(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の端面を通って積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている端面発光型の半導体発光素子において、前記積層構造の光出射端面側の幅は、光出射端面とは反対の側の幅よりも大きく形成されており、前記配線電極は、コンタクト部分から、光出射端面および光出射端面に対向する端面以外の端面の上記幅の小さな側の部分を通って配線されることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている面発光型の半導体発光素子において、前記コンタクト部分は、配線の引出し方向と平行な方向の幅の方が、引出し方向に対して垂直な方向の幅よりも長い形状に形成され、該コンタクト部分は、前記積層構造の上面から光出射される発光出射面の中心部の両側に設けられていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
請求項１記載の半導体発光素子が、基板上に所定間隔の分離溝を隔てて、複数個、アレイ状に配置されていることを特徴とするアレイ状光源。
【請求項４】
請求項２記載の半導体発光素子が、基板上に所定間隔の分離溝を隔てて、複数個、アレイ状に配置されていることを特徴とするアレイ状光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送用光源やプリンタ光源などの種々の用途に利用される半導体発光素子およびアレイ状光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体レーザや発光ダイオードのような半導体発光素子は、ホモ接合型、シングルヘテロ接合型、ダブルヘテロ接合型等種々の構造のものが作製されている。この中でダブルヘテロ接合型は、光の閉じこめ、キャリアの閉じこめの効率が良く、高出力タイプの端面発光型発光素子に良く用いられている。このような半導体発光素子は、ヘテロエピタキシャル成長時の格子定数の違いに基づく歪や、デバイスへの電極形成時に加わる歪や、デバイス実装時に加わる歪などが原因で、あるいは、電流注入による発熱などが原因で、結晶中に存在していた転位、点欠陥等の結晶欠陥の増殖や、新たな結晶欠陥の発生などを誘発し、光量劣化等の経時変化が生じ、デバイス寿命が一般に短かいという問題があった。特に、ＡｌＧａＡｓ可視発光素子では発光波長が短いほど、つまり、発光層である活性層のＡｌ組成が大きいほど、デバイス寿命は短かくなる。
【０００３】
上記問題のうち、ヘテロエピタキシャル成長時の格子定数の違いに基づく歪を解決する方法として、例えば特公昭６３−６１７９２号には、ダブルヘテロ接合型のＡｌＧａＡｓ可視光半導体レーザにおける例として、クラッド層の一方のみの厚さを１０μｍ以上として活性層に印加されるストレスがほぼゼロとなるようにして寿命を長くする方法が提案されている。このような構造とすることで、基板，クラッド層，活性層等各層のＡｌ組成の違いによる格子定数の若干の違いから生じる活性層に印加されるストレスはほぼゼロとなるので、結晶中に存在していた転位等の結晶欠陥の増殖や、新たな結晶欠陥の発生などの誘発が抑えられ、半導体レーザの寿命を延ばすことができる。半導体レーザに限らず、発光ダイオードについても上記のような構造とすることによって、寿命を延ばすことができる。
【０００４】
ところで、従来、端面発光型発光ダイオードとして、例えば特開平５−２９６６１号に示されるようなダブルヘテロ接合構造のデバイスが提案されている。図１４，図１５は、それぞれ、特開平５−２９６６１号に示されているダブルヘテロ接合構造の端面発光型発光ダイオードデバイスの斜視図，平面図であり、図１６は図１５のＣ−Ｃ線における断面図である。なお、図１４，図１５，図１６の例では、端面発光型発光ダイオードデバイスは、複数の端面発光型発光ダイオード１が、基板５上に、分離溝３３を隔てて、一列に形成された端面発光型発光ダイオードアレイとして構成されている。
【０００５】
図１４，図１５，図１６において、１つの発光ダイオード（この例では、端面発光型発光ダイオード）１に着目すると、この発光ダイオード１は、基板（例えば、ｎ型ＧａＡｓなどの化合物半導体基板）５上に、基板５の側からクラッド層７，活性層（発光層）８，クラッド層９，キャップ層１０，上部オーミック電極（個別電極）１１が順次に結晶成長などによって積層された積層構造として形成されており、また、上部オーミック電極（個別電極）１１上には、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）１２が矩形の形状に窓開けされ、この窓開けされた部分が、上部オーミック電極１１に配線（配線電極）３を接続するためのコンタクトホール部分２となっている。
【０００６】
