(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とをこの順に積層して設けられ、一列状に並べられた複数の島状半導体層と、
前記基板上に設けられ、ワイヤーボンディングによって外部回路と接続するためのワイヤーボンディング領域を有するとともに、前記各島状半導体層における前記逆導電型半導体層に接続された複数の個別電極と、
前記基板上に設けられ、前記島状半導体層の配列方向に沿って延びた配線と、
前記基板上に設けられ、一端部が前記各島状半導体層における前記一導電型半導体層に接続されるとともに、他端部が前記配線に共通に接続された複数の共通電極と、
を備えたＬＥＤアレイにおいて、
前記ワイヤーボンディング領域が、前記島状半導体層と前記配線との間に配置されるとともに、
前記ワイヤーボンディング領域と前記配線との間に、前記島状半導体層における前記一導電型半導体層と同じプロセスで形成された一導電型半導体層のみからなり、前記配線よりも厚みの厚い凸状部を設けたことを特徴とする、ＬＥＤアレイ。
【請求項２】
前記凸状部が絶縁膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ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ＬＥＤアレイに関し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源などに用いられるＬＥＤアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のＬＥＤアレイを図４および図５に示す。図４は断面図、図５は平面図である。図４および図５において、２１は半導体基板、２２は一導電型半導体層、２３は逆導電型半導体層、２４は個別電極、２５は共通電極、２５ａ、２５ｂは共通電極を接続する配線である。
【０００３】
半導体基板２１上に、一導電型半導体層２２と逆導電型半導体層２３を設けると共に、この一導電型半導体層２２の露出部Ｒに共通電極２５を接続して設け、逆導電型半導体層２３に個別電極２４を接続して設けている。なお、図４において、２６は窒化シリコン膜などから成る保護膜である。
【０００４】
共通電極２５は、図４に示すように、隣接する島状半導体層２２、２３ごとに異なる群に属するように二群に分けて配線２５ａ、２５ｂによって接続され、隣接する島状半導体層２２、２３が同じ個別電極２４に接続されている。
【０００５】
このようなＬＥＤアレイでは、個別電極２４と共通電極２５が接続され配線２５ａ、２５ｂの組み合わせを選択して電流を流すことによって、各発光ダイオードを選択的に発光させることができる。
【０００６】
このようなＬＥＤアレイでは、図６に示すように、ダイシング等の方法でチップ状に切断した後、切断したチップを実装用基板３０に搭載し、ワイヤーボンディング２８などで外部回路３１と接続している。実装用基板３０上にレンズ２９を設置し、ＬＥＤヘッドとして組み立てる。このＬＥＤヘッドはＬＥＤアレイによって発光した光を実装用基板３０上部のレンズ２９によって集光して、感光体ドラムへ結像する役目を果たす。
【０００７】
このようなＬＥＤヘッドでは、ワイヤーボンディング２８による反射により、画質が低下するという問題がある。このため、ワイヤーボンディング２８のボール２８ａを小さくしたり、ワイヤー２８のループを低くするといった手法を用いて画質の低下を防いでいる。なお、ボール形状を小さくするためには、ワイヤーボンディンディングを２箇所行う場合において、後から（２回目）に行うようにすればよい。
【０００８】
ところが、ワイヤー２８のループを低くすれば、ワイヤー２８が共通電極２５（２５ａ）に接触する。そのために共通電極２５（２５ａ）上に絶縁膜（不図示）を形成するが、この絶縁膜の絶縁不良によって短絡が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、ワイヤーと共通電極が物理的に接触することを防止することによって、共通電極上の絶縁膜に絶縁不良を生じても、この部分でショートすることを防止することを可能にし、ワイヤーボンディングによる反射により、画質を低下させるという問題を解消したＬＥＤアレイを提供することを目的とする。
【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ＬＥＤアレイは、基板と、前記基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とをこの順に積層して設けられ、一列状に並べられた複数の島状半導体層と、前記基板上に設けられ、ワイヤーボンディングによって外部回路と接続するためのワイヤーボンディング領域を有するとともに、前記各島状半導体層における前記逆導電型半導体層に接続された複数の個別電極と、前記基板上に設けられ、前記島状半導体層の配列方向に沿って延びた配線と、前記基板上に設けられ、一端部が前記各島状半導体層における前記一導電型半導体層に接続されるとともに、他端部が前記配線に共通に接続された複数の共通電極と、を備えたＬＥＤアレイにおいて、前記ワイヤーボンディング領域が、前記島状半導体層と前記配線との間に配置されるとともに、前記ワイヤーボンディング領域と前記配線との間に、前記島状半導体層における前記一導電型半導体層と同じプロセスで形成された一導電型半導体層のみからなり、前記配線よりも厚みの厚い凸状部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、このＬＥＤアレイでは、前記凸状部が絶縁膜で被覆されていることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明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ＬＥＤアレイの一実施形態を示す断面図、図２は平面図、図３はワイヤーボンディング後の図１のａ部の拡大図である。
【００１４】
図１および図２において、１は基板、２（２ａ、２ｂ、２ｃ）は一導電型半導体層、３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は逆導電型半導体層、４は個別電極、５は共通電極、５ａ、５ｂは共通電極５を接続する配線、６は絶縁膜である。
【００１５】
基板１はシリコン（Ｓｉ）などの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ2Ｏ3）などの単結晶絶縁基板から成る。単結晶半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。サファイアの場合、Ｃ面基板が好適に用いられる。
【００１６】
一導電型半導体層２は、バッファ層２ａ、オーミックコンタクト層２ｂ、電子の注入層２ｃで構成される。バッファ層２ａは２〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２ｂは０．１〜１．０μｍ程度の厚みに形成され、電子の注入層２ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。バッファ層２ａとオーミックコンタクト層２ｂはガリウム砒素などで形成され、電子の注入層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などで形成される。オーミックコンタクト層２ｂはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、電子の注入層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有する。また、このとき電子注入層２ｃのＡｌの組成ｘはｘ＝０．２４〜０．５程度にする。バッファ層２ａは基板１と半導体層との格子定数の不整合に基づくミスフィット転位を防止するために設けるものであり、半導体不純物を含有させる必要はない。
