(57)【要約】【課題】ＬＥＤアレイにおいて、ワイヤーボンディングのための配線パッドの数を減らすと共に、基板上に形成される配線パターンが、基板に形成された溝部と交叉する箇所を減らし、また配線パターン同士が交叉しないようにして、製品の信頼性、生産時の歩留り、生産コストの点で優れたＬＥＤアレイを提供する。【解決手段】ＬＥＤアレイ１の基板を、電気的に分離した２つの半導体ブロック１ａ，１ｂに分離する素子分離溝１０をジグザクに形成し、第１のカソード配線パッド１５とｎ側電極５とを電気的に接続する上部共通配線７の接続端子７ａが素子分離溝１０と交叉しないように構成する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流阻止層上に設けられた第１導電型の半導体層と、該半導体層表面に複数個配列した第２導電型の不純物拡散領域からなる発光部と、該発光部の共通配線電極と共通に接続する第１の共通配線パッドと、前記発光部の残余の共通配線電極と共通に接続する第２の共通配線パッドとを備えた発光素子アレイにおいて、
前記半導体層は、前記発光部が１を含む所定数置きに１を含む所定数ずつ隣接する素子グループとの間で電気的に分離するよう素子分離溝により分離されており、
前記半導体層は、前記１を含む所定数置きに前記１を含む所定数ずつ前記発光部を含む共通の第１の半導体層領域を有し、
前記第１の半導体層領域に設けられた発光部の共通配線電極は、前記素子分離溝の領域上を経由しない配線層により第１の共通配線パッドに接続され、
前記半導体層における前記第１の半導体層領域の残余の半導体層領域上の発光部の共通配線電極は前記素子分離溝の領域上を経由する配線層により第２の共通配線パッドに接続されていることを特徴とする発光素子アレイ。
【請求項２】
前記発光部は直線又は略直線状に形成され、前記素子分離溝が、前記１を含む所定数の前記発光部毎に、前記第１と前記残余の各半導体層領域に交互に分けるように矩形波状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ。
【請求項３】
前記残余の半導体層領域が、前記１を含む所定数の発光部毎に電気的に独立するように前記素子分離溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ。
【請求項４】
前記残余の半導体層領域が、前記発光部を含まない半導体層領域を有するように前記素子分離溝を形成したことを特徴とする請求項２記載の発光素子アレイ。
【請求項５】
前記素子分離溝の領域上を経由しない配線層に前記第１導電型半導体層を含むように構成したことを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ。
【請求項６】
前記第１導電型の半導体をｎ型半導体、前記第２導電型をｐ型としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の発光素子アレイ。
【請求項７】
前記発光部が、
所望の発光波長を得るためのｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（１＞ｙ＞０）と、該ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層を挟んで上層となるｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層（１＞ｚ＞ｙ＞０）と、下層となるｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層３ｃ（１＞ｘ＞ｙ＞０）とを含む少なくとも３層からなるＡｌＧａＡｓ半導体層と、
最上層として、少なくとも電極とオーミックコンタクトを形成するためのｎ型ＧａＡｓコンタクトキャップ層と
を有し、
ｐ型不純物を拡散した前記半導体拡散領域の底面が、前記ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層中に存在し、前記ｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層とその下層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層との積層界面を含む周囲領域内に、少なくとも横方向のｐｎ接合界面が存在しないように構成したことを特徴とする請求項６記載の発光素子アレイ。
【請求項８】
前記ｐ型不純物としてＺｎを用いたことを特徴とする請求項７記載の発光素子アレイ。
【請求項９】
前記発光部の一方の側に、前記第１と第２の共通配線パッドを配置し、
更に、前記発光部の他方の側に、前記発光部総数の半数の個別配線パッドを配置し、
各々の前記個別配線パッドが、隣接し且つ異なるグループに属する一対の前記発光部の前記不純物拡散領域に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の発光素子アレイ。
【請求項１０】
前記発光部の一方の側に、前記第１と第２の共通配線パッドを配置し、
更に、前記発光部の他方の側にある前記発光部を含まない半導体層領域に、前記発光部総数の半数の個別配線パッドを配置し、
各々の前記個別配線パッドが、隣接し且つ異なるグループに属する一対の前記発光部の前記不純物拡散領域に電気的に接続されていることを特徴とする請求項４記載の発光素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子アレイの構造に関し、特にそのワイヤボンド用の配線パッドの接続構造及び積層構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば発光素子アレイの場合、その構造は、複数の発光素子を等間隔に直線状に配置したものであり、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた発光素子アレイをＬＥＤアレイと称す。従来のＬＥＤアレイは、例えば、図１５及び図１６（この図は、「ＬＥＤプリンタの設計」：トリケップス誌の６０頁に開示されている）に示すような構成のものがある。
【０００３】