また、図１４，図１５，図１６の例では、上記コンタクトホール部分２のところにおいて上部オーミック電極（個別電極）１１と接続された配線３は、コンタクトホール部分２から、光出射端面（光を矢印Ｏの方向に出射する端面）１４と反対の方向に引出され、発光ダイオード（上記積層構造）１の光出射端面１４とは反対側の端面（側面）１５を通って基板５上をさらにボンディングパット４まで延び、ボンディングパット４に接続されている。ここで、ボンディングパット４は、発光ダイオード１の後方，すなわち、光出射方向Ｏとは反対側の基板５上に、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）１２を介して形成されている。なお、上部オーミック電極１１と対向させて、基板５の裏面には、下部オーミック電極１３が形成されている。
【０００７】
図１４，図１５，図１６に示したようなデバイスにおいても、ヘテロエピタキシャル成長時の格子定数の違いに基づく歪、デバイスへの電極形成時に加わる歪、デバイス実装時に加わる歪などや、電流注入による発熱などが存在し、劣化を促進する原因となっている。実際、本願の発明者は、図１４，図１５，図１６のような端面発光型発光ダイオードデバイス，すなわち、基板５上に発光ダイオード１が所定の厚みをもつ積層構造として形成され（すなわち、基板５に対して凸状のデバイスとして形成され）、配線３が凸状のデバイスの上面のコンタクトホール部分２のところから凸状のデバイスの光出射端面とは反対の側の端面（側面）１５を通って基板５に引出されるデバイスでは、コンタクトホール部分２の光出射端面１４側の部分Ｄ１と、光出射端面１４の反対側のある領域部分Ｄ２とが、早く劣化する現象が現れることを見出した。この現象は、凸状デバイスの形状を変えても、同様に生じることがわかった。このように光出射端面の近傍が早く劣化してしまうことは、光出射端面近傍の光出力に与える影響が大きいことから好ましくないが、このような現象は、上述した特公昭６３−６１７９２号に示されている方法では、低減することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明者は、上記の現象が発光ダイオードをなす積層構造（すなわち結晶成長層）と配線電極材料との間の熱膨張係数差によって、配線電極材料に局所的な応力が発生することによって生ずると考えた。すなわち、より詳細には、図１６に示すように、積層構造と配線電極材料との間の熱膨張係数差によって、積層構造の上面の配線電極材料では、矢印Ｅ，Ｅ’で示すような圧縮応力が発生し、また、積層構造の側面の配線電極材料では、矢印Ｆ，Ｆ’で示すような圧縮応力が発生するため、コンタクトホール部２の光出射端面１４側の部分Ｄ１と、光出射端面とは反対側の部分Ｄ２とには、引張り応力が作用し、この引張り応力によって、これらの部分Ｄ１，Ｄ２が早く劣化してしまうものと考えた。
【０００９】
配線電極による応力を低減できる方法として、実開平３−１０１５６１号に示されるようなエアーブリッジ構造が提案されている。図１７は、このようなエアーブリッジ構造をもつデバイスの一例を示す図である。なお、図１７の例では、デバイスは面発光型発光ダイオードとして構成されている。図１７を参照すると、エアーブリッジ構造では、配線電極２１を発光ダイオードの端面（側面）上を通さずに、溝２２上に浮かせた状態で形成している。この構造のデバイスでは、端面（側面）上に配線電極を形成しないので、図１６における矢印Ｆ，Ｆ’の圧縮応力をなくすことができ、この分、配線電極による応力の影響を低減できる。
【００１０】
しかしながら、図１７のようなエアーブリッジ構造のデバイスは、その作製プロセスが複雑であり、また、配線電極の機械的強度が弱く断線などが起こり易いなどの問題があり、歩留まり，コストの点から、好ましい構造ではない。
【００１１】
本発明は、複雑な作製プロセスを用いずにかつ配線電極の機械的強度を確保しつつ、配線電極を形成することによって生ずる応力による性能への影響を低減し、寿命を高めることの可能な半導体発光素子およびアレイ状光源を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１，請求項３記載の発明では、基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の端面を通って積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている端面発光型の半導体発光素子において、前記配線電極は、光出力に寄与する領域に影響を与えないように、前記積層構造の所定の端面を通って積層構造の上面のコンタクト部分に接続されることを特徴としている。これにより、複雑な作製プロセスを用いずにかつ配線電極の機械的強度を確保しつつ、配線電極を形成することによって生ずる応力による性能への影響を低減し、寿命を高めることができる。
【００１４】
