(57)【要約】【課題】電極配線の断線が起こり難く、更に発光部からの光が電極配線で反射され難い構造の発光ダイオードアレイを提供する。【解決手段】発光ダイオードアレイ１は、基板上に積層される半導体層と、半導体層をエッチングすることにより形成され、一方向に配列される複数の発光部４と、発光部４の上部から延び出し、前記エッチングによって形成されて前記一方向と平行な方向に延びる溝１０を横切り、溝１０の外へと引き出される複数の電極６と、を備える。複数の電極６の各々は、発光部４に形成される発光部側電極部６１と、溝１０の横に形成される電極パッド部６３と、発光部側電極部６１と電極パッド部６３とを接続する配線部６２と、から成り、配線部６２は、溝１０の外へと引き出される側の段差の肩１３部において、配線の太さが他に比べて太くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層される半導体層と、
前記半導体層をエッチングすることにより形成され、一方向に配列される複数の発光部と、
前記発光部の上部から延び出し、前記エッチングによって形成されて前記一方向と平行な方向に延びる溝を横切り、前記溝の外へと引き出される複数の電極と、
を備える発光ダイオードアレイであって、
前記複数の電極の各々は、前記発光部に形成される発光部側電極部と、前記溝の横に形成される電極パッド部と、前記発光部側電極部と前記電極パッド部とを接続する配線部と、から成り、
前記配線部は、前記溝の外へと引き出される側の段差の肩部において、配線の太さが他に比べて太くなっていることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
【請求項２】
前記配線部は、前記肩部において、前記一方向と略平行な方向に配線幅が太くなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードアレイ。
【請求項３】
前記配線部が前記発光部から出射される光を反射しにくいように、前記配線幅が太くされることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードアレイ。
【請求項４】
前記発光部からの光は、前記発光部の前記一方向と直交する側面側から漏れ出しやすくなっており、
前記配線幅の太い部分が、その配線と接続される前記発光部の中央寄りとなっていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードアレイ。
【請求項５】
前記エッチングはメサエッチングであって、前記溝の側面は、メサエッチングによって形成される順メサ面から成ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光ダイオードアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）プリンタ等に用いられる発光ダイオードアレイに関し、より詳細には、発光ダイオードアレイが備える電極配線の断線を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＬＥＤプリンタのヘッド部分における光書き込み用の光源として、発光ダイオードアレイが用いられる。発光ダイオードアレイは、例えば特許文献１に示されるように、基板表面に形成した半導体層をエッチングすることによって複数の発光部が形成される。
【０００３】
図４は、従来の発光ダイオードアレイの一部を示す概略平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖに沿った概略断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩに沿った概略断面図である。図４に示すように、従来の発光ダイオード１００においては、半導体層をエッチングすることによって形成された複数の発光部１０１が、一定の間隔を持って一方向（図４のＸ方向）に配列されている。また、複数の発光部１０１のそれぞれに対して、発光部１０１の上部から延び出し、エッチングによって形成されてＸ方向に延びる溝１０３を横切り、溝１０３の外へと引き出される電極１０２が形成されている。
【０００４】
半導体層を形成するセン亜鉛鉱型のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶にあっては、ケミカルエッチングの速度やへき開方向に異方性が強く存在する。このために、使用する結晶面の選択次第で選択的なエッチングが行える。発光ダイオードアレイ１００においては、発光部１０１同士が対向する側面は図５に示すような逆メサ面１０４となるように、また、電極１０２が通る側面は図６に示すような順メサ面１０５、１０６となるようにエッチングが行われる。このように構成した場合、電極１０２は、角度の急激な変化が少ない順メサ面１０５、１０６を通るために断線が少なくなる。
【０００５】
