JPH0653542A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードアレイInfo
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- JPH0653542A JPH0653542A JP20413492A JP20413492A JPH0653542A JP H0653542 A JPH0653542 A JP H0653542A JP 20413492 A JP20413492 A JP 20413492A JP 20413492 A JP20413492 A JP 20413492A JP H0653542 A JPH0653542 A JP H0653542A
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- light emitting
- emitting diode
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- diode array
- epitaxial
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
- B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
- H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
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- Optics & Photonics (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１導電型の領域と第２導電型の領域との接
合部を有する複数の発光ダイオードを同一基板上に配列
してなる発光ダイオードアレイにおいて、発光ダイオー
ドアレイ製造中に発生するウエファー割れを排除すると
共に光出力の安定した劣化の少ない発光ダイオードアレ
イを提供することを目的とする。 【構成】 基板層４に埋め込み型の選択エピタクシャル
成長によってバッファー層３と動作エピタクシャル層２
とを形成し、さらに選択拡散層５を用いて前記動作エピ
タクシャル層２の所定領域にＺｎを拡散し形成するＺｎ
拡散層１から成るエピタクシャル層１２を形成し、前記
Ｚｎ拡散層１の上面に正電極６と、基板層４の裏面に負
電極７とを設け、Ｚｎを拡散した側の面にパッシベーシ
ョン膜８を形成する。
合部を有する複数の発光ダイオードを同一基板上に配列
してなる発光ダイオードアレイにおいて、発光ダイオー
ドアレイ製造中に発生するウエファー割れを排除すると
共に光出力の安定した劣化の少ない発光ダイオードアレ
イを提供することを目的とする。 【構成】 基板層４に埋め込み型の選択エピタクシャル
成長によってバッファー層３と動作エピタクシャル層２
とを形成し、さらに選択拡散層５を用いて前記動作エピ
タクシャル層２の所定領域にＺｎを拡散し形成するＺｎ
拡散層１から成るエピタクシャル層１２を形成し、前記
Ｚｎ拡散層１の上面に正電極６と、基板層４の裏面に負
電極７とを設け、Ｚｎを拡散した側の面にパッシベーシ
ョン膜８を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオードアレイ、
特に基板埋め込み型の発光ダイオードアレイに関するも
のである。
特に基板埋め込み型の発光ダイオードアレイに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】小型・軽量である発光ダイオードは、様
々な分野において広く活用されている。そして、近年に
おいては、光照射によって情報を記録する発光ダイオー
ド・プリンタや光の反射強度を用いて画像やバーコード
データを読み取るイメージリーダ、あるいは光信号を利
用した光通信機器において、発光ダイオードが利用され
ている。
々な分野において広く活用されている。そして、近年に
おいては、光照射によって情報を記録する発光ダイオー
ド・プリンタや光の反射強度を用いて画像やバーコード
データを読み取るイメージリーダ、あるいは光信号を利
用した光通信機器において、発光ダイオードが利用され
ている。
【０００３】特に発光ダイオード・プリンタは複数の発
光ダイオードを高密度に配列し、固体化した発光ダイオ
ードアレイを光書き込みヘッドとして用いている。そし
て、前記発光ダイオードアレイ光書き込みヘッドを感光
体ドラムに沿って配置し、前記発光ダイオードアレイの
光を集束ロッドレンズアレイによって前記感光体ドラム