図１５はこのＬＥＤアレイ１００の要部断面図であり、図１６は同じくその平面図である。各図に示すように、このＬＥＤアレイ１００は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５上にＧａＡｓＰ層１０１を形成し、Ｚｎ等のｐ型不純物の選択拡散により基板内においてアレイ状に複数形成されるｐ型不純物領域１０６の発光部を配列する。各発光部のＡｌ電極１０３は、それぞれ各発光部毎に形成される個別電極であり、その一端部が発光部に電気的に接続されるように絶縁膜１０２を介してｐ型不純物領域１０６上に形成される。
【０００４】
これらのＡＬ電極１０３の各他端部は、外部ワイヤと電気的に接続するために所定の面積を有して平面状に形成されたワイヤボンド用の個別電極パッド１０７に電気的に接続されている。一方、共通電極であるＡｕＧｅＮｉ電極１０４は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０５と電気的に接続されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板の下層に、それに接して形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のＬＥＤアレイにおいては、各発光部にそれぞれ個別電極が形成されているため、発光部が高密度になると、個別電極の密度が増えることによりその電極パッドの密度も増える。このため、ワイヤボンド作業が困難になり、コストアップの要因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、これらの問題を解決すべく、発光部が高密度になっても、ワイヤボンディング密度の上昇を防ぎ、上記したワイヤボンド作業の作業性の低下を防ぐことによって、高歩留り及び低価格を維持できる光学素子アレイを提供することにある。
【０００７】
又、電極パッドと発光部を電気的に接続する配線に起因する断線等の不良を極力減らし、且つ生産コストの低減が見込める光学素子アレイを提供することにある。
【０００８】
更に、効率的に発光させることによって、比較的安価な低電流駆動ＩＣの使用が可能な光学素子アレイを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発光素子アレイは、電流阻止層上に設けられた第１導電型の半導体層と、該半導体層表面に複数個配列した第２導電型の不純物拡散領域からなる発光部と、該発光部の共通配線電極と共通に接続する第１の共通配線パッドと、前記発光部の残余の共通配線電極と共通に接続する第２の共通配線パッドとを備えた発光素子アレイにおいて、
前記半導体層は、前記発光部が１を含む所定数置きに１を含む所定数ずつ隣接する素子グループとの間で電気的に分離するよう素子分離溝により分離されており、
前記半導体層は、前記１を含む所定数置きに前記１を含む所定数ずつ前記発光部を含む共通の第１の半導体層領域を有し、
前記第１の半導体層領域に設けられた発光部の共通配線電極は、前記素子分離溝の領域上を経由しない配線層により第１の共通配線パッドに接続され、
前記半導体層における前記第１の半導体層領域の残余の半導体層領域上の発光部の共通配線電極は前記素子分離溝の領域上を経由する配線層により第２の共通配線パッドに接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発光素子アレイは、請求項１記載の発光素子アレイにおいて、
前記発光部が直線又は略直線状に形成され、前記素子分離溝が、前記１を含む所定数の前記発光部毎に、前記第１と前記残余の各半導体層領域に交互に分けるように矩形波状に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発光素子アレイは、請求項１記載の発光素子アレイにおいて、
前記残余の半導体層領域が、前記１を含む所定数の発光部毎に電気的に独立するように前記素子分離溝を形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発光素子アレイは、請求項２記載の発光素子アレイにおいて、
前記残余の半導体層領域が、前記発光部を含まない半導体層領域を有するように前記素子分離溝を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発光素子アレイは、請求項１記載の発光素子アレイにおいて、
前記素子分離溝の領域上を経由しない配線層に前記第１導電型半導体層を含むように構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発光素子アレイは、請求項１乃至５の何れかに記載の発光素子アレイにおいて、
前記第１導電型の半導体をｎ型半導体、前記第２導電型をｐ型としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発光素子アレイは、請求項６記載の発光素子アレイにおいて、
前記発光部が、
所望の発光波長を得るためのｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（１＞ｙ＞０）と、該ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層を挟んで上層となるｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層（１＞ｚ＞ｙ＞０）と、下層となるｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層３ｃ（１＞ｘ＞ｙ＞０）とを含む少なくとも３層からなるＡｌＧａＡｓ半導体層と、
最上層として、少なくとも電極とオーミックコンタクトを形成するためのｎ型ＧａＡｓコンタクトキャップ層と
を有し、
ｐ型不純物を拡散した前記半導体拡散領域の底面が、前記ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層中に存在し、前記ｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層とその下層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層との積層界面を含む周囲領域内に、少なくとも横方向のｐｎ接合界面が存在しないように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発光素子アレイは、請求項７記載の発光素子アレイにおいて、