ところで、図４に示すように、発光部１０１上の電極パターン１０２ａは平面視略Ｈ字形状に形成される。発光部１０１上に形成される電極パターン１０２ａがこのような形状とされるのは、光を取り出すための光取り出し窓１０７を形成する必要があり、更には、逆メサ面１０４が形成される側面においては電極が形成し難いためである。
【０００６】
発光部１０１上に形成される電極パターン１０２ａが上述のように形成されるために、発光部１０１が発光した際に、逆メサ面１０４が形成される側面側（この部分には電極がない）から光が漏れ出しやすい。そして、漏れ出した光は、電極１０２にあたると反射される。このような反射は、発光部１０１と対向する順メサ面１０６に形成される部分において起こり易い。発光部１０１からの光が電極１０２で反射され易い構成の発光ダイオードアレイを用いたＬＥＤプリンタにおいては、印字品質が劣化して問題となる。このために、電極１０２のうち、溝１０３を横切る部分においては、その配線幅をなるべく細くする必要がある。
【０００７】
しかしながら、電極配線が溝１０３の外へと引き出される側の段差の肩部１０８においては、製造時に形成される電極１０２の厚みが薄くなる傾向がある。このため、電極１０２の配線幅を細くすると、メサ面１０６に電極１０２を形成する構成としているにもかかわらず、段差の肩部１０８で断線が発生しやすいといった問題が生じていた。
【特許文献１】特公平０３−６３８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の点を鑑みて、本発明の目的は、電極配線の断線が起こり難く、更に発光部からの光が電極配線で反射され難い構造の発光ダイオードアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、基板上に積層される半導体層と、前記半導体層をエッチングすることにより形成され、一方向に配列される複数の発光部と、前記発光部の上部から延び出し、前記エッチングによって形成されて前記一方向と平行な方向に延びる溝を横切り、前記溝の外へと引き出される複数の電極と、を備える発光ダイオードアレイであって、前記複数の電極の各々は、前記発光部に形成される発光部側電極部と、前記溝の横に形成される電極パッド部と、前記発光部側電極部と前記電極パッド部とを接続する配線部と、から成り、前記配線部は、前記溝の外へと引き出される側の段差の肩部において、配線の太さが他に比べて太くなっていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、電極を形成する配線部において、電極配線の断線が起こり易い段差の肩部において、配線の太さが他に比べて太くなっている。このために、電極配線の断線が起こり難い。更に、配線を太くする部分を必要な部分のみとしているために、電極配線の断線が起こり難い構成としつつ、電極が発光部からの光を反射する量を極力少ない量に抑制できる。
【００１１】
また、本発明は、上記構成の発光ダイオードアレイにおいて、前記配線部は、前記肩部において、前記一方向と略平行な方向に配線幅が太くなるように形成されるのが好ましい。
【００１２】
これによれば、配線部の配線の一部を太くする構成として、一方向に配列される発光部の配列方向と略平行な方向に配線幅を太くすることとしている。このために、厚み方向に配線を太くする場合に比べて、配線の一部を太くする構成を形成し易い。
【００１３】
また、本発明は、上記構成の発光ダイオードアレイにおいて、前記配線部が前記発光部から出射される光を反射しにくいように、前記配線幅が太くされるのが好ましい。
【００１４】
これによれば、配線幅を太くした位置においても、電極パターンによる発光部からの光の反射が起こり難い。このために、電極パターンが発光部からの光を反射する量を更に少ない量に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、上記構成の発光ダイオードアレイにおいて、前記発光部からの光は、前記発光部の前記一方向と直交する側面側から漏れ出しやすくなっており、前記配線幅の太い部分が、その配線と接続される前記発光部の中央寄りとなっていることとしても良い。
【００１６】
これによれば、発光部から漏れ出した光が、配線幅を太くした部分によって反射される量を低く抑えることができ、断線防止のために配線部の配線幅を太くしたことによる反射量の増加を効果的に抑制できる。
【００１７】
また、本発明は、上記構成の発光ダイオードアレイにおいて、前記エッチングはメサエッチングであって、前記溝の側面は、メサエッチングによって形成される順メサ面から成るのが好ましい。
【００１８】
