JPH0363830B2 - - Google Patents

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JPH0363830B2
JPH0363830B2 JP24935084A JP24935084A JPH0363830B2 JP H0363830 B2 JPH0363830 B2 JP H0363830B2 JP 24935084 A JP24935084 A JP 24935084A JP 24935084 A JP24935084 A JP 24935084A JP H0363830 B2 JPH0363830 B2 JP H0363830B2
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JP
Japan
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light emitting
mesa
emitting diode
type
etching groove
Prior art date
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JP24935084A
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JPS6216583A (ja
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Kazuhiro Kurata
Toshio Sagawa
Takeshi Takahashi
Genta Koizumi
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Priority to DE3541790A priority patent/DE3541790C2/de
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Priority to US07/178,648 priority patent/US4984035A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体チツプの裏面に共通電極、表
面に複数個の個別電極を有するモノリシツク発光
ダイオードアレイに関するものである。
[従来の技術] 従来、モノリシツク発光ダイオードとしては、
単結晶基板の上に成長させたエピタキシヤル成長
層に不純物を拡散させた構造が知られている。
第5図は、従来のモノリシツク発光ダイオード
アレイの上面図、第6図は第5図におけるA−
A′断面の斜視図である。
図中、1はn型GaAs基板、2および3はそれ
ぞれエピタキシヤル成長させたn型GaAs1-xPx
およびn型GaAs層である。4および5は、n型
GaAs層3の表面からZnを選択拡散させることに
よつて形成したp型領域であつて、4は発光再結
合部、5は各発光再結合部4よりなる個々の発光
ダイオード部門のアイソレーシヨンストライプで
ある。6は各発光ダイオード部のn型GaAs層3
の電極部9上に設けられた通電用の個別プラス電
極、7はn型GaAs基板の裏面に設けられた各発
光ダイオード部共通のマイナス電極である。
プラス電極6、マイナス電極7間に正バイヤス
を加えると、n型GaAs1-xPx層2からの電子はp
型領域である発光再結合部4に注入され、発光再
結合による光は、個別プラス電極6およびn型
GaAs層3に設けられた光取り出し孔8を通つて
矢印Cの示す如く外部に放出される。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、従来の拡散型発光ダイオードアレイは
上記したような構成であるため、次のような問題
点をもつている。
(1) Znの選択拡散を必要とするため、拡散マス
クの形成工程を含め工程が複雑である。
(2) Znの選択拡散はアンプル内拡散であり、製
造コストが高くなる。
(3) Znの選択拡散はインターステイシヤルな部
分を含むため、特に結晶欠陥部で異常拡散を生
じ易く、歩留りを低下するおそれがある。
(4) 駆動用集積回路としてはプラス電極を共通、
マイナス電極を個別に設けることが望ましい
が、−族化合物半導体では、実用的なドナ
ー拡散源がないためn型基板しか用いられず、
従つてマイナス電極を共通にしたアレイしか得
られない。
(5) 各発光ダイオード部の個別電極はリードワイ
ヤで配線されているため、ボンデイング等の工
数がかかり、微細構造にはむかない。
[発明の目的] 本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を
解消し、Znの選択拡散工程を必要とせず、従つ
て簡単な工程で低コストの製造ができ、結晶欠陥
の存在もあまり歩留りに影響することなく、更に
はワイヤボンデイング不用の新規な構造のメサ型
モノリシツク発光ダイオードアレイを提供するこ
とにある。
[問題点を解決するため手段] すなわち、本発明の要旨は、GaAs基板上にp
−n接合面が形成されるよう少なくとも一層の混
晶系エピタキシヤル層が成長され、前記p−n接
合面が相直交するメサ・エツチング溝により一列
に並ぶ複数個の発光ダイオード部に分割されてな
る発光ダイオードアレイにおいて、各隣接する前
記発光ダイオード部門に設けられている前記メ
サ・エツチング溝は逆メサ方向のエツチング溝で
あり、それに直交し前記発光ダイオードアレイを
