JPS60163474A - Diode array - Google Patents
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- JPS60163474A JPS60163474A JP59019161A JP1916184A JPS60163474A JP S60163474 A JPS60163474 A JP S60163474A JP 59019161 A JP59019161 A JP 59019161A JP 1916184 A JP1916184 A JP 1916184A JP S60163474 A JPS60163474 A JP S60163474A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高密度高集積度発光ダイオードアレー、高密度
高集積度ホi・ダイオードアレーに好適なダイオードア
レーに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a diode array suitable for a high-density and high-integration light emitting diode array and a high-density and high-integration multi-diode array.
高密度発光ダイオードアレーは最近光を用、・t5電子
写写真式プリンタの光書退者光源として、コスト・パー
フォーマンスの向上と装置の小形、軽量化の有力な方法
として注目されつつある。また高密度ホトタイオードア
レーはファクシミリの原稿読取用等のセンサニ利用され
、発光ダイオードアレーと同様な長所が期待されている
。いずれのアレーでも印字または読取りの高解像度・高
速化及び低コスト化か要求されており1.その対応が迫
られている。High-density light emitting diode arrays have recently been attracting attention as an effective method for improving cost performance and reducing the size and weight of devices as light sources for T5 electrophotographic printers. Furthermore, high-density photodiode arrays are used for sensors such as facsimile document reading, and are expected to have the same advantages as light-emitting diode arrays. All arrays are required to have high resolution, high speed, and low cost for printing or reading.1. There is an urgent need to respond.
本発明は、このような要求に鑑みてなされtコものであ
り、従来のものより高解像度、高出力又は高感度、低コ
スト等を実現する新規なダイオードアレーを提供せんと
するものである。まず1例として従来の発光ダイオード
アレーから説明する。The present invention has been made in view of these demands, and it is an object of the present invention to provide a novel diode array that achieves higher resolution, higher output or sensitivity, lower cost, etc. than conventional ones. First, a conventional light emitting diode array will be explained as an example.
第1図は従来の発光ダイオード(LED)アレーのチッ
プ(100)であり、aはその平面図、IJはa図のC
−C’線で切断した縦断面図を示す。■は結晶基板であ
るu形のG fL A s層、2は基板上に気相エピタ
キシャル成長した11形ノGaAsP層、3は11形0
aASP層(2)の表面から亜鉛(Z n )を選択的
に拡散して形成したP形のGaAsP層、4は2と3か
ら成る発光1月1接合、11はp 11接合を保護する
とともにP形G a A s I’層(3)の表面の1
部を除く表面を覆うシリコン酸化膜である。12はII
IO)IA s層とほぼ全面でオーミックコンタク1−
をなす陰極で金合金(A u −N i −G c )
の上に金を二重蒸着して作られる。13はP形G HA
S 13層とオーミックコンタクトをなす陽極であり
、アルミニウム(A1)を蒸着して作られる。陽極13
はL E Dアレーのチップの端の方で金の細線と接続
するための大きなボンディイングバッド(14)を有す
る。同じ寸法で互いに分離したP形0aAsP層(3)
が共通のII形(L+As(夕層(2)【域内に一定の
ピッチ(P)でもって多数個並べられL E])アレー
を構成する。アレーを構成する各発光1目1接合(4)
はそれぞれの陽極(18)と共通の陰極(12)を介し
て順方向電流を流すことにより発光する。IOはP形G
aAsP層(3)から透明なシリコン酸化膜11を通し
光を放射する発光面である。この発光面の寸法はすべて
同一であり一定のピッチPで以って1列に並んでいる。Figure 1 shows a conventional light emitting diode (LED) array chip (100), a is its top view, and IJ is C in figure a.