これによれば、電極の配線パターンが順メサ面に形成されるために、電極配線の断線が元来起こり難く、配線部の一部を太くするだけで断線が発生する可能性を非常に低いものとできる。また、電極配線の断線が起こり難くしつつ、電極による光の反射も抑制した構成とできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電極配線の断線が起こり難く、更に発光部からの光が電極配線で反射され難い構造の発光ダイオードアレイを提供できる。このために、例えば、本発明の発光ダイオードアレイをＬＥＤプリンタに搭載することによって、ＬＥＤプリンタの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の発光ダイオードアレイの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の発光ダイオードアレイの一部（一方の端部）の構成を示す概略平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿った概略断面図である。
【００２１】
本実施形態の発光ダイオードアレイ１は、図２に示すように基板２の上面に半導体層３が複数積層された構造となっている。また、発光ダイオードアレイ１は、積層された半導体層３をメサエッチングすることによって互いに分離独立するように形成されて一方向（図１のＸ方向）に配列される島状の複数個の発光部４を、備える構造となっている。
【００２２】
本実施形態の発光ダイオードアレイ１においては、基板２はＮ型半導体（例えばＮ型ＧａＡｓ）で形成される。基板２の上には、下から順に、Ｎクラッド層３１（例えばＮ型ＡｌＧａＡｓ）、発光層３２（例えばＡｌＧａＡｓ活性層）、Ｐクラッド層３３（例えばＰ型ＡｌＧａＡｓ）、Ｐコンタクト層３４（例えばＰ型ＧａＡｓ）といった半導体層３が積層されている。
【００２３】
なお、基板２とＮクラッド層３１との間に、Ｎバッファ層と、発光層３２から下方向（基板２に向かう方向）に出た光を上方向に反射して取り出すための層としてＤＢＲ層（Distributed Bragg Reflector 層：分布ブラッグ反射層）を形成する構成等としても良い。
【００２４】
図２に示すように、半導体層３の上には絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５の上には、各発光部４の個別電極として機能する複数の電極６が適宜形成されている。また、基板２の裏側には、全ての発光部４の共通電極として機能する電極７が形成されている。電極６、７は、いずれも金属膜（例えば、Ａｕ膜、Ａｕ合金膜等）によって形成される。なお、本実施形態の発光ダイオードアレイ１においては、電極６はＰ電極として機能し、電極７はＮ電極として機能する。
【００２５】
上述のように発光部４は半導体層３をメサエッチングすることにより形成されており、発光部４をＹ方向から見た場合の側面８は順メサ面となっている。一方、発光部４をＸ方向から見た場合の側面（図示せず）は逆メサ面となっている。発光部４の上面に形成される絶縁膜５には開口５ａ（コンタクトホール５ａ）が形成されている。この開口５ａにより、発光部４の上面に形成されるＰ電極６とＰコンタクト層３４とは接触した状態となっている。
【００２６】
発光部４の上面及び順メサ面となる側面８には、発光部側電極部６１が形成されている。この発光部側電極部６１は、各発光部４の個別電極として機能するＰ電極６の一部である。発光部４の上面に形成される電極は、図１に示されるように平面視略Ｈ字形状となっている。発光部４上面の電極が形成されない部分は、発光層３２で発光される光を取り出すための光取り出し窓９となっている。
【００２７】
発光部４の上面に形成される電極は、発光部４の順メサ面となる側面８に形成される電極と接続された状態となっている。なお、発光部４の上面に形成される電極と順メサ面８に形成される電極は、ある程度電極幅を広く形成できるために、この位置ではＰ電極６の断線が発生する可能性は低くなっている。また、発光部４の逆メサ面が形成される側は、発光部４の上面から逆メサ面へと至るにあたって急激な角度の変化があり、このような部分に電極を形成するのは難しい。このために、順メサ面８が形成される側に電極を形成する構成となっている。
【００２８】
半導体層３をメサエッチングすることによって形成されてＸ方向に延びる溝１０の横に位置する段差上面１１には、ワイヤボンディング用の電極パッド部６３が形成される。また、発光部側電極部６１と電極パッド部６３とは、配線部６２によって接続される。なお、配線部６２及び電極パッド部６３は、いずれも、各発光部４の個別電極として機能するＰ電極６の一部である。
【００２９】
配線部６２は、図１及び図２に示すように、発光部４の順メサ面８に形成される電極の一方側から引き出される。そして、配線部６２は、半導体層３をメサエッチングすることによって形成された溝１０を横切り、溝１０の外に引き出されて電極パッド部６３と接続されている。
【００３０】
メサエッチングによって形成されてＸ方向に延びる溝１０は、その側面が順メサ面となっている。すなわち、溝１０の一方の側面を形成する発光部４の側面８のみならず、発光部４の側面８と対向する溝１０の他方の側面１２も順メサ面となっている。このために、配線部６２の配線パターンは急激な角度の変化がなく断線し難い。しかし、上述のように、段差の肩部１３においては、配線の厚みが薄くなるために断線し易いといった問題があった。この問題を解消するために、本実施形態の発光ダイオードアレイ１においては、配線部６２の配線のうち、段差の肩部１３において、配線幅を他に比べて太くしている。