また、請求項１，請求項３記載の発明では、前記積層構造は、光出射端面側の幅が、光出射端面とは反対の側の幅よりも大きく形成されており、前記配線電極は、光出射端面および光出射端面に対向する端面以外の端面の上記幅の小さな側の部分を通って配線されることを特徴としている。これにより、素子をアレイ状に配置する場合に、配線電極を引出すことによって問題となる素子と素子の間の分離溝幅の増大を抑えることができ、デバイスの高密度化が可能となる。
【００１５】
また、請求項２，請求項４記載の発明では、基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている面発光型の半導体発光素子において、前記コンタクト部分は、配線の引出し方向と平行な方向の幅の方が、引出し方向に対して垂直な方向の幅よりも長い形状に形成され、該コンタクト部分は、前記積層構造の上面から光出射される発光出射面の中心部の両側に設けられていることを特徴としている。これにより、引出し配線に係わる応力を光出力にあまり寄与しない領域であるコンタクト部分の下部に集中させることができ、光出力への寄与が大きいコンタクト部分以外の領域の劣化を低減することができ、特に積層構造の上面の中心部から光出射させる場合に、中心部の劣化を低減することができて、これにより、光出力の経時変化を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１，図２，図３は本発明に係る半導体発光素子の一構成例を示す図であり、図１は斜視図、図２は平面図、図３は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１７】
図１，図２，図３を参照すると、この半導体発光素子（半導体発光デバイス）は、基板３２上に、端面発光型の発光ダイオード３４が形成されたものとなっている。ここで、基板３２は、例えばｎ型ＧａＡｓ基板（化合物半導体基板）であり、発光ダイオード３４は、このｎ型ＧａＡｓ基板３２上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３５、ｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓクラッド層３６、発光層であるＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ活性層３７、ｐ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓクラッド層３８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３９がＭＯＣＶＤ法により順次に積層された積層構造（結晶成長層）として形成され、また、キャップ層３９上にはＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１が形成されている。ここで、上部オーミック電極４１をも含めて積層構造と呼ぶこともできる。
【００１８】
また、上部オーミック電極（個別電極）４１上には、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）４５が矩形の形状に窓開けされ、この窓開けされた部分が、上部オーミック電極４１に配線（配線電極）４７を接続するためのコンタクトホール部分４６となっている。なお、配線４７には、Ｃｒ／Ａｕなどの材料が用いられる。
【００１９】
また、図１，図２，図３の例では、上記コンタクトホール部分４６のところにおいて上部オーミック電極（個別電極）４１と接続された配線４７は、コンタクトホール部分４６から、光出射方向Ｏ（光出射端面４０からの光の出射方向Ｏ）に対して垂直の方向Ｒに引出され、発光ダイオード（上記積層構造）の光出射端面４０と隣接する端面（側面）４４を通って基板３２上まで延び、さらに、基板３２上において光出射方向Ｏと平行な方向に向きを変えて、ボンディングパット４３まで延び、ボンディングパット４３に接続されている。
【００２０】
ここで、ボンディングパット４３は、発光ダイオード３４の後方，すなわち、光出射方向Ｏとは反対側の基板３２上に、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）４５を介して形成されている。また、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１と対向させて、基板３２の裏面には、Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる下部オーミック電極（ｎ側共通電極）４２が形成されている。
【００２１】
