した後に、溝表面を含
む結晶表面にCVD法により絶縁層２１を形成し
てから、発光ダイオード領域１９を形成している
溝１８の底部全周と、発光ダイオード領域１９の
Ｐ型エピタキシヤル層表面の外周とに、エツチン
グによりコンタクト用のスリツトを設けて金属蒸
着を行い、これらのスリツトに蒸着した金属が残
るようにする。溝１８の底部の露出した基板表面
に残つた金属が発光ダイオード領域１９を囲む第
１電極を構成するマイナス電極２２となる。ま
た、発光ダイオード領域頂部のＰ型エピタキシヤ
ル層表面の外周に残つた金属が発光面２３を囲む
第２の電極を構成するプラス電極２４となる。

このようにして、マイナス電極２２と、プラス
電極２４を形成した後、発光ダイオード領域１９
のＶ字形溝１８を横切る一側（図では左側）に溝
底部のマイナス電極２２に接続され、これより溝
１８を伝わつて非発光ダイオード領域２０の頂部
に延びる第１の引出配線２５が既述した絶縁層２
１上に蒸着される。また、この第１の引出配線２
５が蒸着された一側の反対側となる発光ダイオー
ド領域１９の他側に、発光ダイオード領域頂部の
プラス電極２４に接続され、これより予め溝１８
を渡り非発光ダイオード領域２０の頂部に延びる
CVD法により形成された絶縁層２６の上を走る
第２の引出配線２７が蒸着さている。すなわち、
発光ダイオード領域１９の他側に位置する溝１８
内では絶縁層２６を介してマイナス電極２２とプ
ラス電極２４に連なる第２の引出線２７は２層構
造となつている。

このようにして形成された第１及び第２の引出
配線２５，２７は隣り合う非発光ダイオード領域
２０，２０から延びる第１及び第２の引出線２
５，２７同志とそれぞれ接続されるとともに発光
ダイオード領域１９，１９，……ではない非発光
ダイオード領域２０，２０，……上の任意の２箇
所でそれそれリード線とボンデイングされて、並
列接続されたダイオードアレイ、即ち、本考案の
発光ダイオードが完成する。

さて、上記のような構成において、リード線を
介してマイナス電極２２に負、プラス電極２４に
正の電圧を印加すると、電流がプラス電極２４か
ら入り、PN接合を経由し、結晶基板１５の表面
を通つてマイナス電極２２から出ていくことによ
り発光面２３が発光する。この場合において、正
負のリード線が発光ダイオード領域１９上の小面
積のプラス電極２４や基板１５上の小面積のマイ
ナス電極２２にではなく、非発光ダイオード領域
２０，２０上の大面積の第１及び第２の引出配線
２５，２７に各１本ボンデイングされているだけ
なので、ボンデイングを安定且つ確実に行え、リ
ード線が外れたり、焼き切れたりすることがな
い。また、発光面の数だけボンデイングされてい
るものとは異なり、１つの発光ダイオード内にお
ける接触抵抗のバラツキは生じ得ない。したがつ
て、接触抵抗に起因する発光強度のバラツキも生
じない。なお、発光ダイオード領域１９，１９，
……上ではボンデイングされないので、これらを
ボンデイング圧力から保護でき、また電極２２，
２４上でボンデイングされないので、これらの形
状が損なわれず、発光ダイオード内のすべての電
極形状の同一性が保てる。更に、各電極２２，２
４はそれぞれ共通の第１及び第２の引出配線２
５，２７に共通接続されているので、ボンデイン
グが２箇所で足りボンデイング作業が極めて容易
となる。

一方、プラス電極２４が発光面２３を囲むよう
に設けられているため、光子の放出に対して影を
作ることなく、PN接合面全面にわたつて均一な
電流が流れる。このとき、発光ダイオード領域１
９が絶縁層２６で覆われPN接合面が露出してい
ないので、漏れ電流も流れない。また、PN接合
面を通過した電流は結晶基板１５の厚さ方向を横
切るのではなく、結晶基板１５の表面を横切るだ
けであり、しかも発光ダイオード領域１９の直ぐ
近くの底面を囲つたマイナス電極２２へ流れるの
で、結晶基板抵抗に影響されず、各発光ダイオー
ド領域１９，１９，……間での電流バラツキも生
じない。したがつて、基板抵抗に起因する発光強
度のバラツキを可及的に低減することができる。