【００１７】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、クラッド層３ｂ、および第２のオーミックコンタクト層３ｃで構成される。発光層３ａとクラッド層３ｂは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層３ｃは０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成される。第２のオーミックコンタクト層３ｃはガリウム砒素などから成る。
【００１８】
発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）との混晶比を異ならしめる。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、第２のオーミックコンタクト層３ｃは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を１×１０19〜１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有する。
【００１９】
絶縁膜６（６ａ、６ｂ）は窒化シリコンなどから成り、厚み３０００〜５０００Å程度に形成される。また、個別電極４と共通電極５は金／クロム（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ｃｒ）などから成り、厚み１μｍ程度に形成される。
【００２０】
この共通電極５は、基板１の端部近傍で配線５ａ、５ｂによって接続されている。
【００２１】
本発明のＬＥＤアレイでは、図２に示すように、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３から成る島状半導体層２、３を基板１上に一列状に並べて、隣接する島状半導体層２、３毎に同じ個別電極４に接続し、同じ個別電極４に接続された下の一導電型半導体層２が異なる共通電極５に接続されるように二群に分けて接続される。個別電極４を選択して電流を流すことによってページプリンタ用感光ドラムの露光用光源として用いられる。
【００２２】
前記個別電極４と配線５ａ、５ｂとの間には、この配線５ａ、５ｂよりも厚みの厚い凸状部７が設けられている。この凸状部７は例えば一導電型半導体層２で形成される。また、この凸状部７は例えば絶縁膜６ｂで被覆されている。このように、個別電極４と配線５ａ、５ｂとの間に凸状部７を形成すると、ワイヤーボンディングを行なう際、ワイヤーと共通電極が物理的に接触することを防止できる。その結果、ワイヤーのループを小さくでき、ワイヤーによる反射で画質が低下することを防止できる。
【００２３】
次に、上述のようなＬＥＤアレイの製造方法を説明する。まず、単結晶基板１上に、一導電型半導体層２、逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法などで順次積層して形成する。
【００２４】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Åの厚みにアモルファス状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を７００〜９００℃に上げて所望厚みの半導体層２、３を形成する。
【００２５】
この場合、原料ガスとしてはＴＭＧ（（ＣＨ3）3Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ）、アルシン（ＡｓＨ3）、ＴＭＡ（（ＣＨ3）3Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ）などが用いられ、導電型を制御するためのガスとしては、シラン（ＳｉＨ4）、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）、ＴＭＺ（（ＣＨ3）3Ｚｎ）などが用いられ、キャリアガスとしては、Ｈ2などが用いられる。
【００２６】
次に、隣接する素子同志が電気的に分離されるように、半導体層２、３が島状にパターニングされる。このエッチングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングやＣＣｌ2Ｆ2ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
【００２７】
この際、共通電極５を接続する配線５ａ、５ｂと個別電極４の間にも、島状の半導体層７を残して凸状部７を形成する。
【００２８】
次に、一導電型半導体層２の一端部側の一部が露出するようにエッチングする。さらに、半導体層３ｃの表面の一部をエッチングする。それぞれのエッチングも硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングやＣＣｌ2Ｆ2ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。
【００２９】
次に、プラズマＣＶＤ法で、シランガス（ＳｉＨ4）とアンモニアガス（ＮＨ3）を用いて窒化シリコンから成る絶縁膜を形成してパターニングする。この際に、共通電極配線と個別電極の間の島状の半導体層はこの絶縁膜に覆われてしまうため、ＬＥＤの特性には影響を与えない。
【００３０】
次に、ＡｕＧｅなどを蒸着法やスパッタリング法で形成して電極をパターニングし、ＰＶＤ、ＣＶＤ、塗布またはゾル−ゲルなどの手段を用いて保護層を形成する。
【００３１】
その後、ＬＥＤアレイをダイシング等の方法で、チップ状に切断した後、切断したチップを実装用基板に配置し、ワイヤーボンディングなどで外部回路と接続する。この際、共通電極配線と個別電極の間に残した島状の半導体層によって、ワイヤーが持ち上がり、ワイヤーが共通電極配線にかかることを防止する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るＬＥＤアレイでは、基板上に形成した一導電型半導体層と逆導電型半導体層に電極を接続して設けるとともに、この電極を接続する配線を基板の端部近傍に設け、さらにこの電極と配線との間に凸状部を設けたことから、ワイヤーボンディングを行なう際、ワイヤーと共通電極が物理的に接触することを防止できる。その結果、ワイヤーのループを小さくでき、ワイヤーによる反射で画質が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＬＥＤアレイの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤアレイの一実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤアレイの使用方法を示す図である。
【図４】従来のＬＥＤアレイを示す断面図である。
【図５】従来のＬＥＤアレイを示す平面図である。
【図６】従来のＬＥＤアレイの使用方法を示す図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・一導電型半導体層、３・・・逆導電型半導体層、４・・・個別電極、５・・・共通電極、６・・・絶縁膜、７・・・凸状部、８・・・ワイヤーボンディング、９・・・レンズ
【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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