前記ｐ型不純物としてＺｎを用いたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発光素子アレイは、請求項２記載の発光素子アレイにおいて、
前記発光部の一方の側に、前記第１と第２の共通配線パッドを配置し、更に、前記発光部の他方の側に、前記発光部総数の半数の個別配線パッドを配置し、
各々の前記個別配線パッドが、隣接し且つ異なるグループに属する一対の前記発光部の前記不純物拡散領域に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発光素子アレイは、請求項４記載の発光素子アレイにおいて、
前記発光部の一方の側に、前記第１と第２の共通配線パッドを配置し、更に、前記発光部の他方の側にある前記発光部を含まない半導体層領域に、前記発光部総数の半数の個別配線パッドを配置し、
各々の前記個別配線パッドが、隣接し且つ異なるグループに属する一対の前記発光部の前記不純物拡散領域に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の光学素子アレイによる実施の形態１のＬＥＤアレイ１の要部構成を示す平面図である。図２（ａ）は、図１中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、図２（ｂ）は、図１中の指示線２０２を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、更に図２（ｃ）は、図１中の指示線２０３を含む断面を矢印Ｂ方向からみた断面図である。
【００２０】
図２の各断面図に示すように、このＬＥＤアレイ１は、例えば半絶縁性ＧａＡｓ基板で形成された高抵抗基板２上に第１導電型に相当するｎ型半導体層３が形成されている。このｎ型半導体層３には、図１に示すように、その長手方向に沿ってエッチングによる溝形成によって矩形波状の素子分離溝１０が形成され、これによって分離された２つの半導体ブロック１ａ，１ｂの各櫛歯型突起部１ｃ、１ｄが交互に歯合するように対向して配列されている。
【００２１】
尚、半導体ブロック１ａが第１の半導体層領域に相当し、半導体ブロック１ｂが残余の半導体層領域に相当する。
【００２２】
各櫛歯型突起部１ｃ、１ｄには、長手方向に直線状に並んで半導体ブロック１ｂ側に寄った位置に、例えば固相拡散法でＺｎなどのｐ型不純物を拡散することにより、第２導電型に相当するｐ型半導体拡散領域４を形成している。一方、各櫛歯型突起部１ｃ、１ｄの、長手方向に直線状に並んで半導体ブロック１ａ側に寄った位置には、上面に形成された後述する第２層間絶縁膜１４の開口部に共通配線電極に相当するｎ側電極５がオーミックコンタクトを形成している。
【００２３】
図１の半導体ブロック１ａの櫛歯型突起部１ｃにおいて、図２（ａ）の断面図に示すように、そのｎ側電極５には、その上面に形成した第２層間絶縁膜１４の開口部を介して上部共通配線７の接続端子７ａが電気的に接続し、またそのｐ型半導体拡散領域４には、その上面に形成した第１層間絶縁膜１３の開口部を介して、個別配線パッドに相当するアノード配線パッド６の第１接続端子部６ａがオーミックコンタクトを形成している。
【００２４】
また、図１の半導体ブロック１ｂの櫛歯型突起部１ｄにおいて、図２（ｂ）の断面図に示すように、そのｎ側電極５には、その上面に形成した第２層間絶縁膜１４の開口部を介して引出し配線８の一端部８ａが電気的に接続し、またそのｐ型半導体拡散領域４には、その上面に形成した第１層間絶縁膜１３の開口部を介して、アノード配線パッド６の第２接続端子部６ｂがオーミックコンタクトを形成している。
【００２５】
各引出し配線８の他端部８ｂは、後述するように、第２層間絶縁膜１４の下層に形成されて第２のカソード配線パッド１６に繋がる下部共通配線９に、第２層間絶縁膜１４の開口部を介して電気的に接続し、上部共通配線７は、第１のカソード配線パッド１５に電気的に接続している。以後、ｐ型半導体拡散領域４を含んで、個々の発光動作にかかわる領域を特に発光部１１と称す。
【００２６】
尚、第１のカソード配線パッド１５が第１の共通配線パッドに相当し、第２のカソード配線パッド１６が第２の共通配線パッドに相当し、上部共通配線７が素子分離溝の領域上を経由しない配線層に相当し、そして引出し配線８と下部共通配線９とが素子分離溝の領域上を経由する配線層に相当する。
【００２７】
次に、ＬＥＤアレイ１の製造方法について説明する。
図３〜図７の各図は、ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明するための図である。
【００２８】
図３は、ＬＥＤアレイ１の長手方向に沿った所定位置に、ｐ型半導体拡散領域４を一列に形成した段階の製造工程図であり、同図（ａ）はその平面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）の指示線１０４を含む断面を矢印Ｃ方向からみた断面図である。先ずこの製造段階に至るまでの過程を簡単に説明する。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤアレイ１の基板として、例えば半絶縁性ＧａＡｓ基板で形成された高抵抗基板２に、ｎ型半導体層３をエピタキシャル成長させたものを使用する。このｎ型半導体層としてはｎ型のＡｌＧａＡｓ層を用いることができる。また後述するように、電極と良好なコンタクトを取るため、ｎ型半導体層３上にＧａＡｓコンタクトキャップ層１７を形成する。
【００３０】
次に、この基板上に第１層間絶縁膜（拡散マスク）１３をスパッタ法により成膜（膜厚：５００Å〜３０００Å）する。そしてホトリソグラフィ技術とエッチングによって、発光部を形成する位置に対応させて開口部１３ａを形成し、所定の方法によって、この開口部１３ａからｐ型不純物としてのＺｎをｎ型半導体層３に拡散し、ｐ型半導体拡散領域４を形成する。
【００３１】
図４及び図５は、その後の製造工程を示す図であり、各図（ａ）はその平面図を示し、同図（ｂ）は各図（ａ）の指示線１０５を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図であり、同図（ｃ）は各図（ａ）の指示線１０６を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図である。
【００３２】