【００３１】
詳細には、配線幅を太くする方向は、一方向に配列される発光部４の配列方向（すなわち、図１のＸ方向）と略平行な方向である。また、配線幅を太くする位置は、順メサ面１２の上部側の一部と、段差上面１１の端部寄りの一部である。また、配線幅の太い部分が、その配線が接続される発光部４の中央寄りとなるように、配線部６２は形成されている。
【００３２】
なお、図１は、発光ダイオードアレイ１の一端部の構成を示している。このために、発光部４と電極パッド部６３との位置が大きくずれた関係となり、配線部６２の配線パターンがＹ方向から傾いた状態となっている。したがって、配線幅をＸ方向の一方の向き（左右いずれか一方）に向かって延出させ、配線幅の太い部分が、その配線が接続される発光部４の中央寄りとなるようにしている。ただし、配線部６２の配線パターンがＹ方向と略平行となる場合には、両側（左右両方）に向かって配線幅を延出させて配線幅を太くして、配線幅の太い部分が、その配線が接続される発光部４の中央寄りとなるようにすれば良い。
【００３３】
このように配線部６２を構成した場合、従来断線が発生し易かった段差の肩部１３において、配線幅が広くなる(面積が大きくなる)ために断線を起こし難い。また、配線幅を広くする部分を、必要な箇所のみに絞った構成であるために、配線の断線が起こり難い構成としたにもかかわらず、配線における光の反射量が増える程度を少なく抑えることができる。
【００３４】
また、本実施形態の発光ダイオードアレイ１においては、発光部４の逆メサ面が形成される側（発光部４が互いに向かい合う側）には電極が形成されない。このために、光取り出し窓９（図１参照）から取り出される光について、逆メサ面が形成される側から光漏れを起こす。この点、本実施形態においては、配線幅の太い部分が、その配線が接続される発光部４の中央寄りとなるように配線部６２を形成しているために、漏れ出した光を反射し難くなっている。
【００３５】
なお、Ｐ電極６による光の反射を低減する目的においては、溝１０の幅（Ｙ方向の幅を指している）を可能な範囲で広くして、発光部４と順メサ面１２との距離をなるべく長くするのが好ましい。
【００３６】
次に、本実施形態の発光ダイオードアレイ１を形成する工程について説明する。なお、ここで示す工程は一例であって、本実施形態の発光ダイオードアレイ１は、他の方法で形成してもよい。
【００３７】
まず、最初の工程として、Ｎ型ＧａＡｓから成る基板２上に、Ｎ型ＡｌＧａＡｓから成るＮクラッド層３１、ＡｌＧａＡｓ活性層（発光層）３２、Ｐ型ＡｌＧａＡｓから成るＰクラッド層３３、Ｐ型ＧａＡｓから成るＰコンタクト層３４をエピタキシャル成長法により形成する。なお、この工程において、Ｎ型ＧａＡｓから成る基板２上に、Ｎ型ＧａＡｓから成るＮバッファ層やＤＢＲ層を形成してもよい。
【００３８】
エピタキシャル成長法としては、例えば、ＶＰＥ（気相エピタキシャル）法、ＭＯＶＤＥ（有機金属気相エピタキシャル）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相デポジション）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法、ＭＯＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシャル）法、ＣＢＥ（化学ビームエピタキシャル）法等を用いることができる。
【００３９】
なお、発光層３２の発光波長はＡｌの混晶比で定まるので、各エピタキシャル層の組成は、希望する発光波長によって適宜選択される。また、上記内容は一例であり、Ｐ型基板を用いることや、ＡｌＧａＡｓ以外の材料を用いることも可能である。いずれにせよ、ＰＮ接合を形成すべく、基板上にＰＮ層を積層すればよい。
【００４０】
次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング工程により、Ｐコンタクト層３４を所定形状にエッチングする。そして、フォトリソグラフィー法及びエッチング（メサエッチング）工程により、複数個の発光部４となるメサ形状部分を形成する。得られた発光部４は、上述のように、順メサ面と逆メサ面とを有する構造となる。
【００４１】
次に、発光部４が形成された半導体層３の表面全体に絶縁膜５を形成する。この絶縁膜５は、例えばＳｉ3Ｎ4膜で形成される。なお、絶縁層５は本実施形態の構成に限定されず、例えば、ＳｉＯ2膜やＡｌ2Ｏ3膜等としても構わない。
【００４２】
次いで、絶縁膜５の開口５ａ（コンタクトホール５ａ）を形成する。コンタクトホール５ａの形成は、例えばＣＦ4プラズマエッチングによって行われる。このコンタクトホール５ａは、Ｐ電極６がＰコンタクト層３４と電気的に接続するように設けられる。
【００４３】