A longitudinal cross-sectional view taken along the line -C' is shown. 2 is a U-type G fL A s layer which is a crystal substrate, 2 is an 11-type GaAsP layer grown by vapor phase epitaxial growth on the substrate, and 3 is an 11-type 0
A P-type GaAsP layer formed by selectively diffusing zinc (Z n ) from the surface of the aASP layer (2), 4 protects the light-emitting 1/1 junction consisting of 2 and 3, 11 protects the p 11 junction, and 1 on the surface of the P-type Ga As I' layer (3)
This is a silicon oxide film that covers the entire surface except for the parts. 12 is II
IO) IA Ohmic contact 1- on almost the entire surface with the s layer
Gold alloy (A u -N i -G c ) at the cathode forming
It is made by double evaporating gold on top. 13 is P type G HA
This is an anode that makes ohmic contact with the S13 layer, and is made by vapor depositing aluminum (A1). Anode 13
has a large bonding pad (14) for connecting with the thin gold wire towards the edge of the LED array chip. P-type 0aAsP layers separated from each other with the same dimensions (3)
constitute a common II type (L + As (evening layer (2) [many arranged in a region with a constant pitch (P) L E]) array.Each light emitting eye and one junction (4) constituting the array
emits light by passing a forward current through each anode (18) and a common cathode (12). IO is P type G
This is a light emitting surface that emits light from the aAsP layer (3) through the transparent silicon oxide film 11. All of the light emitting surfaces have the same dimensions and are arranged in a line with a constant pitch P.
例えば解像度10本/門の場合、発光面の寸法は幅60
×長さ80μmでそのピッチは100/l+πである。For example, if the resolution is 10 lines/gate, the width of the light emitting surface is 60 mm.
The length is 80 μm and the pitch is 100/l+π.
そして印字しようとする紙の大きさに応してこの発光面
(発光ドツト)を1列に並べる。1つのチップに作り込
める発光ドツトの数には限りがあるので、多数のチノを
使用して各発光ドツトが一定のピッチで並ぶようチップ
を固定する。例えばlチップ当りの発光ドツト数が12
8個の場合、紙サイズ44判では16チツプを1列に並
べ総発光ドツト数を2048個とする。 このような高
密度高集積度発光ダイオードアレーにおいては、チップ
の寸法精度、チップの位置決め精度、陽極とそれに対応
する外部端子との間の結線に大きな難題か生ずる。The light-emitting surfaces (light-emitting dots) are arranged in a line according to the size of the paper on which printing is to be performed. Since there is a limit to the number of light emitting dots that can be made into one chip, the chip is fixed using a large number of chinos so that the light emitting dots are lined up at a constant pitch. For example, the number of light emitting dots per 1 chip is 12.
In the case of 8 dots, 16 chips are arranged in a row for a paper size of 44, making the total number of light emitting dots 2048. In such a high-density, highly integrated light emitting diode array, major challenges arise in chip dimensional accuracy, chip positioning accuracy, and connection between the anode and its corresponding external terminal.
チップのアレ一方向の寸法精度は非常に重要である。チ
ップの端と端に位置する発光ドツトの中心との距離は発
光ドツトのピッチの土以下でなければチップの継めの発
光ドツト間のピッチがチップ内のピッチより大きくなっ
てしまう。上記の例ではその距離は50μm以下にしな
ければ々らない。しかし発光ドツトの幅か60μmであ
るのでチップの切断面は発光ドツトの端から20μm以
内に近づく。そしてこの切断面が発光ドツトに近づきす
ぎると発光1)11接合4を破壊するし、陽極の1部も
欠損しワイヤボンデングができなくなる。Dimensional accuracy of the chip in one direction is very important. Unless the distance between the ends of the chip and the center of the light-emitting dots located at the ends is less than the pitch of the light-emitting dots, the pitch between the light-emitting dots at the joint of the chips will be larger than the pitch within the chip. In the above example, the distance must be 50 μm or less. However, since the width of the light emitting dot is 60 μm, the cut surface of the chip approaches within 20 μm from the end of the light emitting dot. If this cut surface comes too close to the light emitting dot, the light emitting 1) 11 junction 4 will be destroyed, and a portion of the anode will also be damaged, making wire bonding impossible.
チップの電極と外部回路との接続に細い金線が用いられ
る。この金線はチップの電極と同様なピッチで並ぶセラ
ミック基板上の金の厚膜配線とボンディングする。この
厚膜配線もまた高密度高集積化に伴い、製造か困難にな
ってくる。Thin gold wires are used to connect the chip's electrodes to external circuits. These gold wires are bonded to thick-film gold interconnects on a ceramic substrate that are arranged at the same pitch as the chip's electrodes. This thick film wiring is also becoming difficult to manufacture as the density and integration become higher.