このような構成の半導体発光素子においても、図１４，図１５，図１６に示したようなデバイスと同様に、積層構造と配線電極材料との間の熱膨張係数差によって、積層構造の上面の配線電極材料では、矢印Ｅ，Ｅ’で示すような圧縮応力が発生し、また、積層構造の側面の配線電極材料では、矢印Ｆ，Ｆ’で示すような圧縮応力が発生するが、図１，図２，図３の構成では、配線４７は、コンタクトホール部分４６から光出射方向Ｏとは垂直の方向Ｒに積層構造の光出射端面４０と隣接する端面４４を通って基板３２上に引出されるので、引張り応力は、積層構造の端面４４側の部分Ｄ３とこれと反対側の部分Ｄ４とに作用し、これらの部分Ｄ３、Ｄ４は早く劣化するものの、光出射端面４０側の部分，光出射端面４０とは反対側の部分には、引張り応力は作用せず、従って、光出射端面４０の近傍が早く劣化してしまうという事態を有効に防止できる。
【００２２】
このように、図１，図２，図３の半導体発光素子では、図１４，図１５，図１６に示した従来の半導体発光素子と比べて、配線電極による応力が低減するわけではないが、早く劣化してしまう部分が光出射端面近傍とはならないように配線電極が形成されているので、図１７に示すようなエアーブリッジ構造のものとせずとも、光出射端面の近傍の劣化を低減でき、素子の性能への影響を低減し、素子の寿命を延ばすことができる。実際、本願の発明者は、図１，図２，図３の構成の半導体発光素子を作製し、これに連続通電して、その発光特性を調べたところ、光出射端面から出射される光量の経時変化を低減することができた。
【００２３】
図４，図５は図１，図２，図３の半導体発光素子の変形例を示す図であり、図４は平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線における断面図である。図１，図２，図３の半導体発光素子では、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１と配線電極４７とは別体のものとして構成されているが、図４，図５の半導体発光素子では、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）が配線電極４７と一体化されており、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）４５に窓開けされたコンタクトホール部分４６で、上記一体化された配線電極４７が積層構造のキャップ層３９と直接接続されるように構成されている。
【００２４】
なお、一体化された配線電極４７に、Ａｕ系の材料を用いる場合には、絶縁膜であるＳｉＯ２膜４５との密着性が悪く、ワイヤーボンディング時にボンディングパット４３の剥がれが生じやすいので好ましくない。このため、配線電極４７の材料には、例えばＡｌなどを用いるのが良い。配線電極４７にＡｌを用いる場合には、配線電極４７とキャップ層３９とのオーミック性を確保するために、キャップ層３９のキャリア濃度を高くする必要がある。具体的には、ＧａＡｓキャップ層３９のｐ型キャリア濃度を１×１０２０ｃｍ−３程度のものにする必要がある。
【００２５】
図４，図５の構造のデバイスにおいても、図１，図２，図３のデバイスと同様に、積層構造と配線電極材料との間の熱膨張係数差によって、積層構造の上面の配線電極材料では、矢印Ｅ，Ｅ’で示すような圧縮応力が発生し、また、積層構造の側面の配線電極材料では、矢印Ｆ，Ｆ’で示すような圧縮応力が発生するが、図４，図５の構成では、配線４７は、コンタクトホール部分４６から光出射方向Ｏとは垂直の方向Ｒに積層構造の光出射端面４０と隣接する端面４４を通って基板３２上に引出されるので、引張り応力は、積層構造の端面４４側の部分Ｄ３とこれと反対側の部分Ｄ４とに作用し、これらの部分Ｄ３、Ｄ４は早く劣化するものの、光出射端面４０側の部分，光出射端面４０とは反対側の部分には、引張り応力は作用せず、従って、光出射端面の近傍が早く劣化してしまうという事態を有効に防止できる。
【００２６】
このように、図４，図５の半導体発光素子においても、図１，図２，図３に示す半導体発光素子と同様に、配線電極による応力が低減するわけではないが、早く劣化してしまう部分が光出射端面近傍とはならないように配線電極が形成されているので、図１７に示すようなエアーブリッジ構造のものとせずとも、光出射端面の近傍の劣化を低減でき、素子の性能への影響を低減し（例えば光出力の経時変化を低減でき）、素子の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
図１，図２，図３の端面発光型発光ダイオード、あるいは、図４，図５の端面発光型発光ダイオードは、これをアレイ状に配列して、アレイ状光源，すなわち端面発光型発光ダイオードアレイとして構成することもできる。
【００２８】
図６，図７は本発明に係るアレイ状光源（端面発光型発光ダイオードアレイ）の構成例を示す図であり、図６は平面図、図７は図６のＡ−Ａ線における断面図である。図６，図７の例では、端面発光型発光ダイオードアレイは、ｎ型ＧａＡｓ基板３２上に等間隔に設けた分離溝３３を隔てて、図１，図２，図３に示したような端面発光型発光ダイオード３４が複数個、１列にアレイ状に（アレイ方向Ｒに）並置されている。