面に結像させている。
光ダイオードを高密度に配列し、固体化した発光ダイオ
ードアレイを光書き込みヘッドとして用いている。そし
て、前記発光ダイオードアレイ光書き込みヘッドを感光
体ドラムに沿って配置し、前記発光ダイオードアレイの
光を集束ロッドレンズアレイによって前記感光体ドラム
面に結像させている。
【０００４】前記発光ダイオード・プリンタは夫々の発
光ダイオードを電気的に制御して駆動するので機械的な
動作部を必要としない。つまり、レーザ・ビーム・プリ
ンタ用プリント・ヘッドのように可動部を必要とせず、
光偏向のための空間を有しないため、発光ダイオード・
プリンタは原理的に極めて小型化が可能であり、また高
い信頼性を有している。
光ダイオードを電気的に制御して駆動するので機械的な
動作部を必要としない。つまり、レーザ・ビーム・プリ
ンタ用プリント・ヘッドのように可動部を必要とせず、
光偏向のための空間を有しないため、発光ダイオード・
プリンタは原理的に極めて小型化が可能であり、また高
い信頼性を有している。
【０００５】図３に発光ダイオード・プリンタに用いら
れる従来の発光ダイオードアレイの構造を示す断面模式
図を示す。発光ダイオードアレイは複数の発光ダイオー
ドから構成されるが図３には、二個の発光ダイオードの
み示している。
れる従来の発光ダイオードアレイの構造を示す断面模式
図を示す。発光ダイオードアレイは複数の発光ダイオー
ドから構成されるが図３には、二個の発光ダイオードの
み示している。
【０００６】図３に示される発光ダイオードアレイは大
きく分けて基板層とエピタクシャル層から構成されてい
る。つまり、Ｎ型ＧａＡｓ基板層３４（以下、基板層３
４という）上にエピタクシャル成長によって、エピ・ウ
エファーを形成する。つまりエピタクシャル層となる第
１導電型の領域でＮ型ＧａＡｓＰ層３２を形成する。さ
らに、前記Ｎ型ＧａＡｓＰ層３２にＺｎを拡散して、第
２導電型の領域でＰ型ＧａＡｓＰ層３１（以下、Ｚｎ拡
散層３１という）を形成する。そして全てのＺｎ拡散層
３１に対してＮ型ＧａＡｓＰ層３２を共有した発光体層
を有する発光ダイオードアレイを形成している。また、
前記Ｎ型ＧａＡｓＰ層３２にＺｎを拡散する時、該Ｎ型
ＧａＡｓＰ層３２の上面を拡散窓を有する選択拡散膜３
５によってマスキングをして、前記拡散窓を介してＺｎ
拡散を行うので所望の範囲に前記Ｚｎ拡散層３１を形成
することができる。
きく分けて基板層とエピタクシャル層から構成されてい
る。つまり、Ｎ型ＧａＡｓ基板層３４（以下、基板層３
４という）上にエピタクシャル成長によって、エピ・ウ
エファーを形成する。つまりエピタクシャル層となる第
１導電型の領域でＮ型ＧａＡｓＰ層３２を形成する。さ
らに、前記Ｎ型ＧａＡｓＰ層３２にＺｎを拡散して、第
２導電型の領域でＰ型ＧａＡｓＰ層３１（以下、Ｚｎ拡
散層３１という）を形成する。そして全てのＺｎ拡散層
３１に対してＮ型ＧａＡｓＰ層３２を共有した発光体層
を有する発光ダイオードアレイを形成している。また、
前記Ｎ型ＧａＡｓＰ層３２にＺｎを拡散する時、該Ｎ型
ＧａＡｓＰ層３２の上面を拡散窓を有する選択拡散膜３
５によってマスキングをして、前記拡散窓を介してＺｎ
拡散を行うので所望の範囲に前記Ｚｎ拡散層３１を形成
することができる。
【０００７】そして前記Ｚｎ拡散層３１の上面に正電極
３６が設けられ、さらに前記基板層３４の裏面に負電極
３７が形成され、順方向の電圧がＺｎ拡散層３１とＮ型
ＧａＡｓＰ層３２の接合面に印加され、注入された少数
キャリアが拡散することによって電気エネルギーが光エ
ネルギーに変換されて光が射出される。
３６が設けられ、さらに前記基板層３４の裏面に負電極
３７が形成され、順方向の電圧がＺｎ拡散層３１とＮ型
ＧａＡｓＰ層３２の接合面に印加され、注入された少数
キャリアが拡散することによって電気エネルギーが光エ
ネルギーに変換されて光が射出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述のように、
形成された従来の発光ダイオードアレイの基板層を形成
する二元系のＧａＡｓと、エピタクシャル層を形成する
三元系のＧａＡｓＰの格子定数が異なるため、図４に示
すようにＮ型ＧａＡｓＰ層３２であるエピ・ウエファー
に反りが発生し、基板層３４を含む発光ダイオードアレ
イ全体が反ってしまう。
形成された従来の発光ダイオードアレイの基板層を形成
する二元系のＧａＡｓと、エピタクシャル層を形成する
三元系のＧａＡｓＰの格子定数が異なるため、図４に示
すようにＮ型ＧａＡｓＰ層３２であるエピ・ウエファー
に反りが発生し、基板層３４を含む発光ダイオードアレ
イ全体が反ってしまう。
【０００９】この反りは発光ダイオードアレイのデバイ