現在、プリンタ用としてのL JE Dアレーの場合、
解像度16本/*mが要求されるようになってきている
か従来のやり方ではもはや対応は不可能に近い。Currently, in the case of L JED arrays for printers,
With the increasing demand for a resolution of 16 lines/*m, it is almost impossible to meet this demand using conventional methods.
この発明は、このような問題を解決した新規なダイオー
ドアレーで以下実施例によりこれを詳述する。The present invention is a novel diode array that solves these problems, and will be explained in detail below using examples.
第2図は、本発明の一実施例を示す面分離形発光ダイオ
ード(LED)アレーのチップ200を示す。aは平面
図、bは平面図aにおいてC−C’線で切断した縦断面
図、e 、 dはそれぞれチップ200の側面図である
。チップ200には紙面の大きさの都合で発光ドツト1
0か6個しか図示していないがプリンター用では例えば
128個並ぶように作られる。まずこのチップの構造と
その製作方法について述べる。FIG. 2 shows a surface-separated light emitting diode (LED) array chip 200 that represents one embodiment of the present invention. a is a plan view, b is a longitudinal sectional view taken along the line CC' in the plan view a, and e and d are side views of the chip 200, respectively. Chip 200 has one light-emitting dot due to the paper size.
Although only 0 or 6 are shown in the figure, a printer is made with, for example, 128 in line. First, we will discuss the structure of this chip and its manufacturing method.
第2図において20はシリコンをドープした+1形の0
1LAs基板層で1枚のウェハから出発する。そのキャ
リア濃度は1 x 1018cm ”%厚さは350μ
mである。その上面に液相エヒ゛タキシャル成長法によ
って亜鉛をドープしたP形のGa 1−x Alx A
sの発光層を成長する。21はそのP形Oa+−xA(
!、rAs層で、X値ハソノ上部ニオイテ約0.35、
キャリア濃度は約IXI 017ern、3厚みは約2
0μmである。22は2oと谷でより成る第1の11
n接合である。引き続いてこの上にテルルをドープした
11形の601−x Alx A s層を液相エピタキ
シャル成長する。23はその!1形Ga 1−、x A
lJx A s層で、X値は約0.7、キャリア濃度は
約2X1017c二r3、厚みは約5μTnである。2
4は22と23のから成る第2の旧1接合でバンドギャ
ップが23の方が22の方よりも人きいヘテロ接合とな
っている。このため発光しない+1形層へ正孔が注入さ
れるよりも、発光する1)形層へ電子が注入される割合
が大きく発光効率が高くできる。また23の層はバンド
キャップか大きいので11形層で発光した赤色光を吸収
しない持持をもつ。次に■形Ga1−xJxhs層23
の表面にシリコン窒化膜を被着し、所定部分をホトリソ
グラフィー技術によって除去する。そしてこのウェハを
亜鉛等とともに石英アンプルに入れ真空封止し、これを
加熱して亜鉛をシリコン窒化膜を除去した表面から拡散
し、P膨拡散層を形成する。表面。イヤ1.ア濃度、よ
約I X 1019 ン。−3亜鉛拡散によって形成さ
れたP膨拡散層の深さは表面より約g irmである。In Figure 2, 20 is a +1 type 0 doped with silicon.
Starting with one wafer with 1 LAs substrate layer. Its carrier concentration is 1 x 1018cm''% thickness is 350μ
It is m. P-type Ga 1-x Alx A doped with zinc on its upper surface by liquid phase epitaxial growth method.
Grow a light-emitting layer of s. 21 is its P type Oa+-xA (
! , in the rAs layer, the X value is about 0.35,
Carrier concentration is approximately IXI 017ern, 3 thickness is approximately 2
It is 0 μm. 22 is the first 11 consisting of 2o and valley
It is an n-junction. Subsequently, a tellurium-doped 601-x Alx As layer of type 11 is grown on this layer by liquid phase epitaxial growth. 23 is that! Type 1 Ga 1-, x A
The lJxA s layer has an X value of about 0.7, a carrier concentration of about 2X1017c2r3, and a thickness of about 5μTn. 2
4 is a second old 1 junction consisting of 22 and 23, and the band gap of 23 is narrower than that of 22, making it a heterojunction. For this reason, the ratio of electrons being injected into the 1) type layer which emits light is greater than that of holes being injected into the +1 type layer which does not emit light, and the luminous efficiency can be increased. Also, since the layer 23 has a large band cap, it does not absorb the red light emitted by the layer 11. Next, the ■-shaped Ga1-xJxhs layer 23
A silicon nitride film is deposited on the surface of the substrate, and a predetermined portion is removed by photolithography. This wafer is then placed in a quartz ampoule together with zinc and the like, sealed in vacuum, and heated to diffuse zinc from the surface from which the silicon nitride film has been removed, forming a P-swelled diffusion layer. surface. No 1. The concentration is about I x 1019. The depth of the P swelling diffusion layer formed by -3 zinc diffusion is approximately girm from the surface.