【００２９】
すなわち、この端面発光型発光ダイオードアレイの各端面発光型発光ダイオード３４の積層構造は、図１，図２，図３の端面発光ダイオード３４と同様に、ｎ型ＧａＡｓ基板３２上にｎ型ＧａＡｓバッファ層３５、ｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓクラッド層３６、発光層であるＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ活性層３７、ｐ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓクラッド層３８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３９がＭＯＣＶＤ法により順次に積層された積層構造（結晶成長層）として形成され、さらに、キャップ層３９上に上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１が形成されたものとなっている。
【００３０】
また、上部オーミック電極（個別電極）４１上には、絶縁膜（ＳｉＯ２膜）４５が矩形の形状に窓開けされ、この窓開けされた部分が、上部オーミック電極４１に配線（配線電極）４７を接続するためのコンタクトホール部分４６となっており、また、上記コンタクトホール部分４６のところにおいて上部オーミック電極（個別電極）４１と接続された配線４７は、コンタクトホール部分４６から、光出射方向Ｏ（光出射端面４０からの光の出射方向Ｏ）に対して垂直の方向Ｒに引出され、発光ダイオード（上記積層構造）の光出射端面４０と隣接する端面（側面）４４を通って基板３２上まで延び、さらに、基板３２上において光出射方向Ｏと平行な方向に向きを変えて、ボンディングパット４３まで延び、ボンディングパット４３に接続されている。
【００３１】
また、分離溝３３は、例えば、上部オーミック電極４１を形成するに先立って、この積層構造の表面（すなわち、キャップ層３９の上面）から基板３２までアレイ方向Ｒに対して直角に塩素系ガスを用いたドライエッチング法によって形成されている。この分離溝３３によって各端面発光型発光ダイオード３４は、互いに電気的に分離されている。また、各端面発光型発光ダイオード３４の光出射端面４０は、分離溝３３と同じ深さで基板面に対して垂直に且つアレイ方向Ｒに平行に形成されている。
【００３２】
このような端面発光型発光ダイオードアレイは、ダブルヘテロ構造を含んだ積層構造とすることで指向性を有した光源となるので、光ファイバーと結合させた多チャンネルの伝送用光源や、光結合効率の高い光書き込みプリンターヘッドなどに利用することができ、この場合、各端面発光型発光ダイオード３４において、配線４７は、コンタクトホール部分４６から光出射方向Ｏとは垂直の方向Ｒに積層構造の光出射端面４０と隣接する端面４４を通って基板３２上に引出され、早く劣化してしまう部分が光出射端面近傍とはならないように配線電極が形成されているので、光出射端面の近傍の劣化を低減でき、素子の性能への影響を低減し（例えば光出力の経時変化を低減でき）、素子の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
ところで、図６，図７のアレイ状光源（端面発光型発光ダイオードアレイ）では、配線電極４７が端面発光型発光ダイオード３４の光出射端面４０に対して垂直の方向Ｒに、すなわち、アレイ方向Ｒに引出されているので、分離溝３３としては、各端面発光型発光ダイオード３４を電気的，空間的に分離するのに必要な幅の他に、配線電極４７を引出すための領域が必要になる。すなわち、図１４，図１５，図１６に比べて、分離溝３３の幅ｄ０を大きくする必要があるが、分離講３３の幅ｄ０を大きくすることは、高密度化する上で不利となる。
【００３４】
図８，図９には、このような問題が生ずるのを回避できる構造の半導体発光素子，アレイ状光源がそれぞれ示されている。図８，図９を参照すると、この半導体発光素子，アレイ状光源では、端面発光型発光ダイオード３４の光出射方向Ｏと垂直な方向Ｒの幅（すなわちアレイ方向Ｒの幅）を、光出射端面４０側とボンディングパット４３側とで相違させた構造のものとなっている。すなわち、端面発光型発光ダイオード３４のボンディングパット４３側の幅ｄ２が、光出射端面４０側の幅ｄ１よりも小さく構成されている。そして、コンタクトホール部分４６のところにおいて上部オーミック電極（個別電極）４１と接続された配線４７は、コンタクトホール部分４６から、光出射方向Ｏ（光出射端面４０からの光の出射方向Ｏ）に対して垂直の方向Ｒに延び、光出射端面側の幅ｄ１よりも小さな幅ｄ２をもつボンディングパット側の端面（側面）６０を通って基板３２上まで引出され、さらに、基板３２上において光出射方向Ｏと平行な方向に向きを変えて、ボンディングパット４３まで延び、ボンディングパット４３に接続されている。