このように本実施例によれば、各発光面２３，
２３、……間で均一な発光強度を得ることができ
る。

なお、上記実施例で述べた発光ダイオードの材
料としては、目的とする波長に合せて、 GaAsP，GaAAs，GaP，InP，InGaAs等いず
れも使用ができ、また、エポキシ樹脂、メタクリ
ル樹脂、アクリル樹脂等の透明性の良好な樹脂で
表面をコートすることにより、光子の内部吸収を
低減して製品価値を高めることは勿論である。

また、上記実施例では隆起状の非発光ダイオー
ド領域２０，２０，……上の第１及び第２の引出
配線を設けるようにしたが、この非発光ダイオー
ド領域２０をもエツチングにより除去し、この除
去により露出した基板１５の表面に第１及び第２
の引出配線２５，２７を設けるようにしてもよ
い。

更に、プラス電極２４の形状は使用目的に応じ
て、長方形、正方形、円形等任意であるが、発光
面２３内から均一に発光するように考慮されるべ
きである。

ここで、上記実施例にもとづいて行つた実施例
について説明する。

実施例： Ｐ型GaAs基板上にｎ型GA_0.7Ａ _0.3As，Ｐ型
Ga_{0.7 0.3} Asをそれぞれ4μmと2μm厚となる
よう液相エピタキシヤル成長法で成長させ、４mm
×1.6mm角のチツプ中にフオトマスクを使用して
16個の発光ダイオード領域を形成し、第１図及び
第２図に示す発光ダイオードを作成した。なお、
絶縁層としてはPSG膜を用い、またｎ型電極と
してAu−Ge／Ni／Au，Ｐ型電極としてAu−
Zn／Ni／Auをそれぞれ使用した。

このようにして得られた発光ダイオードの電極
間に３Ｖ印加したところ、16個の発光ダイオード
領域の全部が赤色の発光をし、発光強度は全て20
±2mWと均一であつた。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮する。

隆起状の発光ダイオード領域の底部にこれを
囲む第１の電極を、また発光ダイオード領域の
頂部に発光面を囲む第２の電極を設けたことに
より、各接合面における電流密度ないしは電極
間の抵抗値を一定にすることができ、発光ダイ
オード長が大きくなつても発光面の位置による
発光強度のバラツキを抑え、各発光面の発光強
度を可及的に均一化することができる。

各電極同士を蒸着した金属配線で接続し、こ
の金属配線にリード線をボンデイングできるの
で、電極形状を損うことなく、かつボンデイン
グ工数を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による発光ダイオードの一実施
例を示す横断面図、第２図は第１図に示す発光ダ
イオードの平面図、第３図及び第４図は従来の発
光ダイオードを示す縦断面図である。 図中、１５は結晶基板、１６は第１結晶層とし
てのＮ型エピタキシヤル層、１７は第２結晶層と
してのＰ型エピタキシヤル層、１８は溝、１９は
発光ダイオード領域、２０は他領域としての非発
光ダイオード領域、２１，２６は絶縁層、２２は
第１の電極としてのマイナス電極、２３は発光
面、２４は第２の電極としてのプラス電極、２５
は第１の引出配線、２７は第２の引出配線であ
る。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一導電型の結晶基板上に２個又は３個以上の
   発光面を有する発光ダイオードにおいて、上記
   結晶基板の表面にこれと反対導電型の第１結晶
   層と、さらにこの第１結晶層表面に上記結晶基
   板と同じ導電型の第２結晶層を形成し、この第
   ２結晶層に上記結晶基板表面を露出させて隆起
   状の発光ダイオード領域を形成する溝を設け、
   この溝の底部の露出した基板表面に上記発光ダ
   イオード領域を囲む第１の電極を、また上記発
   光ダイオード領域の第２の結晶層表面に発光面
   を囲む第２の電極をそれぞれ設けたことを特徴
   とする発光ダイオード。 (2) 上記溝がＶ字形溝であることを特徴する実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の発光ダイオー
   ド。 (3) 上記第１及び第２の電極が、上記発光ダイオ
   ード領域外の他領域に絶縁分離して設けた第１
   及び第２の引出配線にそれぞれ接続されている
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項又は第２項記載の発光ダイオード。