25はそのP膨拡散層で亜鉛ハ+1形0+目−xAI2
xAs層23を越えてP形Ga I−x AlJx A
ss層1内まで拡散させる。P形G2目−xA(lx’
s拡散層は一点鎖線で示すようにP形に変換したGa
r−xAe、r; As層とその下に液相エピタキシャ
ル成長法で形成した1′形0+i s −x A1.r
: As層にまたがっている。26はX値の大きい方に
できたホモl) 1+ 接合である。25 is the P swelling diffusion layer, which is zinc +1 type 0+th -xAI2
P-type Ga I-x AlJx A beyond the xAs layer 23
It is diffused into the ss layer 1. P-type G2-xA(lx'
The s-diffusion layer is made of Ga converted to P type as shown by the dashed line.
r-xAe, r; 1'-type 0+i s -x A1. r
: Straddles the As layer. 26 is a homozygous l) 1+ junction formed on the side with a larger X value.
亜鉛拡散をしたウェハは適当な表面処理をした後、電極
付けのため、上下両面に適当な金属を蒸着する。27は
II形G+LへS基板層2oと低抵抗接触する第1の陰
極、28は11形Oa+ −xaII x A s層2
3と低抵抗接触する第2の陰極でいずれもAll−0c
−NiおよびAllを約しmの厚さで真空蒸着したもの
である。29は1゛形(3+i+zA に x A s
拡散層25と低抵抗接触する陽極であ1)Au−肚を約
1/Imの厚さで真空蒸着したものである。第2の陰極
28と陽極29の間にはX値の大きいホモ1目1接合2
6の表面があす、シかも第1、第2の111+接合22
.23から発光する光を外部へ放射するための窓が11
形G旧−XAl)xAsの表面に設CJられる。ニ一つ
の電極28と29の間隔は約100 am、ホモ接合2
6と第2の陰極28との間隔は約F3Qnmである1、
窓は真空蒸着に当って適当な金属マスクを用いるが−た
んウェハの全面に電極材料を真空蒸着しホトリングラフ
イー技術によって蒸着面に窓をあ(jで作る。すべての
電極を形成した後、ウェハを適当な温度で熱処理(シン
ター)し低抵抗接触を得る。然る後ダインイングソウに
ょって第1、第2の1111接合22’、 24が完全
に分離するように所要のピッチで分離溝を設け、さらに
溝部に露出した各倶1接合の表面をエツチングし、不活
性化処理を施した後最後に所要数の第2の1)11接合
24を含むデツプに分割する。After the zinc-diffused wafer undergoes a suitable surface treatment, a suitable metal is deposited on both the top and bottom surfaces for electrode attachment. 27 is the first cathode in low resistance contact with the S substrate layer 2o to the II type G+L, and 28 is the 11 type Oa+ -xaII x A s layer 2
3 and the second cathode in low resistance contact with All-0c.
-Ni and All are vacuum-deposited to a thickness of approximately m. 29 is 1゛ form (3+i+zA to x A s
The anode is in low-resistance contact with the diffusion layer 25 and is made by vacuum-depositing 1) Au to a thickness of about 1/Im. Between the second cathode 28 and the anode 29, there is a homozygous 1 junction 2 with a large X value.
The surface of 6 will be the next day, and the first and second 111+joint 22
.. There is a window 11 for emitting light emitted from 23 to the outside.