【００３５】
このように、図８，図９の半導体発光素子，アレイ状光源では、早く劣化してしまう部分が光出射端面４０の近傍とはならないように配線電極４７が形成されているので、光出射端面４０の劣化を低減でき、光出射端面４０から出射される光量の経時変化を低減できるとともに、さらに、端面発光型発光ダイオード（積層構造）３４のアレイ方向Ｒの幅を光出射端面４０側とボンディングパット４３側とで相違させ、配線が形成される領域の幅ｄ２が光出射端面側の幅ｄ１よりも小さくなっているので、配線電極４７をアレイ方向Ｒに引出す場合にも、配線が形成される領域の幅ｄ２と配線電極を引出すための領域の幅ｄ３との合計ｄ２＋ｄ３を発光ダイオード３４の光出射端面側の幅ｄ１程度のものにすることができ、従って、配線電極４７をアレイ方向Ｒに引出すことによって問題となる素子３４と素子３４の間の分離溝３３の幅ｄ０の増大を抑えることができ、高密度化が可能となる。
【００３６】
なお、図８，図９の半導体発光素子，アレイ状光源では、各端面発光型発光ダイオード３４の積層構造は、その表面、すなわちキャップ層上面から基板３２までアレイ方向Ｒに対して直角に塩素系ガスを用いたドライエッチング法によって形成されるので、所望の形状のエッチングマスクを作製するだけで任意の形状のデバイスを形成できる。すなわち、ｄ１＞ｄ２となるような形状であれば、図８，図９の例に限らず、任意の形状のものを形成できる。
【００３７】
以上のように、半導体発光素子が端面発光型の発光ダイオードである場合には、配線電極を、積層構造の上面のコンタクト部分から、前記積層構造の光出射端面および光出射端面に対向する端面以外の端面上を通って引出すことで、光出射端面の近傍の劣化を低減でき、素子の性能への影響を低減し（例えば光出力の経時変化を低減でき）、素子の寿命を延ばすことができる。
【００３８】
また、配線電極を半導体発光素子の積層構造に対して形成するときに端面発光型発光ダイオードにおいて生じた問題は、半導体発光素子が面発光型の発光ダイオードである場合にも生ずる。
【００３９】
図１０は本発明に係る半導体発光素子の他の構成例としての面発光型発光ダイオードの構成例を示す図（平面図）である。面発光型発光ダイオードも、前述した端面発光型発光ダイオードとほぼ同様の積層構造（結晶成長層）が用いられるが、面発光型発光ダイオードでは、端面発光型発光ダイオードと、光の取り出し方向（光出射方向）を異にしている。すなわち、端面発光型発光ダイオードでは、光出射端面から光を取出すようにしているが、面発光型発光ダイオードでは、積層構造（結晶成長領域）の基板３２と平行な面、すなわち図１０に示すように積層構造の上面（紙面に対して垂直の方向Ｐ）から光を取出すようにしている。この場合、積層構造の上面には、上部オーミック電極（個別電極）が形成されるので、積層構造の上面において、上部オーミック電極（個別電極）の無い部分が光取り出し領域となる。従って、面発光型の発光ダイオードでは、積層構造の上面の光取り出し領域の劣化を抑える必要がある。
【００４０】
図１０の構成例の面発光型発光ダイオードでは、上部オーミック電極（個別電極）を兼ねた配線電極４７が、コンタクトホール部分４６において積層構造のキャップ層と接触し、コンタクトホール部分４６から積層構造（面発光型発光ダイオード）の端面４９上を通って、ボンディングパット４３まで引出されており（図中、Ｑの方向）、本願の発明者は、この場合、電流を通電することにより早く劣化する領域が、コンタクトホール部分４６の形状に依存することを見出した。
【００４１】
図１１には、面発光型発光ダイオードデバイスのコンタクトホール部分４６を種々の形状のものとして、各デバイスに電流を３００時間流して劣化させた後、配線電極４７を除去してＡｒレーザーを照射し、ＰＬトポグラフ観察を行なった結果（ＰＬ像）が示されている。なお、図１１では、コンタクトホール部分の形状として、４種類のものＣＨ１〜ＣＨ４を用いている。
【００４２】
ＰＬトポグラフ観察において、早く劣化した領域はＰＬ強度が低くなるので、ＰＬ像は周囲に比べて暗く観察される。図１１のＰＬ像において、斜線部分が早く劣化した領域である。なお、配線電極４７の引出し方向Ｑは紙面上で下向きである。図１１から、コンタクトホール部分４６の形状がＣＨ３，ＣＨ４のデバイスは、コンタクトホール部分４６が早く劣化することがわかる。すなわち、配線４７の引出し方向Ｑと平行な方向の幅ｄ５が引出し方向Ｑに対して垂直な方向の幅ｄ４よりも長くなるようにコンタクトホール部分４６を形成したＣＨ３，ＣＨ４のデバイスでは、コンタクトホール部分４６が早く劣化することがわかる。これに対し、コンタクトホール部分４６の形状がＣＨ１，ＣＨ２のデバイスでは、コンタクトホール部分４６以外の領域が早く劣化することがわかる。すなわち、配線４７の引出し方向Ｑと平行な方向の幅ｄ５が引出し方向Ｑに対して垂直な方向の幅ｄ４よりも短かくなるようにコンタクトホール部分４６を形成したＣＨ１，ＣＨ２のデバイスでは、コンタクトホール部分４６以外の領域が早く劣化することがわかる。