ス作製プロセス中のウエファー割れの原因となり、生産
効率の低下を招いている。
ス作製プロセス中のウエファー割れの原因となり、生産
効率の低下を招いている。
【００１０】また、基板層のＧａＡｓと、エピタクシャ
ル層のＧａＡｓＰの格子定数の違いは、結晶中に多量の
ミスフィット転位を発生させ、発光ダイオードアレイの
個々の発光ダイオードの光出力のバラツキを大きくし、
さらに個々の発光ダイオードの劣化を促進するという問
題があった。
ル層のＧａＡｓＰの格子定数の違いは、結晶中に多量の
ミスフィット転位を発生させ、発光ダイオードアレイの
個々の発光ダイオードの光出力のバラツキを大きくし、
さらに個々の発光ダイオードの劣化を促進するという問
題があった。
【００１１】さらに、従来ＡｌＧａＡｓの発光ダイオー
ドアレイは、発光ダイオードから放出される光のうち横
方向へ進む光は、ＡｌＧａＡｓ結晶中を伝播して隣接す
る発光ダイオードに漏洩し発光ダイオードが相互干渉し
合うクロストークが発生するという問題があった。その
対策および発光ダイオードアレイ内の個々の発光ダイオ
ード間の電気的分離を目的として、発光ダイオードをメ
サ型にエッチング加工して個別に分離するということが
一般的に行われていた。しかし、メサ型構造にした場
合、発光ダイオードの表面に形成された電極はメサ型構
造の側面の傾斜部に電極材料を蒸着・合金化する時に、
電極の段差切れ、ステップカバレッジ等の問題があっ
た。
ドアレイは、発光ダイオードから放出される光のうち横
方向へ進む光は、ＡｌＧａＡｓ結晶中を伝播して隣接す
る発光ダイオードに漏洩し発光ダイオードが相互干渉し
合うクロストークが発生するという問題があった。その
対策および発光ダイオードアレイ内の個々の発光ダイオ
ード間の電気的分離を目的として、発光ダイオードをメ
サ型にエッチング加工して個別に分離するということが
一般的に行われていた。しかし、メサ型構造にした場
合、発光ダイオードの表面に形成された電極はメサ型構
造の側面の傾斜部に電極材料を蒸着・合金化する時に、
電極の段差切れ、ステップカバレッジ等の問題があっ
た。
【００１２】そこで本発明は、エピ・ウエファーの反り
を排除して、デバイス作製プロセス中のウエファー割れ
をなくし、生産効率のよい発光ダイオードアレイを提供
することを目的とする。
を排除して、デバイス作製プロセス中のウエファー割れ
をなくし、生産効率のよい発光ダイオードアレイを提供
することを目的とする。
【００１３】また、結晶中のミスフィット転位を低減す
ると共に、メサ型構造にすることなく発光ダイオードの
電気的分離を行い、放出される光のうち横方向へ進む光
によるクロストークを減少させ安定した光出力を有し、
劣化の少ない発光ダイオードアレイを提供することを目
的とする。
ると共に、メサ型構造にすることなく発光ダイオードの
電気的分離を行い、放出される光のうち横方向へ進む光
によるクロストークを減少させ安定した光出力を有し、
劣化の少ない発光ダイオードアレイを提供することを目
的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するため、第１として、二元系の元素から形成され
る基板層と、前記基板層に埋め込み型の選択エピタクシ
ャル成長によって形成されるエピタクシャル層と、から
構成され、前記エピタクシャル層は少なくとも三元系以
上の元素による混晶からなり、導電型の異なる第１導電
型の領域と第２導電型の領域とから形成され、前記エピ
タクシャル層は前記基板層に複数個配設されており、各
エピタクシャル層の前記第１導電型の領域と前記第２導
電型の領域との接合面に順方向の電圧を印加して前記接
合面を発光させることを特徴とするものであり、第２と
して、前記エピタクシャル層の第１導電型の領域の一部
に不純物を拡散して第２導電型の領域を形成することを
特徴とするものであり、第３として、前記エピタクシャ
ル層の第１導電型の領域、および第２導電型の領域は不
純物添加を行うエピタクシャル成長によって形成するこ
とを特徴とするものであり、第４として、前記エピタク
シャル層の禁制帯幅が基板層の禁制帯幅より大きいこと
を特徴とするものである。
解決するため、第１として、二元系の元素から形成され
る基板層と、前記基板層に埋め込み型の選択エピタクシ
ャル成長によって形成されるエピタクシャル層と、から
構成され、前記エピタクシャル層は少なくとも三元系以
上の元素による混晶からなり、導電型の異なる第１導電
型の領域と第２導電型の領域とから形成され、前記エピ
タクシャル層は前記基板層に複数個配設されており、各
エピタクシャル層の前記第１導電型の領域と前記第２導
電型の領域との接合面に順方向の電圧を印加して前記接