The CJ is placed on the surface of the G-XAl)xAs. The distance between the two electrodes 28 and 29 is approximately 100 am, and the homojunction 2
6 and the second cathode 28 is approximately F3Q nm1;
For the window, an appropriate metal mask is used during vacuum deposition.The electrode material is vacuum deposited on the entire surface of the wafer, and a window is created on the deposition surface using photolithography technology.After all electrodes are formed, Then, the wafer is heat treated (sintered) at an appropriate temperature to obtain a low resistance contact.Then, the first and second 1111 junctions 22' and 24 are sintered at a required pitch using a dicing saw to completely separate them. A separation groove is provided, and the surface of each 1) junction exposed in the groove is etched and subjected to an inactivation treatment, and finally it is divided into depths containing a required number of second 1) 11 junctions 24.
第2図の200はこのようにして分割されたいくつかの
チップの1つである。30は第1第2の1111接合2
2 、24を分離する分離溝で、その幅は約31μm1
深さはチップの上面より約30μmである。同図では
紙面の都合で1つのチツに第2の1111接合が6個し
か入っていない。実際のプリンター用L 、E I)ア
レーのチップとしては例えばlチップ当り128個の第
2の門1接合(発光接合)が含まれる。解像度を16本
/朋とすると分離溝または発光面のピッチは約63tt
mになり、チップの長さは約8.0640で、幅は約1
.2(lljlとすることができる。200 in FIG. 2 is one of several chips divided in this manner. 30 is the first and second 1111 junction 2
This is a separation groove that separates 2 and 24, and its width is approximately 31 μm1.
The depth is approximately 30 μm from the top surface of the chip. In the figure, only six second 1111 junctions are included in one chip due to space constraints. An actual L, E, I) array chip for a printer includes, for example, 128 second gate junctions (light-emitting junctions) per chip. If the resolution is 16 lines/tomo, the pitch of the separation groove or light emitting surface is approximately 63tt.
m, the length of the chip is about 8.0640, and the width is about 1
.. 2(lljl).
チップ内に含まれる第1および第2の1)1)接合はそ
れぞれの電極を通じて順電流を流し発光させることがで
きる。すなわち陽極29を正、第1の陰極27を負とす
る電圧を印加して順電流を流すと、第1の1)11接合
部から順電流を流すと第2の旧)接合近くのP形Ga1
−xAlxAs層21より発光し、発光面10よf)赤
色光(ピーク波長56Qam)か出てくる。それらの発
光F y l□の寸法は約aoxiooμmで、発光ド
ツトのピッチは63μmである。第1のI団接合22を
含む発光ダイオードでは第1の陰極27が各発光ダイオ
ードに対して共通電極となる。しかし第2の旧1接合2
4を含む発光ダイオードでは、各発光ダイオードごとに
独立した電極があり、分離溝30によって互いに電気的
に絶縁されている。このような発光ダイオードを含むチ
ップを多数個並べてプリンタmmLEDアレーを作るこ
とかできる。しかしそれぞれの電極を独立して外部回路
と接続することは極めて困難である。それを解決した例
を次に説明する。The first and second 1)1) junctions included in the chip can cause forward current to flow through their respective electrodes to emit light. In other words, when a forward current is applied by applying a voltage that makes the anode 29 positive and the first cathode 27 negative, when a forward current is passed from the first 1)11 junction, the P-type near the second old) junction Ga1
-xAlxAs layer 21 emits light, and red light (peak wavelength 56 Qam) is emitted from the light emitting surface 10. The dimensions of their luminescent F y l□ are about aoxiooμm, and the pitch of the luminescent dots is 63μm. In a light emitting diode including the first group I junction 22, the first cathode 27 serves as a common electrode for each light emitting diode. But the second old 1 junction 2
4, each light emitting diode has an independent electrode and is electrically insulated from each other by the separation groove 30. A printer mm LED array can be fabricated by arranging a large number of chips including such light emitting diodes. However, it is extremely difficult to connect each electrode independently to an external circuit. An example of solving this problem will be explained below.
第3図は第2図で示したL E I)アレーのチップ2
00Aと200111を2個並べてL1ε1〕アレーを
構成し、各第2の1111接合24から赤色光を発光さ
せるだめの結線図を模式的に示したものである。Figure 3 shows chip 2 of the L E I) array shown in Figure 2.