【００４３】
このような現象は、コンタクトホール部分４６の形状によって積層構造（結晶成長層）に加わる応力分布が変化するためであると考えられる。すなわち、コンタクトホール部分４６を、配線４７の引出し方向Ｑと平行な幅ｄ５が引出し方向Ｑと垂直な方向の幅ｄ４よりも長くなるように形成する場合には、配線４７によって生じる応力は、コンタクトホール部分４６の下部に集中し、従って、コンタクトホール部分４６が早く劣化するものと考えられる。一方、このような面発光型発光ダイオードでは、コンタクトホール部分４６の下部で発光した光の多くは、Ａｌ電極によって遮ぎられてしまうので、光出力にはほとんど寄与しない。
【００４４】
上記の考察から、本願の発明者は、面発光型発光ダイオードでは、光出射に係わる部分の劣化を低減するのに、コンタクトホール部分４６の寸法を、配線の引出し方向Ｑと平行な方向の幅ｄ５が引出し方向Ｑに対して垂直な方向の幅ｄ４よりも長くなるように形成すれば良いことを見出した。
【００４５】
実際、このような形状のコンタクトホール部分４６をもつ面発光型発光ダイオード，すなわち図１０に示すような形状の面発光型発光ダイオードを作製し、これを動作させたところ、このような形状の面発光型発光ダイオード（コンタクトホール部分４６の寸法を、配線の引出し方向５１と平行な方向の幅ｄ５が引出し方向に対して垂直な方向の幅ｄ４よりも長く形成した面発光型発光ダイオード）では、早く劣化する領域は、光取り出し効率の非常に低い（光出力にほとんど寄与しない）コンタクトホール下部に限られ、光出力に大きく寄与する領域への劣化の影響を低減することができ、光出力の経時変化を低減することができた。
【００４６】
図１２は図１０の面発光型発光ダイオードの変形例を示す図である。図１０の面発光型発光ダイオードでは、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１が配線４７と一体に形成されているが、図１２の面発光型発光ダイオードでは、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１と配線４７とが別々に形成されている。しかしながら、図１２の面発光型発光ダイオードにおいても、図１０の面発光型ダイオードと同様に、上部オーミック電極（個別電極）４１の寸法を、配線の引出し方向Ｑと平行な方向の幅ｄ５が引出し方向Ｑに対して垂直な方向の幅ｄ４よりも長く形成している。
【００４７】
従って、図１２の面発光型発光ダイオードにおいても、上部オーミック電極（ｐ側個別電極）４１と配線４７とが別々に形成されているものの、上部オーミック電極（個別電極）４１の寸法を、配線の引出し方向Ｑと平行な方向の幅ｄ５が引出し方向Ｑに対して垂直な方向の幅ｄ４よりも長く形成しているので、図１０の面発光型発光ダイオードと同様に、早く劣化する領域は、光取り出し効率の非常に低い（光出力にほとんど寄与しない）コンタクトホール下部に限られ、光出力に大きく寄与する領域への劣化の影響を低減することができ、光出力の経時変化を低減することができた。
【００４８】
図１０の面発光型発光ダイオード、あるいは、図１２の面発光型発光ダイオードは、これをアレイ状に配列して、アレイ状光源，すなわち面発光型発光ダイオードアレイとして構成することもできる。図１３は本発明に係るアレイ状光源（面発光型発光ダイオードアレイ）の構成例を示す図である。なお、図１３の例では、面発光型発光ダイオードアレイは、基板３２上に等間隔に設けた分離溝３３を隔てて、図１０に示したような面発光型発光ダイオード３４が複数個、１列にアレイ状に（アレイ方向Ｒに）並置されたものとなっている。このような面発光型発光ダイオードアレイは光の放射角が広く、光学系とのアライメントが容易なので光書き込みプリンターヘッドなどに利用することができる。
【００４９】
上述の各構成例，変形例では、半導体発光素子が発光ダイオードであり、また、アレイ状光源が発光ダイオードアレイである場合について説明したが、半導体発光素子が半導体レーザなどであり、アレイ状光源が半導体レーザアレイなどである場合にも、本発明を同様に適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１，請求項３記載の発明によれば、基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の端面を通って積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている端面発光型の半導体発光素子において、前記配線電極は、光出力に寄与する領域に影響を与えないように、前記積層構造の所定の端面を通って積層構造の上面のコンタクト部分に接続されることを特徴としているので、複雑な作製プロセスを用いずにかつ配線電極の機械的強度を確保しつつ、配線電極を形成することによって生ずる応力による性能への影響を低減し、寿命を高めることができる。