次に、例えばリフトオフ法を用いて、絶縁膜５及びコンタクトホール５ａ上にＰ電極６（発光部側電極部６１、配線部６２、電極パッド部６３から成る）を形成する。この際、配線部６２の配線パターンについて、段差の肩部１３において、配線幅が太くなるように形成する。なお、Ｐ電極６の材料としては、例えばＡｕ合金が使用される。
【００４４】
次に、Ｎ電極７を基板２の下面に形成する。Ｎ電極７の材料としては、例えばＡｕ合金が使用される。この後、例えば４５０℃で熱処理することによりＡｕ合金化して、Ｐ電極６（個別電極）及びＮ電極７（共通電極）を形成する。
【００４５】
最後に、ダイシング法あるいはスクライブ法を用いて基板２（基板２上に形成される半導体層３や電極６、７等も含む）を切断することにより、個々の発光ダイオードアレイ１に分割する。
【００４６】
以上のようにして得られる本実施形態の発光ダイオードアレイ１は、電極配線（Ｐ電極６）に断線を生じ難く、更に発光部からの光が電極配線で反射され難い構造となっている。
【００４７】
以上に示した実施形態は本発明の発光ダイオードアレイの一例にすぎず、本発明の発光ダイオードアレイは上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４８】
例えば、配線部６２の配線を段差の肩部１３において太くするにあたって、本実施形態においては、配線幅を広げることによって配線を太くした（複数の発光部４が配列される方向（図１におけるＸ方向）に配線幅を太くした）。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、例えば、段差の肩部１３において、配線の厚みを厚くすることによって配線部６２の配線を太くしても構わない。この構成の場合、Ｐ電極６を形成する工程を繰り返し行う必要がある。このような点から、作業性やコスト面等を考慮すると、本実施形態のように、配線幅を太くする構成の方が好ましい。
【００４９】
また、本実施形態においては、配線部６２の配線幅の太い部分が、その配線と接続される発光部４の中央寄りとなる構成とした。しかし、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、発光部４に上面に形成する電極パターンの構成は本実施形態の構成（平面視略Ｈ字形状）に限定されるものでない。そして、発光部４に形成される電極パターンの形状により光漏れが起こる方向が本実施形態の場合とは異なるものとなる場合がある。このため、配線幅を太くするにあたっては、配線部６２の配線による発光部４からの光の反射が起こり難いように、配線幅を太くする構成を検討するのが好ましい。
【００５０】
また、本実施形態の発光ダイオードアレイ１は、発光部４を挟むように電極パッド部６３が設けられる両側電極の構成とした。しかし、この構成に限定されず、種々の変更が可能である。すなわち、例えば、図３に示すように、発光部４の片側にのみ電極パッド部６３が形成される発光ダイオードアレイとしても良く、当然このような発光ダイオードアレイにも本発明は適用できる。
【００５１】
また、本実施形態においては、メサエッチングによって発光部４が形成され、発光部４の配列方向に延びる溝１０の側面が順メサ面から成る構成とした。しかし、必ずしもこの構成に限定されず、溝１０の側面が順メサ面でないような場合（このような構成は、例えば、ドライエッチングを用いることによって実現できる）にも本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ＬＥＤプリンタのヘッド部の光源等として用いられる発光ダイオードアレイとして好適であり、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】は、本実施形態の発光ダイオードアレイの一部の構成を示す概略平面図である。
【図２】は、図１のＩＩ−ＩＩに沿った概略断面図である。
【図３】は、本実施形態の発光ダイオードアレイの変形例を示す図である。
【図４】は、従来の発光ダイオードアレイの一部を示す概略平面図である。
【図５】は、図４のＶ−Ｖに沿った概略断面図である。
【図６】は、図４のＶＩ−ＶＩに沿った概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    発光ダイオードアレイ
２    基板
３    半導体層
４    発光部
６    Ｐ電極
１０  溝
１３  肩部
６１  発光部側電極部
６２  配線部
６３  電極パッド部
【図１】
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【図２】
2009253035.tif 000004
【図３】
2009253035.tif 000005
【図４】
2009253035.tif 000006
【図５】
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【図６】
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