This diagram schematically shows a connection diagram for arranging two 00A and 200111 to form an L1ε1] array and emitting red light from each second 1111 junction 24.
20OAと200Bはともに上述のように作ったし1シ
1〕アレーのチップであり、同一部分には同一符号を用
いて示す。紙面の都合で1チツプに含まれる発光ドツト
の数およびL E I)アレーを構成するチップの数を
限定して図示した。Both 20OA and 200B are chips of an array made as described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals. Due to space constraints, the number of light-emitting dots included in one chip and the number of chips constituting the array are limited in illustration.
実際に紙サイスA4判でプリンターとして使う場合では
前述のように1チップ当り128個の発光ドツトを含む
チッソを27個1列に並べることになる。第3図のやり
方はこのような拡張したL E I)アレーにも適用で
きるので簡略化して示した。同図において二つのチップ
200Aと200Bは図示していない共通の基板に発光
ドツトが1直線でしかも等ピッチになるよう固着する。When actually using A4 size paper as a printer, 27 Nisso chips each containing 128 light-emitting dots are arranged in a row as described above. The method shown in FIG. 3 is shown in a simplified manner since it can also be applied to such an expanded L E I) array. In the figure, two chips 200A and 200B are fixed to a common substrate (not shown) so that the light emitting dots are in a straight line and at equal pitches.
31はチップとチッソの継ぎ目を表わす。この図におけ
る結線では第1の陰極27は外部と接続せず、第2の陰
極28と陽極29だけが外部回路と接続され、従って第
2の発光1)■接合を動作させる例である。外部回路と
の接続の仕方として図示のように隣接する二つの電極を
短絡する導体32を一つ飛びに各陽極29同志、各陰極
28同志を千鳥状に行なう。31 represents the joint between the chip and the chisso. In the connection shown in this figure, the first cathode 27 is not connected to the outside, and only the second cathode 28 and the anode 29 are connected to the external circuit, so that the second light emission 1) ■ junction is operated. As a method of connection to an external circuit, as shown in the figure, conductors 32 that short-circuit two adjacent electrodes are connected one by one, and each anode 29 and each cathode 28 are connected in a staggered manner.
短絡の方法として先端が球状になった金細線(直径30
μm)を隣接する電極にまたがって超H波’4圧着法に
よってボンティングするやり方ができる。そしてその金
細線をそのまま外部回路との接続に使える。あるいは電
極上に半田バンブを設け、これにフィルムキャリヤの1
本のリードを二つの半田バッフとボンディングして短絡
し、同時に外部回路と接続するやり方かできる。二つの
電極を短絡しtコリートは第3図のようにスイッチ33
.34ヲ通して電源35と接続される。As a short circuit method, use a thin gold wire with a spherical tip (diameter 30
[mu]m) can be bonded across adjacent electrodes using the ultra-H wave '4 crimping method. The thin gold wire can then be used as is for connection to an external circuit. Alternatively, a solder bump is provided on the electrode, and one part of the film carrier is attached to this.
You can short-circuit the book lead by bonding it to two solder buffers and connect it to an external circuit at the same time. Short-circuit the two electrodes and switch 33 as shown in Figure 3.
.. It is connected to the power supply 35 through 34.
チア −j’ lの発光ドツトをA1〜A5、チップ匣
の発光ドツトをB l〜B5とそれぞれ図示のように符
号をつける。各発光ドツトを点灯する切換えスイッチの
位置は次の通りとなる。The light-emitting dots of the cheer-j'l are numbered A1 to A5, and the light-emitting dots of the chip box are numbered B1 to B5, as shown. The positions of the changeover switches that light up each light emitting dot are as follows.
第3図の結線では切換えスイッチの関係で各発光ドソ1
−は1個ずつしか点灯できないか切換えスイッチの代り
にそれぞれか単独に電源と接続できる個別のスイッチを
用いれば複数の発光ドツトを同時に点灯することもでき
る。In the wiring shown in Figure 3, each light emitting dowel 1 is
- Can only be lit one by one?Instead of a changeover switch, a plurality of light emitting dots can be lit at the same time by using individual switches that can each be individually connected to a power source.