【００５２】
また、請求項１，請求項３記載の発明によれば、前記積層構造は、光出射端面側の幅が、光出射端面とは反対の側の幅よりも大きく形成されており、前記配線電極は、光出射端面および光出射端面に対向する端面以外の端面の上記幅の小さな側の部分を通って配線されることを特徴としているので、素子をアレイ状に配置する場合に、配線電極を引出すことによって問題となる素子と素子の間の分離溝幅の増大を抑えることができ、デバイスの高密度化が可能となる。
【００５３】
また、請求項２，請求項４記載の発明によれば、基板上に、発光層を含む積層構造が形成され、前記積層構造の発光層を駆動するための配線電極が積層構造の上面のコンタクト部分に接続されている面発光型の半導体発光素子において、前記コンタクト部分は、配線の引出し方向と平行な方向の幅の方が、引出し方向に対して垂直な方向の幅よりも長い形状に形成され、該コンタクト部分は、前記積層構造の上面から光出射される発光出射面の中心部の両側に設けられていることを特徴としているので、引出し配線に係わる応力を光出力にあまり寄与しない領域であるコンタクト部分の下部に集中させることができ、光出力への寄与が大きいコンタクト部分以外の領域の劣化を低減することができ、特に積層構造の上面の中心部から光出射させる場合に、中心部の劣化を低減することができて、これにより、光出力の経時変化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の一構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体発光素子の平面図である。
【図３】図１の半導体発光素子の断面図である。
【図４】図１の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図５】図４の半導体発光素子の断面図である。
【図６】本発明に係るアレイ状光源の構成例を示す図である。
【図７】図６のアレイ状光源の断面図である。
【図８】図１あるいは図４の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図９】図６のアレイ状光源の変形例を示す図である。
【図１０】本発明に係る半導体発光素子の他の構成例を示す図である。
【図１１】面発光型発光ダイオードデバイスのコンタクトホール部分を種々の形状のものとして、各デバイスに電流を３００時間流して劣化させた後、ＰＬトポグラフ観察を行なった結果を示す図である。
【図１２】図１０の半導体発光素子の変形例を示す図である。
【図１３】本発明に係るアレイ状光源の他の構成例を示す図である。
【図１４】従来の端面発光型発光ダイオードデバイスの斜視図である。
【図１５】図１４の端面発光型発光ダイオードデバイスの平面図である。
【図１６】図１４の端面発光型発光ダイオードデバイスの断面図である。
【図１７】エアーブリッジ構造をもつデバイスの一例を示す図である。
【符号の説明】
３２          基板
３４          発光ダイオード
３５          バッファ層
３６          クラッド層
３７          活性層
３８          クラッド層
３９          キャップ層
４１          上部オーミック電極
４５          絶縁膜
４６          コンタクトホール部分
４７          配線（配線電極）
４０          光出射端面
４３          ボンディングパット
３３          分離溝
【図１】
0003624987.tif 000002
【図２】
0003624987.tif 000003
【図３】
0003624987.tif 000004
【図４】
0003624987.tif 000005
【図５】
0003624987.tif 000006
【図６】
0003624987.tif 000007
【図７】
0003624987.tif 000008
【図８】
0003624987.tif 000009
【図９】
0003624987.tif 000010
【図１０】
0003624987.tif 000011
【図１１】
0003624987.tif 000012
【図１２】
0003624987.tif 000013
【図１３】
0003624987.tif 000014
【図１４】
0003624987.tif 000015
【図１５】
0003624987.tif 000016
【図１６】
0003624987.tif 000017
【図１７】
0003624987.tif 000018