合面を発光させることを特徴とするものであり、第２と
して、前記エピタクシャル層の第１導電型の領域の一部
に不純物を拡散して第２導電型の領域を形成することを
特徴とするものであり、第３として、前記エピタクシャ
ル層の第１導電型の領域、および第２導電型の領域は不
純物添加を行うエピタクシャル成長によって形成するこ
とを特徴とするものであり、第４として、前記エピタク
シャル層の禁制帯幅が基板層の禁制帯幅より大きいこと
を特徴とするものである。
【００１５】
【作用】本発明の発光ダイオードアレイにおいては、発
光部を形成するエピタクシャル層を発光ダイオードごと
に基板層に埋め込んでいるので、基板層と格子定数の異
なるエピタクシャル層の表面積は必要最小限になる。つ
まり、エピタクシャル層の全表面積は基板層の全表面積
に比較して極めて小さくなる。
光部を形成するエピタクシャル層を発光ダイオードごと
に基板層に埋め込んでいるので、基板層と格子定数の異
なるエピタクシャル層の表面積は必要最小限になる。つ
まり、エピタクシャル層の全表面積は基板層の全表面積
に比較して極めて小さくなる。
【００１６】従って、格子定数の違いによって発生する
エピ・ウエファー反り、およびミスフィット転位が減少
する。
エピ・ウエファー反り、およびミスフィット転位が減少
する。
【００１７】また、発光部を形成するエピタクシャル層
を発光ダイオードごとに基板層に埋め込み、前記エピタ
クシャル層の禁制帯幅を前記基板層の禁制帯幅より大き
くする場合、発生した光のエネルギーは前記基板層の禁
制帯幅のエネルギーよりも大きくなって、前記基板層中
の光の吸収係数が大きくなり、発生した光で基板中を横
方向に伝播する光を基板結晶で吸収するので、発光ダイ
オードをメサ型エッチング加工する必要がなくなる。同
時に、個々の発光ダイオードの電気的分離と、メサ型エ
ッチング加工による電極の段差切れやステップカバレッ
ジを防止する。
を発光ダイオードごとに基板層に埋め込み、前記エピタ
クシャル層の禁制帯幅を前記基板層の禁制帯幅より大き
くする場合、発生した光のエネルギーは前記基板層の禁
制帯幅のエネルギーよりも大きくなって、前記基板層中
の光の吸収係数が大きくなり、発生した光で基板中を横
方向に伝播する光を基板結晶で吸収するので、発光ダイ
オードをメサ型エッチング加工する必要がなくなる。同
時に、個々の発光ダイオードの電気的分離と、メサ型エ
ッチング加工による電極の段差切れやステップカバレッ
ジを防止する。
【００１８】
【実施例】本発明の良好な実施例を図面を利用して説明
する。
する。
【００１９】本発明に基づく発光ダイオードアレイは、
複数の発光ダイオードを配列しているが説明を簡略化す
るために、二個の発光ダイオードのみ用いて説明を行
う。
複数の発光ダイオードを配列しているが説明を簡略化す
るために、二個の発光ダイオードのみ用いて説明を行
う。
【００２０】図１の断面模式図に示すように、発光ダイ
オードアレイは大きく分けて基板層と前記基板層中に発
光ダイオードごとに埋め込まれたエピタクシャル層から
構成されている。つまり、Ｎ型ＧａＡｓ基板層４（以
下、基板層４という）の所定部分に形成された溝に埋め
込み型のエピタクシャル成長によって、エピタクシャル
層１２を形成する。該エピタクシャル層１２は第１導電
型の領域であるＮ型ＧａＡｓＰ層を形成している。さら
に、前記エピタクシャル層１２の一部にＺｎを拡散し
て、第２導電型の領域であるＰ型ＧａＡｓＰ層１（以
下、Ｚｎ拡散層１という）を形成する。また、前記Ｚｎ
拡散層１の上面に正電極６が形成され、前記基板層４の
裏面に負電極７が形成されている。そして、前記正電極
６と前記負電極７の間に順方向に電圧を印加することに
よって、前記エピタクシャル層１２と該エピタクシャル
層１２中に形成された前記Ｚｎ拡散層１の接合面が発光
する。本発明の特徴とするところは、図１に示すよう
に、発光面を形成するＺｎ拡散層１を含む前記エピタク
シャル層１２が基板層４に発光ダイオードごとに埋め込
み形成されていることである。
オードアレイは大きく分けて基板層と前記基板層中に発
光ダイオードごとに埋め込まれたエピタクシャル層から
構成されている。つまり、Ｎ型ＧａＡｓ基板層４（以
下、基板層４という）の所定部分に形成された溝に埋め
込み型のエピタクシャル成長によって、エピタクシャル
層１２を形成する。該エピタクシャル層１２は第１導電
型の領域であるＮ型ＧａＡｓＰ層を形成している。さら
に、前記エピタクシャル層１２の一部にＺｎを拡散し
て、第２導電型の領域であるＰ型ＧａＡｓＰ層１（以
下、Ｚｎ拡散層１という）を形成する。また、前記Ｚｎ
拡散層１の上面に正電極６が形成され、前記基板層４の
