(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に一導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層上に、この一導電型を呈する半導体層の長さ方向の一端部側が露出するように逆導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層の露出部に第二の電極を接続して設けると共に、前記逆導電型を呈する半導体層の長さ方向の他の端部側に第一の電極を接続して設けた半導体発光素子において、前記第一の電極を前記逆導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続すると共に、前記第二の電極を前記一導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続し、前記一導電型を呈する半導体層と第二の電極との接続部と、前記逆導電型を呈する半導体層と第一の電極との接続部との間隔を前記一導電型を呈する半導体層および逆導電型を呈する半導体層の幅よりも小さくしたことを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子に関し、特にページプリンタ用感光ドラムの除電用発光ダイオードアレイなどに用いられる半導体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来の半導体発光素子を図５及び図６に基づいて説明する。図５は従来の半導体発光素子を用いた発光ダイオードアレイを示す図であり、図６は図５のＡ−Ａ断面図である。図５及び図６においては、１１は半導体基板、１２は島状半導体層、１３は島状半導体層２上に形成された保護膜、１４は島状半導体層１２に接続して形成された個別電極、１５は半導体基板１１の裏面側に形成された共通電極である。
【０００３】
半導体基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板などから成り、一導電型を呈する。島状半導体層１２はガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などの化合物半導体層などから成り、一導電型を呈する半導体層１２ａと逆導電型を呈する半導体層１２ｂから成る。一導電型を呈する半導体層１２ａと逆導電型を呈する半導体層１２ｂの界面部分で半導体接合部が形成され、発光部となる。島状半導体層１２上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ  ）や酸化シリコン（ＳｉＯ２  ）などから成る保護膜１３が形成される。保護膜１３上には、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの個別電極１４が形成され、保護膜１３に設けられたスルーホールを介して逆導電型を呈する半導体層１２ｂと接続される。また、半導体基板１１の裏面側のほぼ全面には金（Ａｕ）やクロム（Ｃｒ）などから成る共通電極１５が形成されている。
【０００４】
以上のように構成された半導体発光素子では、個別電極１４から共通電極１５に向けて順方向に電流を流すと一導電型を呈する半導体層１２ａに電子が注入され、逆導電型を呈する半導体層１２ｂには正孔が注入される。これらの少数キャリアの一部が多数キャリアと発光再結合することによって光を生じる。また、例えばページプリンタ用感光ドラムの除電用光源として用いる場合、半導体基板１１上に、島状半導体層１２と個別電極１４から主として構成される半導体発光素子を列状に多数形成して発光ダイオードアレイとし、多数の半導体発光素子の個別電極１５に選択的に電流を流すことによって、多数の半導体発光素子を選択的に発光させる。
【０００５】
ところが、上述のような従来の半導体発光素子では、半導体基板１１の表面側に個別電極１４が形成されると共に、半導体基板１１の裏面側に共通電極１５が形成されることから、個別電極１４と共通電極１５を別々の工程で形成して、別々の工程でパターニングしなければならず、電極１４、１５の形成工程が煩雑であるという問題があった。また、半導体基板１１の表裏両面に電極１４、１５があると、ワイヤボンディング法などで外部回路と接続する場合に、接続作業が困難であるという問題もあった。
【０００６】
そこで本願発明者等は、特願平７−１９２８５７号において、図７に示すように、半導体基板１１上の一導電型を呈する半導体層１２ａを逆導電型を呈する半導体層１２ｂよりも大きく形成し、一導電型を呈する半導体層１２ａの露出部分に共通電極１５を接続して設けることを提案した。このように半導体基板１１上に共通電極１５を設けると、半導体基板１１の同じ側に電極１４、１５が位置することから、電極１４、１５の形成工程が一工程となり、外部回路との接続作業も容易になる。
【０００７】
また、特願平７−３４０１２７号において、島状半導体層１２を高密度化した場合に、この島状半導体層１２と個別電極１４および共通電極１５との接続部が小面積になって発光強度が減少したり、駆動電圧を大きくしなければならないことを解消するために、図８に示すように、一導電型を呈する半導体層１２ａおよび逆導電型を呈する半導体層１２ｂの所定の発光部を除いたほぼ全面を個別電極１４と共通電極１５で被覆することを提案した。なお、一導電型を呈する半導体層１２ａと共通電極１５は保護膜１３に形成したスルーホール１７ｂ部分で接続されており、逆導電型を呈する半導体層１２ｂと個別電極１４は保護膜１３に形成したスルーホール１７ａ部分で接続されている。