このように隣接する発光ダイオードの同じ電極同志を−
一つ飛び左右交互に1本のリードで結線していくとチッ
プ及び外部とのリード接続数が減少できる利点が得られ
る。又チツ来のやり方に比べて2倍大きくとれ、高解像
化に伴うリ−1・接続の難しさか緩和される。In this way, the same electrodes of adjacent light emitting diodes are
By skipping one lead and connecting the left and right leads alternately, an advantage can be obtained that the number of lead connections to the chip and the outside can be reduced. In addition, it can be twice as large as the conventional method, and the difficulty of connecting the relays due to higher resolution can be alleviated.
さらにチップ内の各発光タイオートの陰極側の結線を二
つのグループ…I’lにまとめることにより切換えスイ
ッチ34につなぐリードの数が2本ですむ利点も得られ
る。Furthermore, by organizing the connections on the cathode side of each light emitting tie in the chip into two groups .
第1図の従来のやり方では陰極かl一つのチップ内の各
LEDに対して共通しているため、各LEDの陽極から
それぞれ独立したリードを取り出す必要があり、本発明
の実施例のようなIQI 像度16 本/ #Imの場
合ではリードボンディングのスペースか極めて小さく
(mi[3層μm)作業上ワイヤホンディングやフィル
ムキャリアのリードホンディングは不可能に近い。また
、各LEDごとに切換えスイッチか必要になり、これに
接続する個数も本発明の実施例よりも多くなる。さらに
チップを多数1列に並べて使用するL E Dツリンタ
ーの場合、各チップ毎に陰極を別系、統の配線と接続し
、分割駆動させることかある。この場合各チップはセラ
ミック基板のような絶縁板上にチップ毎に設けた陰極の
ボンディングバットにボンディングされな(jればなら
ない。しかし、本発明ではチップの裏面を放熱能力のあ
る金属板に直接ボンディングしても、第2の111接合
は互いに独立しているため、第3図のような回路結線で
も各発光ドツトを1つず−ノ点灯することができる。In the conventional method shown in FIG. 1, the cathode is common to each LED in one chip, so it is necessary to take out independent leads from the anode of each LED. In the case of IQI resolution 16 lines/#Im, the space for lead bonding is extremely small.
(mi [3 layers μm) It is almost impossible to conduct wire bonding or lead bonding of film carriers. Further, a changeover switch is required for each LED, and the number of LEDs connected to the switch is also larger than in the embodiment of the present invention. Furthermore, in the case of an LED twinter that uses a large number of chips arranged in a row, the cathode of each chip may be connected to a separate wiring system and driven separately. In this case, each chip must be bonded to a cathode bonding butt provided for each chip on an insulating plate such as a ceramic substrate. However, in the present invention, the back side of the chip is directly bonded to a metal plate with heat dissipation ability. Even with bonding, the second 111 junctions are independent of each other, so even with the circuit connection as shown in FIG. 3, each light emitting dot can be lit one by one.
なお第3図の結線では第2の旧)接合をを光させる場合
であるか、必要に応じ第1の陰極と陽極間にも電源を接
続し、陽極を共通にして隣接した二つのLEDの第1の
1月l接合を同時点灯することかできる。この場合の発
光スペクトルは第1の1層11接合からのそれよりも長
いピーク波長となり、1つのチップで2つの波長の光が
得られる。In addition, in the connection shown in Fig. 3, if the second old) junction is used to emit light, a power supply may be connected between the first cathode and the anode as necessary, and the anode may be used as a common source to connect two adjacent LEDs. It is possible to simultaneously light up the first January l junction. In this case, the emission spectrum has a longer peak wavelength than that from the first one-layer 11 junction, and one chip can obtain light of two wavelengths.
第4図は、この発明の他の実施例を示す拡散分離形1.
El)アレーのチップ泗である1、同図では発光ドツト
が6個1直線に並んだものを示す。)lは平面図、II
はe −(二’における縦断面図、Cはl−1’におけ
る縦断面図である。FIG. 4 shows a diffusion separation type 1.0 which shows another embodiment of the present invention.
El) Array chip 1. The figure shows six light-emitting dots arranged in a straight line. ) l is a plan view, II
is a vertical cross-sectional view at e-(2'), and C is a vertical cross-sectional view at l-1'.
第1図と同−又は相当部分は同一符号で示す。The same or equivalent parts as in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.