裏面に負電極７が形成されている。そして、前記正電極
６と前記負電極７の間に順方向に電圧を印加することに
よって、前記エピタクシャル層１２と該エピタクシャル
層１２中に形成された前記Ｚｎ拡散層１の接合面が発光
する。本発明の特徴とするところは、図１に示すよう
に、発光面を形成するＺｎ拡散層１を含む前記エピタク
シャル層１２が基板層４に発光ダイオードごとに埋め込
み形成されていることである。
【００２１】前述のように構成される発光ダイオードア
レイの形成手順について図２を用いて説明する。
レイの形成手順について図２を用いて説明する。
【００２２】図２(a) に示すように、基板層４の上に酸
化シリコンで選択エッチングマスク２０をＣＶＤ法、ま
たはスパッタ法で積層させ、図２(b) に示すように、フ
ォトリソグラフィーを用いて選択エッチング窓となる部
分を取り除く。さらに、図２(c) に示すように、前記選
択エッチング窓に対して、選択エッチング加工を行って
前記基板層４に溝部を形成する。選択エッチング加工は
ドライエッチング等によって行われる。次に、図２(d)
のように、選択エッチング加工された前記基板層４の前
記溝部にＧａＡｓＰをエピタクシャル成長させる。この
時、前記基板層４に近い成長初期のエピタクシャル層は
結晶の質の悪いものになる。そのため、ＧａＡｓＰのエ
ピタクシャル層を二段構造にする。すなわち、前記基板
層４と接触する緩衝層となるバッファ層３と発光面を形
成する良質の動作エピタクシャル層２の二段構造を形成
する。前記バッファ層３によって、格子定数の違いから
発生するミス・フィット転位を動作エピタクシャル層２
中に導入されないようにしている。この時、選択エッチ
ングマスク２０上には多結晶のＧａＡｓＰ２１、２２が
析出する。次に、沸酸系のエッチング液を用いて前記選
択エッチングマスク２０と共に前記ＧａＡｓＰ２１、２
２を選択的にエッチングして除去する。このようにして
図２(e) に示す前記基板層４に島状に埋め込み型の選択
エピタクシャル成長を行ったエピタクシャル層１２を有
するエピ・ウエファーが得られる。
化シリコンで選択エッチングマスク２０をＣＶＤ法、ま
たはスパッタ法で積層させ、図２(b) に示すように、フ
ォトリソグラフィーを用いて選択エッチング窓となる部
分を取り除く。さらに、図２(c) に示すように、前記選
択エッチング窓に対して、選択エッチング加工を行って
前記基板層４に溝部を形成する。選択エッチング加工は
ドライエッチング等によって行われる。次に、図２(d)
のように、選択エッチング加工された前記基板層４の前
記溝部にＧａＡｓＰをエピタクシャル成長させる。この
時、前記基板層４に近い成長初期のエピタクシャル層は
結晶の質の悪いものになる。そのため、ＧａＡｓＰのエ
ピタクシャル層を二段構造にする。すなわち、前記基板
層４と接触する緩衝層となるバッファ層３と発光面を形
成する良質の動作エピタクシャル層２の二段構造を形成
する。前記バッファ層３によって、格子定数の違いから
発生するミス・フィット転位を動作エピタクシャル層２
中に導入されないようにしている。この時、選択エッチ
ングマスク２０上には多結晶のＧａＡｓＰ２１、２２が
析出する。次に、沸酸系のエッチング液を用いて前記選
択エッチングマスク２０と共に前記ＧａＡｓＰ２１、２
２を選択的にエッチングして除去する。このようにして
図２(e) に示す前記基板層４に島状に埋め込み型の選択
エピタクシャル成長を行ったエピタクシャル層１２を有
するエピ・ウエファーが得られる。
【００２３】次に、図１に示すように、ＳｉＮ膜等で形
成され、拡散窓を有する選択拡散膜５を島状に形成され
たエピタクシャル層１２上の動作エピタクシャル層２の
上面に設け、前記拡散窓を介して前記動作エピタクシャ
ル層２にＺｎを拡散して第２導電型の領域、すなわちＰ
型半導体領域であるＺｎ拡散層１を形成する。その後、
前記Ｚｎ拡散層１の上面にフォトリソグラフィーによっ
てアルミニウムを蒸着し、正電極６を形成し、ウエファ
ー全体を加熱して合金化を行う。さらに、前記Ｎ型基板
層４の下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着して負電極７
を形成し、再びウエファー全体を加熱して合金化を行
う。最後に、Ｚｎを拡散した側の面に湿度等の外気によ
るダイオード特性の劣化を防止するためにパッシベーシ
ョン膜８を形成する。さらに、発光部から所定距離離れ
た領域でボンディングパットを形成する。
成され、拡散窓を有する選択拡散膜５を島状に形成され
たエピタクシャル層１２上の動作エピタクシャル層２の
上面に設け、前記拡散窓を介して前記動作エピタクシャ
ル層２にＺｎを拡散して第２導電型の領域、すなわちＰ