【０００８】
ところが、この従来の半導体発光素子では、一導電型を呈する半導体層１２ａと共通電極１５との接続部１７ｂと、逆導電型を呈する半導体層１２ｂと個別電極１４との接続部１７ａの間隔ｃが大きく、発光部内における電流の流れのパターンが不均一になって発光部の発光パターンが不均一になり、半導体発光素子に発光バラツキを生じるという問題があった。すなわち、接続部１７ａと接続部１７ｂの間隔が大きいと、図７に示すように、個別電極１４から共通電極１５への島状半導体層１２内における電流の流れが、不均一になり、例えば図７中の線ａに示すように半導体層２２の略中央部を電流が流れたり、図７中の線ｂに示すように半導体層２２の端部を電流が流れたりする。例えば図７中の線ａのように半導体層２２のほぼ中央部を電流がよく流れる場合は、図９（ａ）に示すように発光部の中央部の発光強度が小さくなり、図７中の線ｂのように半導体層２２の端部を電流がよく流れる場合は、図９（ｂ）に示すように発光部の端部側の発光強度が強くなる。
【０００９】
また、半導体発光素子を発光させる際の駆動電圧を低下させるために、島状半導体層１２を不必要に大きくしており、半導体基板１１が大型化するという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光素子では、半導体基板上に一導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層上に、この一導電型を呈する半導体層の長さ方向の一端部側が露出するように逆導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層の露出部に第二の電極を接続して設けると共に、前記逆導電型を呈する半導体層の長さ方向の他の端部側に第一の電極を接続して設けた半導体発光素子において、前記第一の電極を前記逆導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続すると共に、前記第二の電極を前記一導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続し、前記一導電型を呈する半導体層と第二の電極との接続部と、前記逆導電型を呈する半導体層と第一の電極との接続部との間隔を前記一導電型を呈する半導体層および逆導電型を呈する半導体層の幅よりも小さくした。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光素子では、半導体基板上に一導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層上に、この一導電型を呈する半導体層の一部が露出するように逆導電型を呈する半導体層を設け、この一導電型を呈する半導体層に第一の電極を接続して設けると共に、前記逆導電型を呈する半導体層に第二の電極を接続して設けた半導体発光素子において、前記一導電型を呈する半導体層と第一の電極との接続部と、前記逆導電型を呈する半導体層と第二の電極との接続部との間隔を前記半導体層の幅よりも小さくした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る半導体発光素子の一実施形態を示す図であり、図２は図１中のＡ−Ａ線断面図である。図１及び図２において、１は半導体基板、２は一導電型を呈する半導体層２ａと逆導電型を呈する半導体層２ｂとで構成される島状半導体層、３は島状半導体層２上に形成された保護膜、４は逆導電型を呈する半導体層２ｂに接続して形成された第一の電極、５は一導電型を呈する半導体層２ａに接続して形成された第二の電極である。
【００１３】
半導体基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板などから成る。
【００１４】
島状半導体層２は一導電型を呈する半導体層２ａと逆導電型を呈する半導体層２ｂから成る。一導電型を呈する半導体層２ａは、例えばガリウム砒素などから成るバッファ層２１ａ、ガリウム砒素などから成るオーミックコンタクト層２２ａ、アルミニウムガリウム砒素などから成るクラッド層２３ａなどから成る。逆導電型を呈する半導体層２ｂは、アルミニウムの混晶比の小さいアルミニウムガリウム砒素などから成る発光層２１ｂ、アルミニウムの混晶比の大きいアルミニウムガリウム砒素などから成るクラッド層２２ｂ、ガリウム砒素などから成るオーミックコンタクト層２３ｂなどから成る。一導電型を呈する半導体層２ａ（２３ａ）と逆導電型を呈する半導体層２ｂ（２１ｂ）の界面部分で半導体接合部が形成され、発光部となる。
【００１５】
