【手続補正書】
【提出日】平成15年8月20日(2003.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノリシックに複数個、少なくとも一列配置してなる端面発光型発光ダイオード素子アレイ構造を有する半導体発光装置において、
前記発光ダイオード素子の積層構造が、少なくとも電流狭窄部と反射斜面を有しており、前記電流狭窄部の電流が通過する領域の少なくとも一部が、前記反射斜面と空間的に重なり合うように配置され、該反射斜面により反射された光を出射端面から取り出すようになっており、かつ前記反射斜面上に絶縁膜を介して、上部電極を形成した
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
モノリシックに複数個、少なくとも一列配置してなる端面発光型発光ダイオード素子アレイ構造を有する半導体発光装置において、
前記発光ダイオード素子の積層構造が、少なくとも、電流狭窄部、半導体多重反射膜及び反射斜面を有しており、前記電流狭窄部の電流が通過する領域の少なくとも一部が、前記反射斜面及び前記半導体多重反射膜と空間的に重なり合うように配置され、該反射斜面により反射された光を出射端面から取り出すようになっており、かつ前記反射斜面上に絶縁膜を介して、上部電極を形成した
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
前記電流狭窄部は、電流が通過する領域を狭める電流狭窄構造であり、該電流狭窄構造により発光領域を所定の領域内に閉じこめて形成するようにしたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記反射斜面は、順テーパー形状であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記半導体多重反射膜は、屈折率の異なる半導体多層膜からなる多重反射層であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記屈折率の異なる半導体層は、発光層である活性層のバンドギャップよりも大きな半導体層からなり、各々の膜厚を、発光波長に対する光学的膜厚ｎ（屈折率）×ｄ（膜厚）が１／４波長になる膜厚に設定したことを特徴とする請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項７】
モノリシックに複数個、少なくとも一列配置してなる発光ダイオード素子のアレイ構造を有する半導体発光装置において、
前記発光ダイオード素子の各々は、該発光ダイオード素子の光の出射面に垂直な方向と異なる方向に発生した光を前記出射面と略垂直方向に偏向させる偏向手段を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記半導体多重反射膜は、屈折率の異なる半導体多層膜からなる多重反射層であってもよく、また、上記屈折率の異なる半導体層は、発光層である活性層のバンドギャップよりも大きな半導体層からなり、各々の膜厚を、発光波長に対する光学的膜厚ｎ（屈折率）×ｄ（膜厚）が１／４波長になる膜厚に設定したものであってもよい。
更に、別の本発明に係る半導体発光装置は、モノリシックに複数個、少なくとも一列配置してなる発光ダイオード素子のアレイ構造を有する半導体発光装置において、前記発光ダイオード素子の各々は、該発光ダイオード素子の光の出射面に垂直な方向と異なる方向に発生した光を前記出射面と略垂直方向に偏向させる偏向手段を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
すなわち、光出射端面１１０ａは、基板２００面に対して、略垂直に形成されており、かつ発光ダイオードのアレイ方向に対して平行に形成されている。また、光反射端面１１０ｂは、略４５度の斜面となっている。光反射端面１１０ｂは、例えばウエットエッチングにより形成でき、順メサ形状となるように、発光部１１０のアレイ方向を形成するようにしている。光反射端面１１０ｂを覆うように、絶縁膜２７０を形成してあり、電極配線１２０によりＰＮショートを防止する構造になっている。電極配線１２０（１２０-1〜１２０-192）は光反射端面１１０ｂが順メサ形状になるようにしてあるため、断面での段切れが発生しない構造となっている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
バッファ層２１０として、キャリア濃度１×１０17／ｃｍ3で膜厚を０．３μｍとした。電流狭窄構造は、キャリア濃度５×１０17／ｃｍ3のｎ型ＡｌＡｓ層２２０を形成し、このＡｌＡｓ層２２０の一部分を選択的に酸化することにより選択酸化層２２０-1を形成している。ＡｌＡｓ層２２０の膜厚は、約５００Åとした。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上記選択酸化層２２０-1は、Ｓｉ基板で熱酸化膜を形成する方法と基本的には同じ方法により、容易に形成できる。例えば、４３０℃程度の熱処理炉で、Ｎ2ガスをキャリアガスとして、純水の蒸気中で処理することで、容易にＡｌＡｓ層２２０のみ選択的に酸化することができ、酸化された領域２２０-1は絶縁膜となり電流の流れをブロックする構造ができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２３０は、キャリア濃度５×１０17／ｃｍ3、膜厚０．４μｍ、活性層２４０は、３×１０15〜５×１０18／ｃｍ3の膜厚０．０５〜０．３μｍのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２５０は光反射斜面２ａを形成するために、膜厚２〜４μｍとし、キャリア濃度５×１０17／ｃｍ3とした。また、ｐ型ＧａＡｓオーミック層２６０は、膜厚０．１〜０．５μｍでキャリア濃度５×１０18〜５×１０19／ｃｍ3とした。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