型半導体領域であるＺｎ拡散層１を形成する。その後、
前記Ｚｎ拡散層１の上面にフォトリソグラフィーによっ
てアルミニウムを蒸着し、正電極６を形成し、ウエファ
ー全体を加熱して合金化を行う。さらに、前記Ｎ型基板
層４の下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着して負電極７
を形成し、再びウエファー全体を加熱して合金化を行
う。最後に、Ｚｎを拡散した側の面に湿度等の外気によ
るダイオード特性の劣化を防止するためにパッシベーシ
ョン膜８を形成する。さらに、発光部から所定距離離れ
た領域でボンディングパットを形成する。
【００２４】前述のように形成された発光ダイオードア
レイは、Ｚｎ拡散層１より少し大きな発光部を形成する
エピタクシャル層１２を発光ダイオードごとに基板層に
埋め込んでいるので、基板層４と格子定数の異なるエピ
タクシャル層１２の表面積を必要最小限にすることがで
きる。つまり、エピタクシャル層１２の全表面積は基板
層４の全表面積に比較して極めて小さくなる。
レイは、Ｚｎ拡散層１より少し大きな発光部を形成する
エピタクシャル層１２を発光ダイオードごとに基板層に
埋め込んでいるので、基板層４と格子定数の異なるエピ
タクシャル層１２の表面積を必要最小限にすることがで
きる。つまり、エピタクシャル層１２の全表面積は基板
層４の全表面積に比較して極めて小さくなる。
【００２５】従って、格子定数の違いによって発生する
エピ・ウエファー反り、およびミスフィット転位を減少
することができる。
エピ・ウエファー反り、およびミスフィット転位を減少
することができる。
【００２６】本実施例における発光ダイオードアレイの
材料は、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ等によって説明したがこ
れに限定されるものでなく、例えば、ＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ等を用いることも可能であ
り、夫々のエピタクシャル層の材料に応じて、基板材料
もＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等を用いても同様の効果を
得ることができる。
材料は、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ等によって説明したがこ
れに限定されるものでなく、例えば、ＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ等を用いることも可能であ
り、夫々のエピタクシャル層の材料に応じて、基板材料
もＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ等を用いても同様の効果を
得ることができる。
【００２７】本実施例では、第１導電型のエピタクシャ
ル層の一部にＺｎを拡散させて第２導電型の半導体層を
形成して、発光部であるＰＮ接合部を形成したが、ＰＮ
接合部の形成方法は拡散法に限定されるものではなく、
エピタクシャル成長時にアクセプタ、ドナーの不純物を
ドーピングしてＰＮ接合部を形成しても同様の効果が得
られる。
ル層の一部にＺｎを拡散させて第２導電型の半導体層を
形成して、発光部であるＰＮ接合部を形成したが、ＰＮ
接合部の形成方法は拡散法に限定されるものではなく、
エピタクシャル成長時にアクセプタ、ドナーの不純物を
ドーピングしてＰＮ接合部を形成しても同様の効果が得
られる。
【００２８】また、前述のようにＧａＡｓ基板層にＡｌ
ＧａＡｓの埋め込み型選択エピタクシャル層を成長させ
て発光ダイオードアレイを形成する場合、前記ＡｌＧａ
Ａｓエピタクシャル層の禁制帯幅を前記ＧａＡｓ基板層
の禁制帯幅より大きくなるように形成すると、個々の発
光ダイオードの相互干渉を防ぐことができる。
ＧａＡｓの埋め込み型選択エピタクシャル層を成長させ
て発光ダイオードアレイを形成する場合、前記ＡｌＧａ
Ａｓエピタクシャル層の禁制帯幅を前記ＧａＡｓ基板層
の禁制帯幅より大きくなるように形成すると、個々の発
光ダイオードの相互干渉を防ぐことができる。
【００２９】つまり、一般に大きな禁制帯幅の半導体
は、透明な窓として働き光を容易に通すが、小さな禁制
帯幅の半導体は光を通しにくいことが知れている。すな
わち、禁制帯幅を小さく形成した前記ＧａＡｓ基板層の
光の吸収係数が大きくなる。
は、透明な窓として働き光を容易に通すが、小さな禁制
帯幅の半導体は光を通しにくいことが知れている。すな
わち、禁制帯幅を小さく形成した前記ＧａＡｓ基板層の
光の吸収係数が大きくなる。
【００３０】従って、光の吸収係数が大きな前記ＧａＡ