この島状半導体層２はＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法で形成される。すなわち、半導体基板１の自然酸化膜を８００〜１０００℃の高温で除去し、４５０℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素をＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法で０．１〜２μｍ程度の厚みに成長させた後、５００〜７００℃まで昇温して再結晶化し、ガリウム砒素単結晶を成長させる（二段階成長法）。原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ３  ）３  Ｇａ）やアルシン（ＡｓＨ３  ）などが用いられる。次に、温度サイクル法などのポストアニールを行う。アルミニウムガリウム砒素層を形成する場合は、トリメチルガリウムやアルシンに加えて、アルミニウムの原料としてトリメチルアルミニウムなどが用いられる。一導電型を呈する半導体層２ａは、Ｚｎ、Ｃｄなどの不純物を１×１０１６〜１０２０ａｔｍ・ｃｍ−３程度含有し、逆導電型を呈する半導体層２ｂはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｓｉなどの不純物を１×１０１６〜１０１９ａｔｍ・ｃｍ−３程度含有する。
【００１６】
このような島状半導体層２は、半導体基板１上の全面若しくは一部に一導電型を呈する半導体層２ａと逆導電型を呈する半導体層２ｂを形成して、島状にエッチングし、さらに一導電型を呈する半導体層２ａの一部が露出するように、逆導電型を呈する半導体層をエッチングすることによって形成される。
【００１７】
島状半導体層２上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ  ）や酸化シリコン（ＳｉＯ２  ）などから成る保護膜３が形成される。この保護膜３はプラズマＣＶＤ法などで厚み０．１〜１μｍ程度に形成される。
【００１８】
一導電型を呈する半導体層２ａの長さ方向の一端部側が露出するように逆導電型を呈する半導体層２ｂが設けられており、この一導電型を呈する半導体層２ａの長さ方向の一端部側には保護膜３のスルーホールを介して第二の電極５が接続され、逆導電型を呈する半導体層２ｂの長さ方向の他の端部側には保護膜に形成されたスルーホールを介して第一の電極４が接続される。この場合、図３に示すように、一導電型を呈する半導体層２ａと第二の電極５との接続部７ａと逆導電型を呈する半導体層２ｂと第一の電極４との接続部７ｂとの間隔ｃは島状半導体層２（２ａ、２ｂ）の幅ｄよりも小さく設定する。すなわち、一導電型を呈する半導体層２ａと第二の電極５との接続部７ａと逆導電型を呈する半導体層２ｂと第一の電極４との接続部７ｂとの間隔ｃを島状半導体層２（２ａ、２ｂ）の幅ｄ以下に設定すると、島状半導体層２（２ａ、２ｂ）内の抵抗のバラツキが殆ど問題にならなくなり、接続部７ａと接続部７ｂとの間の電流の流れが均一になって、発光部内での発光バラツキがなくなる。この接続部７ａと接続部７ｂとの間隔は、例えば６００ｄｐｉの印刷を行う場合、島状半導体層２（２ａ、２ｂ）の幅ｄはｄ≦２５μｍとなり、接続部７ａと接続部７ｂとの間隔を２５μｍ以下に設定する。また、３００ｄｐｉの印刷を行う場合、島状半導体層２（２ａ、２ｂ）の幅ｄはｄ≦５０μｍとなり、接続部７ａと接続部７ｂとの間隔は５０μｍ以下に設定する。
【００１９】
なお、第一の電極４及び第二の電極５は、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）などで形成され、真空蒸着法や電子ビーム蒸着法などで形成される。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体発光素子によれば、第一の電極を前記逆導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続すると共に、前記第二の電極を前記一導電型を呈する半導体層の幅方向のほぼ全長にわたって接続し、前記一導電型を呈する半導体層と第二の電極との接続部と、前記逆導電型を呈する半導体層と第一の電極との接続部との間隔を前記一導電型を呈する半導体層および逆導電型を呈する半導体層の幅よりも小さくしたことから、半導体層内の抵抗のバラツキが殆ど問題にならなくなり、第一の電極の接続部と第二の電極の接続部との間の電流の流れが均一になって、発光部内での発光バラツキがなくなる。また付随的な効果として、光プリンタヘッドなどを形成する場合に、レンズとの調整が容易になるという効果もある。
【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実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光素子の発光部を拡大して示す図である。
【図４】本発明に係る半導体発光素子の発光パターンを示す図である。
【図５】従来の半導体発光素子を示す図である
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】従来の他の半導体発光素子を示す断面図である。
【図８】従来の他の半導体発光素子を示す平面図である。
【図９】従来の半導体発光素子における発光パターンを示す図である。
【符号の説明】
１・・・半導体基板、２・・・島状半導体層、３・・・保護膜、４・・・第一の電極、５・・・第二の電極
【図１】
0003554103.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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