縦断する前記メサ・エツチング溝は順メサ方向の
エツチング溝であり、前記各発光ダイオード部の
電極部に接続される金属膜配線が前記電極部から
前記順メサ方向のエツチング溝上を通つて引き出
されていることにある。
[要旨の補足説明] 一般に、セン亜鉛鉱型の−族化合物半導体
結晶にあつては、化学エツチングの速度や劈開方
向に異方性が強く存在し、そのため、素子形成用
単結晶ウエハとしては、(100)面ないしこれに近
い面方位をもつたものが用いられる。
例えば、第3図に示す如く、(100)面を〈011〉
方向およびこれと直角な〈011〉方向にメサ・
エツチングすれば、それぞれのメサの稜角は
〈011〉方向のものでは鋭角になるためこれを逆メ
サと呼び、〈011〉方向ないしこれに近い方向を逆
メサ方向と呼んでいる。反対に、稜角が鈍角にな
る〈011〉方向ないしこれに近い方向を順メサ
方向と呼んでいる。
ところで、第4図a,bにそれぞれのメサ断面
図を示した如く、第4図a、において逆メサ方向
のエツチング法では融着金属膜16がメサ稜部で
段切れを起こし、反対に第4図bにおいて順メサ
方向のエツチング部では蒸着金属膜16の段切れ
は起こらない。なお、第3図および第4図中、1
2は結晶基板、13は絶縁膜である。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
第1図に本発明のメサ型モノリシツク発光ダイ
オードアレイの上面図、第2図に第1図のB−
B′断面の斜視図を示す。
図中、21はP型GaAs基板、22はエピタキ
シヤル成長させたp型Ga1-xAlxAs層であり、そ
の混晶比xのはx=0.10〜0.35程度の範囲内で、
これは希望する発光波長によつて適宜定められ
る。23はp型Ga1-xAlxAs層22上にエピタキ
シヤル成長させたn型Ga1−yAlyAs層であり、
その混晶比yは、上記混晶比xよりも高くするこ
とによつて、p型Ga1-xAlxAs層22からの発光
波長に対する光透過性と、このn型Ga1-yAlyAl
層23からの電子の注入効率の増加およびp型
Ga1-xAlxAs層22内に注入さた少数キヤリアの
閉じ込めを図つている。
26は、n型Ga1-yAlyAs層23の電極部29
に接続される配線用の個別マイナス電極であり、
金属膜が蒸着されている。
24は、個別マイナス電極26と電極部29以
外のn型Ga1-yAlyAs層23とを絶縁するために
設けられたフオスホ・シリケート・ガラス
(PSG)膜である。
25はメサ・エツチング溝で、25aは逆メサ
方向のエツチング溝、25bは順メサ方向のエツ
チング溝であり、それぞれ各発光ダイオード部3
0をアイソレートするために設けられている。な
お、各隣接する発光ダイオード部30間には逆メ
サ方向のエツチング溝が設けられ、素子を縦断す
るように順メサ方向のエツチング溝が設けられる
ようにしなければならない。
よつて、各個別マイナス電極26は、電極部2
9から順メサ方向のエツチング溝25b上を通つ
て引き出されるため、メサの稜部で段切れを起こ
して断線することがない。
27はP型GaAs基板21の裏面に金属膜を全
面蒸着させて形成した共通プラス電極である。
この構造において、個別マイナス電極26と共
通プラス電極27との間に電圧を印加して発光ダ
イオード部30に順方向電流を流せば、n型
Ga1-yAlyAs層23から電子がp型Ga1-xAlxAs層
22に注入されて発光再結合を起こし、光はメサ
部から上方に放出される。
なお、個別マイナス電極26が引き出し部でL
字型になつているのは、ワイヤボンデイングが容
易に行えるようにするためである。
実施例 1 Znドープ、キヤリア濃度2×1018cm-3である厚
さ350μmのP型GaAs基板の(100)表面に液相
エピタキシヤル成長により、キヤリア濃度5×
1016cm-3のp型Ga0.9Al0.1As層を20μmおよびキヤ
リア濃度2×1017cm-3のn型Ga0.7Al0.3As層を3μ
m順次成長させた。
この表面をメサ・エツチングして、(100)面に
対して順メサ方向である〈011〉方向のエツチ
ング溝を2本設け、その〈011〉方向に垂直な
逆メサ方向である〈011〉方向のエツチング溝を
2本の順メサエツチング溝間に設けた。よつて、
これらメサ・エツチング溝にぐより、〈011〉
方向に一列に並ぶ発光ダイオード部が形成された
ことになる。なお、それぞれのメサ・エツチング
溝の深さを5μmとした。
次に、全表面を覆うようにPSG膜を0.2μm成長
させ、その後各発光ダイオード部の電極部上の
PSG膜をフツ酸により除去した。
PSG膜上には、個別マイナス電極として各発
光ダイオード部の電極部から順メサ方向のエツチ
ング溝上を通つて引き出されるよう金−ゲルマニ
ウム合金/ニツケル/金の金属膜を蒸着し、その
厚さをそれぞれ0.1μm/0.2μm/0.5μmとした。
基板の裏面全体には共通プラス電極として厚さ
がそれぞれ0.1μm/0.2μm/0.5μmである金−亜
鉛/ニツケル/金の金属膜を蒸着した。
発光ダイオード部は、1mm当り16個の割合で形
成され、1.6mm×8mmのチツプ中に128個の発光ダ
イオード部を形成することができた。
このメサ型モノリシツク発光ダイオードアレイ
の立上り電圧は0.4Vで、順方向1.6Vにおいて
10mA以上、逆耐圧が7V以上、発光波長は800mm
であつた。
又、順メサ方向のエツチング上に金属膜が蒸着
されているため、第4図bに示したように段切れ
が生ずることがなく、歩留り100%で2000時間使
用後も断線することのないメサ型モノリシツク発