図４に示すように、一列に形成されたｐ型半導体拡散領域４を交互に半導体ブロック１ａと１ｂに振り分けるように、矩形波状の素子分離溝１０を形成するため、先ず素子分離溝１０を形成する領域の拡散マスク１３を除去する。そしてこの除去した部分をエッチングし、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、深さが少なくとも高抵抗基板２にまで達し、且つＬＥＤアレイ１の長手方向に矩形波状に連なる素子分離溝１０を形成する。
【００３３】
このエッチングは、例えば過水リン酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングとし、これによって、ＬＥＤアレイ１は、電気的に絶縁された２つの半導体ブロック１ａ，１ｂに分離され、各櫛歯型突起部１ｃ、１ｄが交互に歯合するように対向して配列される。
【００３４】
次に図５に示すように、各半導体ブロック１ａ，１ｂの櫛型突起部１ｃ，１ｄの発光部１１の発光部形成領域２０ａとｎ側電極５が形成されるｎ側電極形成領域２０ｂを除いて、ＬＥＤアレイ１の平面全域に対して中間絶縁膜２０を形成する。その際、本実施の形態では、先ず中間絶縁膜２０として例えばＳｉＮ（膜厚：５００Å〜３０００Å）の絶縁膜を形成し、その後発光部形成領域２０ａ及びｎ側電極形成領域２０ｂに対してホトリソグラフィとエッチングを施してこれらの部分の絶縁膜を剥離する。尚、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、拡散マスクと中間絶縁膜２０とが１つの第１層間絶縁膜１３として示されている。
【００３５】
そして、同図に示すように、ｎ側電極形成領域２０ｂにｎ側電極５を形成する。この場合、本実施の形態では、ｎ型半導体層３の上面にｎ側電極５を蒸着し、リフトオフにより形成する。また電極材料としてＡｕ系合金を使用し、最後にオーミック接続するためのシンター処理を行う。
【００３６】
図６及び図７は、その後の製造工程を示すＬＥＤアレイ１の平面図である。図６に示すように、ｎ側電極５を形成した後、中間絶縁膜２０の上層に、アノード配線パッド６、アノード配線パッド６の第１と第２の接続端子部６ａ，６ｂ、第２のカソード配線パッド１６、第２のカソード配線パッド１６から延在する下部共通配線９、及び第１のカソード配線パッド１５を、Ａｕ系合金等の同一の材料を用いて同時にリフトオフにより形成する。
【００３７】
この時、アノード配線パッド６の第１と第２の接続端子部６ａ，６ｂが、ｐ側電極として、それぞれ中間絶縁膜２０の発光部形成領域２０ａ（図５）の開口を介してｐ型半導体拡散領域４に接し、最後にオーミック接続するためのシンター処理が行われる。
【００３８】
次に、図７に示すように、アノード配線パッド６、第１、第２のカソード配線パッド１５、１６の各パッド領域１４ａ、各ｎ側電極形成領域１４ｂ、そして櫛歯型突起部１ｄの各ｎ側電極形成領域１４ｂに対向する下部共通配線９上の接続領域１４ｃを除いて、ＬＥＤアレイ１の平面全域に対して第２層間絶縁膜１４を形成する。
【００３９】
そして最後に、前記した図１に示すように第２層間絶縁膜１４の上層に、接続領域１４ｃと櫛歯型突起部１ｄのｎ側電極形成領域１４ｂの膜開口を介して下部共通配線９と櫛歯型突起部１ｄの各ｎ側電極５とをそれぞれ電気的に接続する引出し配線８と、櫛歯型突起部１ｃのｎ側電極形成領域１４ｂとパッド領域１４ａの各膜開口を介して櫛歯型突起部１ｃの各ｎ側電極５と第１のカソード配線パッド１５とを電気的に接続する上部共通配線７とを、Ａｕ系合金等の材料を用いて同時にリフトオフにより形成する。
【００４０】
以上のようにして形成されたＬＥＤアレイ１の駆動方法について、図１の平面図を参照しながら説明する。尚、説明を容易にするため、図１に示す各発光部１１に、図の左側から順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…の発光部番号を付す。
【００４１】
上記の説明から明らかなように、発光部番号が奇数の発光部１１のカソード側のｎ側電極５は、すべて第２のカソード配線パッド１６に電気的に接続され、発光部番号が偶数の発光部１１のカソード側のｎ側電極５は、すべて第１のカソード配線パッド１５に電気的に接続されている。又、隣接する発光部１１の一対のｐ側電極（アノード側電極）に相当する第１、第２の接続端子部６ａ，６ｂは、同一のアノード配線パッド６に電気的に接続されている。
【００４２】
従って、各アノード配線パッド６と、第１又は第２カソード配線パッド１５，１６とをそれぞれ電気的に選択し、ｐ側からｎ側に順方向電流を流すことによって所望の発光部を点灯させることができる。
【００４３】
例えば、発光部番号が奇数のＤ５の発光部１１を点灯する場合、そのアノード電極に繋がるアノード配線パッド６と第２のカソード配線パッド１６を選択して順方向電流を流し、同様にして発光部番号が偶数のＤ１０の発光部１１を点灯する場合、そのアノード電極に繋がるアノード配線パッド６と第１のカソード配線パッド１５を選択して順方向電流を流せばよい。
【００４４】
以上のようにして、２つのカソード配線パッドとｎ個のアノード配線パッドによって、２ｎ個の発光部をマトリックス駆動することができる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１のＬＥＤアレイ１によれば、カソード側電極を複数のグループに分け、グループ毎に共通する配線パッドを１つ設けるようにして配線パッド数を減らすように構成する際に、素子分離溝を矩形波状にジグザクに形成することによって、この素子分離溝の凹部面を渡る配線箇所を減らすことができる。
【００４６】
一般に、蒸着によって配線パターンを溝部の傾斜面に形成する場合には、平端部よりも薄く形成されやすく、これによって断線等による不良の発生率が高くなるが、実施の形態１のＬＥＤアレイ１によれば、この不良の発生率を抑制することができる。
【００４７】
尚、以上の説明では、高抵抗基板２上に薄い半導体層３を設け、半導体層３を素子分離して電流を阻止した例を説明したが、高抵抗基板２に代えて、逆導電型の半導体基板を電流阻止層として用いることもできる。また、本発明ではこれに限らず、薄い半導体層３の下に電流阻止層として高抵抗又は逆導電型の薄層を形成してもよい。この場合は、この電流阻止薄層の下の基板の導電型及び抵抗値は問わない。
【００４８】
実施の形態２．