まず、図４に示すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板２００上に、ＭＯＣＶＤ法により連続的に、バッファ層２１０、ｎ−ＡｌＡｓ層２２０、ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２３０、活性層２４０、ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層２５０、ｐ型ＧａＡｓオーミック層２６０を形成する。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
次に、図５に示すように所望の形状に形成したレジストパターン５００をマスクとして、ＡｌＡｓ層２２０の上までエッチング除去する。例えば、この時のエッチングは、Η2Ο2とΗ3ΡΟ4などの混合液を用いることで、図５に示したように順テーパー状の斜面６００が形成される。本実施形態では、この順テーパー状斜面が光反射斜面３００になるわけである。この場合、図２で示したように１１０ｂ部が順テーパー状になるように、発光部アレイの方向と基板２００の結晶面方位を合わせる必要がある。具体的には、図１に示したように、アレイ方向を結晶軸〈０１￣１〉と〈０￣１１〉に平行になるようにとる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
次に、電流狭窄構造を形成するために、光反射斜面に対応する側６００をＳｉＮ膜２７０で覆い、光出射端面側１１０ａ部側はＳｉＮ膜２７０を除去した構造を形成したあと、上述したような水蒸気雰囲気の４３０℃程度の熱処理炉で、一定時間処理することで、酸化領域２２０-1と非酸化領域２２０-2を形成する（図６参照）。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
さらに、上部電極２８０とオーミック層２６０との電気的接続エリアをとるために、前記選択酸化時の保護膜として用いた絶縁膜ＳｉＮ膜２７０の、オーミック層２６０の上の部分を、ＣＦ4／Ｏ2ガスを用いたドライエッチングにより除去する。その後、上部電極２８０として、Ｔｉ／Ｐｔ／Αｕなどをリフトオフ法などにより形成する。さらにその後、光取り出し効率を上げるための、Ｃｌ2／ＢＣｌ3などの混合ガスを用いたドライエッチングにより、略垂直な光出射端面１１０ａを形成する（図７参照）。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
次に、より取り出し効率をよくするために、ＳｉＮ膜３３０をＣＶＤ法などにより所望の屈折率で、かつ膜厚になるように成膜条件を選んで、光出射端面１１０ａを覆うように形成する。その後、ドライバＩＣとの接続をとるために、上部電極２８０上のＳｉＮ膜３３０の一部を除去する。さらに、基板２００の下側を従来と同様な方法で研磨し、所定の基板厚みにしたあと、ΑｕＧｅＮｉ／Ａｕなどを全面に蒸着し、４００℃前後の温度で熱処理して、Ｎ側電極２９０のオーミックをとる（図８参照）。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
その後、ダイシングを行うことで、発光ダイオードアレイチップ１００を形成する（図示せず。）
以上説明したように、第１の実施形態に係る発光ダイオードアレイ１００は、発光ダイオード素子の積層構造が、少なくとも電流狭窄部と反射斜面１１０ｂを有しており、電流狭窄部の電流が通過する領域の少なくとも一部が、反射斜面１１０ｂと空間的に重なり合うように配置され、反射斜面１１０ｂにより反射された光を出射端面１１０ａから取り出すようになっており、かつ反射斜面１１０ｂ上に絶縁膜を介して、上部電極２８０を形成したので、電流狭窄構造を設けたことにより、発光部領域が電流狭窄構造で形成された電流が流れる活性層部になるため、注入電流に対して発光部１１０である活性層２４０での注入電流密度を従来構造よりも増加させることができる。そのため、キャリア密度の上昇により、電子とホールの再結合確率が増加でき、その結果として内部発光効率を増加させることができる。すなわち、注入電流に対する光出力の勾配を急峻にすることができ、数ミリアンペアという微少な注入電流でも高出力の発光出力を得ることができる。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
また、光反射斜面として、順メサ斜面を用いた構造にしたために、斜面の角度は略４５度となる。この程度の角度の斜面の場合には、上部電極２８０として、例えば約１μｍ〜２μｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を該斜面上に絶縁膜を介して形成し、電気的接続をとる構造にしても、斜面での断切れ等の不良は発生しないという特長がある。実際に、順メサをウエットエッチングにより行った場合には、例えばエッチングの深さが５μｍ程度でもＡｌの配線電極は断線しないという結果を確認している。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１００  発光ダイオードアレイチップ、１１０  発光部、１１０-1〜１１０-192  各発光部、１２０  電極配線、１２０-1〜１２０-192  各電極配線、１３０-1〜１３０-192  接続電極、１１０ａ  光出射端面、１１０ｂ  光反射端面、２００  ＧａＡｓ基板、２１０  ｎ型ＧａＡｓバッファ層、２２０-1  選択酸化層、２２０-2  非酸化層ｎ型ＡｌＡｓ層、２３０  ｎ型Αｌ0.4Ｇａ0.6ΑＳクラッド層、２４０  ｐ型Αｌ0.15Ｇａ0.85Αｓ活性層、２５０  ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Αｓクラッド層（上部クラッド層）、２６０  ｐ型ＧａＡｓオーミック層、２８０  上部電極、３４０  多重反射膜


【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
1999046016.tif 000001
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
1999046016.tif 000002
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
1999046016.tif 000003
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
1999046016.tif 000004