ｓ基板層中に一つずつ分離して埋め込み型選択エピタク
シャル成長で形成される発光ダイオードは、発生した光
で基板層中を横方向に伝播する光を基板結晶で吸収する
ことができる。
ｓ基板層中に一つずつ分離して埋め込み型選択エピタク
シャル成長で形成される発光ダイオードは、発生した光
で基板層中を横方向に伝播する光を基板結晶で吸収する
ことができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明に基づく発光ダイオードアレイに
よれば、基板層とエピタクシャル層との間の格子定数の
違いにより発生する内部応力によるピロ・ウエファーの
反りと、結晶中のミスフィット転位を極めて少なくする
ことができる。
よれば、基板層とエピタクシャル層との間の格子定数の
違いにより発生する内部応力によるピロ・ウエファーの
反りと、結晶中のミスフィット転位を極めて少なくする
ことができる。
【００３２】従って、デバイス作製プロセス中のウエフ
ァー割れ極めて少なくすることが可能で、生産効率のよ
い発光ダイオードアレイを提供することが可能である。
さらに、ミスフィット転位が減少することによって、発
光ダイオードアレイの光出力の均一性の向上、および発
光ダイオードアレイ特性劣化を少なくすることができ
る。
ァー割れ極めて少なくすることが可能で、生産効率のよ
い発光ダイオードアレイを提供することが可能である。
さらに、ミスフィット転位が減少することによって、発
光ダイオードアレイの光出力の均一性の向上、および発
光ダイオードアレイ特性劣化を少なくすることができ
る。
【００３３】また、基板層の禁制帯幅をエピタクシャル
層の禁制帯幅より小さくすることによって光の吸収係数
を高くした前記基板層に個々の発光ダイオードを埋め込
み型で形成するので、発生した光の内、横方向に進む光
は減衰し、隣接する発光ダイオードへの光の漏洩はなく
なる。従って、発光ダイオードが相互干渉して発生する
クロストークは解消される。さらに、個々の発光ダイオ
ードは埋め込み型で形成するので、個々の発光ダイオー
ドの電気的分離が可能になり、前記発光ダイオードをメ
サ型にエッチング加工する必要がなくなる。従って、メ
サ型にエッチング加工によって発生する発光ダイオード
アレイの電極の段差切れやステップカバレッジを防ぐこ
とが可能になり、発光ダイオードアレイの品質の向上お
よび生産工程の削減が可能となる。
層の禁制帯幅より小さくすることによって光の吸収係数
を高くした前記基板層に個々の発光ダイオードを埋め込
み型で形成するので、発生した光の内、横方向に進む光
は減衰し、隣接する発光ダイオードへの光の漏洩はなく
なる。従って、発光ダイオードが相互干渉して発生する
クロストークは解消される。さらに、個々の発光ダイオ
ードは埋め込み型で形成するので、個々の発光ダイオー
ドの電気的分離が可能になり、前記発光ダイオードをメ
サ型にエッチング加工する必要がなくなる。従って、メ
サ型にエッチング加工によって発生する発光ダイオード
アレイの電極の段差切れやステップカバレッジを防ぐこ
とが可能になり、発光ダイオードアレイの品質の向上お
よび生産工程の削減が可能となる。
【図１】本発明に基づく発光ダイオードアレイを説明す
る断面模式図である。
る断面模式図である。
【図２】本発明に基づく発光ダイオードアレイの形成手
順を説明する断面模式図である。
順を説明する断面模式図である。
【図３】従来の発光ダイオードアレイを説明する断面模
式図である。
式図である。
【図４】従来の発光ダイオードアレイの問題点を説明す
る模式図である。
る模式図である。
１ Ｚｎ拡散層（第１導電型の領域） ２ 動作エピタクシャル層（第２導電型の領域） ３ バッファー層 ４ 基板層 ５ 選択拡散膜 ６ 正電極 ７ 負電極 ８ パッシベーション膜 １２ エピタクシャル層
Claims (4)
- 【請求項１】 二元系の元素から形成される基板層と、 前記基板層に埋め込み型の選択エピタクシャル成長によ
って形成されるエピタクシャル層と、から構成され、 前記エピタクシャル層は少なくとも三元系以上の元素に
よる混晶からなり、導電型の異なる第１導電型の領域と
第２導電型の領域とから形成され、 前記エピタクシャル層は前記基板層に複数個配設されて
おり、 各エピタクシャル層の前記第１導電型の領域と前記第２
導電型の領域との接合面に順方向の電圧を印加して前記
接合面を発光させ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に記載の発光ダイオードアレイ
において、 エピタクシャル層の第１導電型の領域の一部に不純物を
拡散して第２導電型の領域を形成することを特徴とする