図８は、本発明の光学素子アレイによる実施の形態２のＬＥＤアレイ３１の要部構成を示す平面図である。図９（ａ）は、図８中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、図９（ｂ）は、図８中の指示線２０２を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、更に図９（ｃ）は、図８中の指示線２０３を含む断面を矢印Ｂ方向からみた断面図である。
【００４９】
本実施の形態２のＬＥＤアレイ３１が、前記した図１に示す実施の形態１のＬＥＤアレイ１と異なる点は、島状の半導体ブロック３３が形成されるように、素子分離溝３２を形成した点である。従って、このＬＥＤアレイ３１が、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と共通する個所には同符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００５０】
図８に示すように、ここでの素子分離溝３２は、図１に示す半導体ブロック１ｂを、素子分離溝部３２ａによって、更に複数の島状ブロック３３と長方形ブロック３４とに分離するように形成されている。
【００５１】
従って、発光部番号が奇数の発光部１１を有する島状ブロック３３は、周囲から電気的に独立しており、発光部番号が偶数の発光部１１を有する櫛歯型突起部１ｃは、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と同様に、互いに電気的に接続されている。尚、断面図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤアレイ３１のアノード配線パッド６の第２接続端子部６ｂは、素子分離溝３２の素子分離溝部３２ａに沿って形成されている。
【００５２】
このＬＥＤアレイ３１の製造過程、及び駆動方法については、上記した素子分離溝の形成条件に伴なう差異を除いて、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１と全く同様に行われるものとしてよいため、これらの説明は省略する。
【００５３】
以上のように、実施の形態２のＬＥＤアレイ３１によれば、アノード配線パッド６の下地となる長方形ブロック３４のｎ型半導体層は電気的に発光部を駆動する駆動回路から絶縁される。従って、アノード配線パッド６に配線する際に、作業誤差等によってアノード配線パッドとその下地の第１層間絶縁膜１３を突き破ってしまっても、外部回路や、他の発光部との短絡が発生することはないため、ＬＥＤアレイ製造時の歩留りを向上させることができる。
【００５４】
実施の形態３．
図１０は、本発明の光学素子アレイによる実施の形態３のＬＥＤアレイ４１の要部構成を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図である。
【００５５】
本実施の形態３のＬＥＤアレイ４１が、前記した図８に示す実施の形態２のＬＥＤアレイ３１と異なる点は、各島状ブロック３３を囲む素子分離溝４３が個々に独立した閉路となっている点である。従って、このＬＥＤアレイ４１が、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と共通する個所には同符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００５６】
図１０に示すように、このＬＥＤアレイ４１は、発光部番号が奇数の発光部１１を有する島状ブロック３３を囲む素子分離溝４３が個々に独立して形成され、また図８に示す発光部番号が偶数の発光部１１を有する櫛歯型突起部１ｃに相当する部分が、分離溝が除かれて長方形ブロック３４（図８）と連続するように形成されて格子部４２ａ（図１０）となっている。
【００５７】
従って、このＬＥＤアレイ４１では、実施の形態２のＬＥＤアレイ３１（図８）における電気的に分離した半導体ブロック１ａと長方形ブロック３４とが連続的に繋がり、これらが連続する半導体基板４２となっている。尚、断面図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤアレイ４１のアノード配線パッド６の第１接続端子部６ａは、素子分離溝４３と交叉することなく平坦面上に形成されている。
【００５８】
このＬＥＤアレイ４１の製造過程、及び駆動方法については、上記した素子分離溝の形成条件に伴なう差異を除いて、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１と全く同様に行われるものとしてよいため、これらの説明は省略する。
【００５９】
以上のように、実施の形態３のＬＥＤアレイ４１によれば、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と同様に、素子分離溝と交叉する配線箇所を減らすことができるため、厚みが減少する溝部の配線部に起因する断線等による不良の発生率を抑制することができる。
【００６０】
実施の形態４．
図１１は、本発明の光学素子アレイによる実施の形態４のＬＥＤアレイ５１の要部構成を示す平面図である。
【００６１】
本実施の形態４のＬＥＤアレイ５１が、前記した図１に示す実施の形態１のＬＥＤアレイ１と異なる点は、その長手方向に沿って形成された矩形波状の素子分離領域５２が、発光部１１を２つ毎に各半導体ブロック５１ａ，５１ｂに振り分けている点と、これに伴なって、上部共通配線５３及び下部共通配線５４のｎ側電極５との接続位置が変更されている点である。従って、このＬＥＤアレイ５１が、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と共通する個所には同符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００６２】
ｎ型半導体層３（図２参照）には、図１１に示すように、その長手方向に沿ってエッチングによる溝形成によって矩形波状の素子分離領域５２が形成されて、これによって電気的に分離された２つの半導体ブロック５１ａ，５１ｂの各櫛歯型突起部５１ｃ、５１ｄが交互に歯合するように対向して配列されている。
【００６３】
各櫛歯型突起部５１ｃ、５１ｄには、それぞれ隣接する発光部１１が２個ずつ属するように形成されており、半導体ブロック５１ａの各櫛歯型突起部５１ｃに形成された１対のｎ型電極５が共に上部共通配線５３を介して第１のカソード配線パッド１５に電気的に接続され、また半導体ブロック５１ｂの各櫛歯型突起部５１ｄに形成された１対のｎ型電極５が共に引出し配線８及び下部共通配線５４を介して第２のカソード配線パッド１６に電気的に接続されている。