光ダイオードを得ることができた。
このように、本発明の実施例であれば、従来の
ような工程の複雑なZn選択拡散技術を必要とせ
ず、簡単な工程で製造可能であり、各発光ダイオ
ード部30の特性のばらつきが少ないものであ
る。
上記実施例では、基板結晶としてp型GaAsを
用いていたが、n型GaAsを用いることも可能
で、n型GaAsを用いた場合、共通電極側をマイ
ナス電極、個別電極側をプラス電極としてもよ
い。
また、各発光ダイオード部30に設けられる個
別電極が、発光面の中心部に位置するいわゆる中
心電極型のものにつにて記載したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、第1図および第2図
に示した光透過孔を有するいわゆる周辺電極型な
どあらゆる電極形状について適用可能である。
また、GaAs基板上に形成される混晶系も
GaAlAsに限られるものではなく、その他の混晶
系を用いてもよい。
[発明の効果] 以上に説明した如く、本発明のメサ型モノリシ
ツク発光ダイオードアレイは次のような顕著な効
果を奏する。
(1) Znの選択拡散を必要とせず工程が簡単でか
つ異常拡散等による発光不良を生じないため、
歩留り高く生産でき、かつ各発光ダイオード部
の発光特性にばらつきが少ないものである。
(2) 基板結晶として、n型あるいはp型のどちら
のGaAs基板をも用いることができるため、共
通電極をプラスあるいはマイナスのどちらの電
極にも設計可能であり、駆動回路の選択自由度
が大きい。
(3) 順メサ方向のエツチング溝を通つて蒸着金属
膜で配線引出しができるため、ワイヤボンデイ
ング工程を省くことが可能であり、生産性に優
れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す上面図、第2図
は第1図におけるB−B′断面の斜視図、第3図
はエツチングによるメサ形状を示す説明図、第4
図はメサ断面を示す断面図、第5図は従来例を示
す上面図、第6図は第5図におけるA−A′断面
の斜視図である。 1……n型GaAs基板、2……n型GaAs1-xPx
層、3……n型GaAs層、4……発光再結合部、
5……アイソレーシヨンストライプ、6……個別
プラス電極、7……共通マイナス電極、8……光
取り出し孔、9,29……電極部、12……結晶
基板、13……絶縁膜、16……蒸着金属膜、2
1……p型GaAs基板、22……p型Ga1-xAlxAs
層、23……n型Ga1-yAlyAs層、24……PSG
膜、25……メサ・エツチング溝、26……個別
マイナス電極、27……共通プラス電極、30…
…発光ダイオード部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 GaAs基板上にp−n接合面が形成されるよ
    う少なくとも一層の混晶系エピタキシヤル層が成
    長され、前記p−n接合面が相直交するメサ・エ
    ツチング溝により一列に並ぶ複数個の発光ダイオ
    ード部に分割されてなる発光ダイオードアレイに
    おいて、各隣接する前記発光ダイオード部門に設
    けられている前記メサ・エツチング溝は逆メサ方
    向のエツチング溝であり、それに直交しかつ前記
    発光ダイオードアレイを縦断する前記メサ・エツ
    チング溝は順メサ方向のエツチング溝であり、前
    記各発光ダイオード部の電極部に接続される金属
    膜配線が前記電極部から前記順メサ方向のエツチ
    ング溝上を通つて引き出されているものであるこ
    とを特徴とするメサ型モノリシツク発光ダイオー
    ドアレイ。
JP59249350A 1984-11-26 1984-11-26 メサ型モノリシック発光ダイオードアレイ Granted JPS6216583A (ja)

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JP59249350A JPS6216583A (ja) 1984-11-26 1984-11-26 メサ型モノリシック発光ダイオードアレイ
DE3541790A DE3541790C2 (de) 1984-11-26 1985-11-26 Lichtemittierende lineare Festkörper-Diodenanordnung
US07/178,648 US4984035A (en) 1984-11-26 1988-04-07 Monolithic light emitting diode array

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JPH0752779B2 (ja) * 1987-12-09 1995-06-05 日立電線株式会社 発光ダイオードアレイ
US5406095A (en) * 1992-08-27 1995-04-11 Victor Company Of Japan, Ltd. Light emitting diode array and production method of the light emitting diode
JP3797748B2 (ja) 1997-05-30 2006-07-19 シャープ株式会社 発光ダイオードアレイ
JP4046586B2 (ja) 2002-01-16 2008-02-13 シャープ株式会社 化合物半導体素子及びその製造方法

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