発光ダイオードアレイ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の発光ダイオードアレイ
において、 エピタクシャル層の第１導電型の領域、および第２導電
型の領域は不純物添加を行うエピタクシャル成長によっ
て形成す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に記載の発光ダイオードアレイ
において、 エピタクシャル層の禁制帯幅が基板層の禁制帯幅より大
きいことを特徴とする発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20413492A JPH0653542A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
| US08/048,249 US5760460A (en) | 1992-07-30 | 1993-04-19 | Light-emitting diode array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20413492A JPH0653542A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653542A true JPH0653542A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16485404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20413492A Pending JPH0653542A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光ダイオードアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760460A (ja) |
| JP (1) | JPH0653542A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541796B2 (en) * | 1999-05-28 | 2003-04-01 | Oki Data Corporation | Opto-electronic device with self-aligned ohmic contact layer |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU7736300A (en) | 1999-09-30 | 2001-04-30 | Hollis-Eden Pharmaceuticals, Inc. | Therapeutic treatment of androgen receptor driven conditions |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107281A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Microregion luminous diode |
| US5032893A (en) * | 1988-04-01 | 1991-07-16 | Cornell Research Foundation, Inc. | Method for reducing or eliminating interface defects in mismatched semiconductor eiplayers |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20413492A patent/JPH0653542A/ja active Pending
-
1993
- 1993-04-19 US US08/048,249 patent/US5760460A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541796B2 (en) * | 1999-05-28 | 2003-04-01 | Oki Data Corporation | Opto-electronic device with self-aligned ohmic contact layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5760460A (en) | 1998-06-02 |
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