【００６４】
一方、各アノード配線パッド６は、各々の第１と第２の接続端子部６ａ，６ｂが、異なる櫛歯型突起部に属して隣接する一対の発光部１１の各ｐ型半導体拡散領域４にそれぞれオーミックコンタクトするように形成されている。
【００６５】
尚、このＬＥＤアレイ５１の製造過程は、上記した素子分離溝５２、上部共通配線５３、及び下部共通配線５４の形成条件に伴なう差異を除いて、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１と全く同様に行われるものとしてよいため、これらの説明は省略する。
【００６６】
以上のようにして形成されたＬＥＤアレイ１の駆動方法について、図１１の平面図を参照しながら説明する。尚、説明を容易にするため、図１１に示す発光部１１に、図の左側から順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…の発光部番号を付す。
【００６７】
各アノード配線パッド６と、第１又は第２カソード配線パッド１５，１６とをそれぞれ電気的に選択して、ｐ側からｎ側に順方向電流を流すことによって所望の発光部を点灯させることができる。
【００６８】
例えば、発光部番号が奇数のＤ５の発光部１１を点灯する場合、そのアノード電極に繋がるアノード配線パッド６と第２のカソード配線パッド１６を選択して順方向電流を流し、同様にして発光部番号が偶数のＤ１０の発光部１１を点灯する場合、そのアノード電極に繋がるアノード配線パッド６と第１のカソード配線パッド１５を選択して順方向電流を流せばよい。
【００６９】
以上のようにして、２つのカソード配線パッドとｎ個のアノード配線パッドによって、２ｎ個の発光部をマトリックス駆動することができる。
【００７０】
以上のように、実施の形態４のＬＥＤアレイ１によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる他に、素子分離溝５２のジクザク回数が減って延べの形成距離が短くなるため、半導体微細プロセスであるフォトリソ−エッチング工程の際に、分離溝にパーティクルなどが載って、上下の半導体層ブロック同士が接続されて不良となる確率が減少するため、ＬＥＤアレイ製造時の歩留りを向上させることができる。
【００７１】
実施の形態５．
図１２は、本発明の光学素子アレイによる実施の形態５のＬＥＤアレイ６１の要部構成を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図である。
【００７２】
本実施の形態５のＬＥＤアレイ６１が、前記した図１に示す実施の形態１のＬＥＤアレイ１と異なる点は、半導体ブロック６１ａの各櫛歯型突起部６１ｃのｎ側電極５と第１のカソード配線パッド６２を電気的に接続する方法に関する点である。従って、このＬＥＤアレイ６１が、実施の形態１のＬＥＤアレイ１と共通する個所には同符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００７３】
ＬＥＤアレイ６１の共通電極６３は、例えば、前記した実施の形態１において、ｎ側電極５を形成する工程で、同時に形成される。その際に、半導体ブロック６１ａの各櫛歯型突起部６１ｃに形成するｎ側電極５は、その後に形成される下部共通配線９の近傍に至るように広く形成され、そして共通電極６３は、下部共通配線９と並列に、且つ下部共通配線９に対してｎ側電極５と反対側の近傍に形成される。
【００７４】
従って、この共通電極６３が形成される領域の中間絶縁膜２０は、ｎ側電極形成領域２０ｂ（図５）等と共に事前に剥離される。尚、図１２（ｂ）には、拡散マスクと中間絶縁膜２０とが１つの第１層間絶縁膜１３として示されている。
【００７５】
更にＬＥＤアレイ６１の第１のカソード配線パッド６２、この第１のカソード配線パッド６２から延在して、共通電極６３上に形成されるカソード共通配線６４、及び各櫛歯型突起部６１ｃのｎ側電極５上に形成される電極配線６５は、例えば、前記した実施の形態１で説明した、アノード配線パッド６や第２のカソード配線パッド１６等を形成する段階に相当する工程で、同時に形成される。
【００７６】
また、実施の形態１においては、引出し配線８（図１）を、その後の工程で形成したが、本実施の形態では、このとき同時に、下部共通配線９から延在する引出し配線部９ａとして一体的に形成することができる。
【００７７】
以上のように形成されることにより、各櫛歯型突起部６１ｃのｎ側電極５は、ｎ側電極５→ＧａＡｓコンタクトキャップ層１７→ｎ型半導体層３→ＧａＡｓコンタクトキャップ層１７→共通電極６３（Ａｕ系合金）→カソード共通配線６４→第１のカソード配線パッド６２、の経路によって第１のカソード配線パッド６２に電気的に接続している。この場合、電極配線６５、ｎ型半導体層３、共通電極６３、及びカソード共通配線６４が素子分離溝の領域上を経由しない配線層に相当する。
【００７８】
尚、ＧａＡｓコンタクトキャップ層１７は、高い不純物濃度を有し、ｎ側電極５及び共通電極６３とｎ型半導体層３との間で、オーミックコンタクトを取るために形成されている。また、ｎ側電極５及び電極配線６５は、これらが形成されない場合も、共通電極６３がｎ側電極となって動作は可能となるが、ｎ側電極５及び共通電極６３に比べて抵抗値の高いｎ型半導体層３の経路が長くなって効率が悪くなるため、バイパスの役目としてｎ側電極５及び共通電極６３を形成することが好ましい。
【００７９】
上記した以外の製造過程及び駆動方法については、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１と同様に行われるものとしてよいため、これらの説明は省略する。
【００８０】
以上のように、実施の形態５のＬＥＤアレイ６１によれば、実施の形態１のＬＥＤアレイ１のように絶縁層を介して配線が重なる構成を避けることができるため、必要な配線箇所を一度に形成できると共に、層間絶縁膜を一層減らすことができる。このため、構成が簡略化され、製造工程を減らすことができ、製造時の歩留りの向上、及び製造コストダウンに貢献できる。
【００８１】
実施の形態６．
図１３は、本発明の光学素子アレイによるＬＥＤアレイの実施の形態６の発光部の構成を示す要部断面図である。尚、同図は、本実施の形態６の発光部構成を、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１に採用した場合を想定して示し、このため共通する部分には同符号を付している。
【００８２】
ＬＥＤアレイ１の基板として、半絶縁性ＧａＡｓ基板で形成された高抵抗基板２上にｎ型半導体層３をエピタキシャル成長させたものを用いる。ｎ型半導体層３は、所望の発光波長を得るためのｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層３ａ（１＞ｙ＞０）と、その上層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３ｂ（１＞ｚ＞ｙ＞０）と、そしてその下層のｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層３ｃ（１＞ｘ＞ｙ＞０）とからなる、少なくとも３層のＡｌＧａＡｓ半導体層を有する。例えば、波長７６０ｎｍ付近の発光波長を得るにはｙ＝０．１５、ｘ＝ｚ＝０．６とする。
【００８３】
そして、その上の最上層として少なくともｐ側電極としての接続端子部６ａ、ｎ側電極５（図１）とオーミックコンタクトを形成するための半導体層であるｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層１７を形成している。
【００８４】
そして、所望の発光波長を得るためのｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層３ａ内に拡散の前面（底面）が存在するように、不純物としてＺｎを拡散したｐ型半導体拡散領域４が形成されている。電極とのオーミックコンタクトを形成するｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層１７とその下層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３ｂとの積層界面を含む周囲領域７１内に少なくとも横方向のｐｎ接合界面が存在しないように、横方向のｐｎ接合面が、例えばエッチングによって除去されている。
【００８５】
即ち、発光層であるｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層３ａのＡｌ含有率ｙより小さいＡｌ含有率を有する半導体層において、ｐｎ接合が形成されない構成とする。
【００８６】
次に、実施の形態６による発光部の製造方法について説明する。
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各図は、発光部の製造工程を説明するための図である。
【００８７】
上記したＧａＡｓコンタクトキャップ層１７を最上層とする基板上に、第１層間絶縁膜（拡散マスク）１３を形成し、図１４（ａ）に示すように発光部を形成する位置に対応させて、ホトリソグラフィ技術とエッチングによって開口部１３ａを形成する。そしてこの開口部１３ａからの選択拡散等の方法により、Ｚｎなどのｐ型半導体不純物を拡散させてｐ型半導体拡散領域４を形成する。
【００８８】
図１４（ｂ）は、この段階における指示線２０５を含む断面を矢印Ｃ方向からみた断面図である。同図に示すように、ｐ型半導体拡散領域４の底面が発光層であるｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層３ａの内に存在するように、拡散領域の深さを設定する。次に図１４（ｃ）に示すように、電極とのオーミックコンタクトを形成するｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層１７とその下層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３ｂとの積層界面を含む周囲領域７１内に少なくとも横方向のｐｎ接合界面が存在しないように、横方向のｐｎ接合面をエッチングにより除去する。
【００８９】
ここでは、第１層間絶縁膜（拡散マスク）１３の、開口部１３ａの周囲をエッチングで除去し、図１４（ｄ）に示すように、電極が形成されるコンタクト部７４を除いた除去領域７３、即ちｐ型半導体拡散領域４とその周辺部の拡散されていないｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３ｂとの境界を跨ぐ閉路状領域のｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層１７をエッチングで除去し、このエッチングの深さがｎ型ＧａＡｓコンタクトキャプ層１７の下層のｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層３ｂの上部にまで達するように設定する。
【００９０】
その後、実施の形態１で説明したように、素子分離溝１０（図１）を形成する工程に移るが、以後の工程は実施の形態１のＬＥＤアレイ１と全く同様に行われるものとしてよいため、これらの説明は省略する。
【００９１】
以上のように、実施の形態６の発光部構成によれば、従来技術で述べた構造に比べて高い発光効率が得られるので、低電流でも十分高い露光量を得ることができる。従って、低価格な低電流駆動のＩＣを採用できるため、駆動回路も含めた発光装置全体でのコストを下げることができる。
【００９２】
尚、前記した実施の形態４では、発光部が対となるように、矩形波状の素子分離溝を形成したが、これに限定されるものではなく、実施の形態２或いは３においても、島状ブロックとそうでないブロックに配置される発光部が対となるように素子分離溝を形成してもよい。
【００９３】
また、前記実施の形態５では、ｎ側電極と第１のカソード配線パッドの導通経路にｎ型半導体層を利用する例として、矩形波状の素子分離溝を形成したＬＥＤアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、実施の形態２、３のような素子分離溝が形成されたＬＥＤアレイに採用しても良い。
【００９４】
また、前記実施の形態６では、発光部構成を第１の実施の形態に採用した場合を想定して示したが、これに限定されるものではなく、前記第２〜第５の各実施の形態における発光部構成採用しても良い。
【００９５】
更に、前記各実施の形態では、第１導電型半導体にｎ型半導体を、そして第２導電型半導体にｐ型半導体を対応させて構成したが、これに限定されるものではなく、各半導体を逆特性のものとしても良いなど、種々の態様を取り得るものである。
【００９６】
また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、発光素子アレイを配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。
【００９７】
【発明の効果】
本発明の発光素子アレイによれば、素子分離溝による阻止分離溝領域をまたぐ配線層を減らすことができるので、断線等の配線不良が減って、歩留まりの優れた発光素子アレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子アレイによる実施の形態１のＬＥＤアレイ１の要部構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、（ｂ）は図１中の指示線２０２を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、更に（ｃ）は図１中の指示線２０３を含む断面を矢印Ｂ方向からみた断面図である。
【図３】ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明するための図であり、（ａ）その平面図を、（ｂ）は同図（ａ）の指示線１０４を含む断面を矢印Ｃ方向からみた断面図である。
【図４】ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明するための図であり、（ａ）はその平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の指示線１０５を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図であり、（ｃ）は（ａ）の指示線１０６を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図である。
【図５】ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明するための図であり、（ａ）はその平面図を示し、（ｂ）は（ａ）の指示線１０５を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図であり、（ｃ）は（ａ）の指示線１０６を含む断面をそれぞれ矢印Ａ方向からみた断面図である。
【図６】ＬＥＤアレイ１の製造工程を示す平面図である。
【図７】ＬＥＤアレイ１の製造工程を示す平面図である。
【図８】本発明の光学素子アレイによる実施の形態２のＬＥＤアレイ３１の要部構成を示す平面図である。
【図９】（ａ）は図８中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、（ｂ）は図８中の指示線２０２を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図であり、更に（ｃ）は、図８中の指示線２０３を含む断面を矢印Ｂ方向からみた断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の光学素子アレイによる実施の形態３のＬＥＤアレイ４１の要部構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図である。
【図１１】本発明の光学素子アレイによる実施の形態４のＬＥＤアレイ５１の要部構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の光学素子アレイによる実施の形態５のＬＥＤアレイ６１の要部構成を示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）中の指示線２０１を含む断面を矢印Ａ方向からみた断面図である。
【図１３】本発明の光学素子アレイによるＬＥＤアレイの実施の形態６の発光部の構成を示す要部断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各図は、実施の形態６の発光部の製造工程を説明するための図である。
【図１５】従来のＬＥＤアレイ１００の要部断面図である。
【図１６】従来のＬＥＤアレイ１００の要部平面図である。
【符号の説明】
１　ＬＥＤアレイ、　１ａ，１ｂ　半導体ブロック、　１ｃ，１ｄ　櫛歯型突起部、　２　高抵抗基板、　３　ｎ型半導体層、　３ａ　ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層、　３ｂ　ｎ型ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ層、　３ｃ　ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層、　４　ｐ型半導体拡散領域、　５　ｎ側電極、　６　アノード配線パッド、　６ａ　第１接続端子部、　６ｂ　第２接続端子部、　７　上部共通配線、７ａ　接続端子、　８　引出し配線、　８ａ，８ｂ　端部、　９　下部共通配線、　１０　素子分離溝、　１１　発光部、　１３　第１層間絶縁膜（拡散マスク）、　１３ａ　開口部、　１４　第２層間絶縁膜、　１４ａ　パッド領域、　１４ｂ　ｎ側電極形成領域、　１４ｃ　接続領域、　１５　第１のカソード配線パッド、　１６　第２のカソード配線パッド、　１７　ＧａＡｓコンタクトキャップ層、　２０　中間絶縁膜、　２０ａ　発光部形成領域、　２０ｂ　ｎ側電極形成領域、　２２ａ　パッド領域、　２２ｂ　ｎ側電極形成領域、　２２ｃ　接続領域、　３１　ＬＥＤアレイ、　３２　素子分離溝、　３３　島状ブロック、３４　長方形ブロック、　４１　ＬＥＤアレイ、　４２　半導体基板、　４２ａ　格子部、　４３　素子分離溝、　５１　ＬＥＤアレイ、　５１ａ，５１ｂ　半導体ブロック、　５２　素子分離領域、　５３　上部共通配線、　５４　下部共通配線、　６１　ＬＥＤアレイ、　６２　第１のカソード配線パッド、　６３共通電極、　６４　カソード共通配線、　６５　電極配線、　７１　周囲領域、　７３　除去領域、　７４　コンタクト部。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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