1′は結晶基板であるP形のG JI A sと気相成
長法により作られたU++As 1−xl’xllηか
ら成りχ値は結晶基板でO1上へ向って0,4まで直線
的lこ大きくなり、その厚みは30μmである。1' is composed of P-type GJIA s, which is a crystal substrate, and U++ As 1-xl' The thickness is 30 μm.
2 ハII形(r) 011 A s o、e ]’
0.4層で厚さは約IQltm。2 Type II (r) 011 A s o, e ]'
The thickness is approximately IQltm with 0.4 layers.
5はP形拡散分離領域でIIIO2)IA s O,6
P O,4層2の表面から選択拡散法によって亜鉛を約
15μm拡散して作ったものでこれにより各発光ダイオ
ードの11形GンlAs0.6PO,4層2か分離され
テイル。31.t P形OaA s o61’0.4発
光層で、互いに分離されたII形G++ Ax O,6
J’ o41酌2の限定した表面に亜鉛を選択拡散法に
より深さか約5μmになるように拡散した層である。4
は2と3から成る発光1111接合である。10は発光
ドツト、11はシリコン窒化膜、12’、 13’は図
示のようにそれぞれ隣接するL E I)の電極にまた
かる陰極と陽極である。この発光タイオ−トアレーのチ
ップ典には6個のL E Dが含まれている例であるか
、プリンターJfjL E Dアレーとして使う場合に
は32〜256個程度含まれる。1例として解像度16
本/ Mmの場合、発光トノ1〜10のピッチを63μ
!nとすると第2図の例と(まぼ同し30 X 100
p mの発光ドy1.10かlチップに128個〜2
56個形成することができる。これを記録幅に応じて多
数1列に等ビノヂを保って放熱板等に固着することがで
きる。第4図の陰極、12’、陽極131はチノゾ轡の
端を除いて隣接するLED間では第3図と同様に、陰極
、陽極が交互に千鳥状にまたかって設けられている。こ
のチンブキを多数1列に並べて大きなアレーを構成する
場合にはチップ300の継ぎ目では両方のチップの電極
にまたがって1つのリードでボンディングすればよい。5 is a P-type diffusion separation region IIIO2) IA s O,6
This is made by diffusing zinc to a thickness of about 15 μm from the surface of the PO,4 layer 2 by selective diffusion method.This separates the 11 type GnlAs0.6PO,4 layer 2 of each light emitting diode. 31. t P type OaA s o61'0.4 emitting layer, type II G++ Ax O,6 separated from each other
This is a layer in which zinc is diffused onto a limited surface of J'o41 cup 2 to a depth of about 5 μm by selective diffusion method. 4
is a light-emitting 1111 junction consisting of 2 and 3. 10 is a light emitting dot, 11 is a silicon nitride film, and 12' and 13' are a cathode and an anode that extend over the adjacent electrodes of LEI, respectively, as shown in the figure. In this example, the light emitting diode auto array chip collection includes 6 LEDs, or about 32 to 256 LEDs when used as a printer Jfj LED array. As an example, resolution 16
In the case of book/Mm, the pitch of light emitting tones 1 to 10 is 63μ
! If n is the example in Figure 2 (exactly the same as 30 x 100
128 pieces to 2 on a p m light emitting device y1.10 or l chip
56 pieces can be formed. Depending on the recording width, a large number of these can be fixed to a heat dissipation plate or the like while maintaining equal width in one row. The cathode, anode 12', and anode 131 in FIG. 4 are provided alternately in a staggered manner between adjacent LEDs, except for the ends of the chinozo tube, as in FIG. 3. When a large number of these chimneys are arranged in a row to form a large array, bonding may be performed with one lead across the electrodes of both chips at the joint of the chips 300.
このようにしてボンディングすれば電極のボンティング
スペースが大きくとれて、高密度高集積度LEDアレー
の外部リード接続も容易に行える。そしてこれを第3図
のように結線して動作させることもてきる。By bonding in this manner, a large electrode bonding space can be secured, and external lead connections of a high-density, high-integration LED array can be easily performed. This can also be connected and operated as shown in Figure 3.
以上、この発明の実施例を発光タイオードアレーに関し
て第2図の溝分離形、第4図の拡散分離形の二つについ
て述・\た。いずれもチップ内の各タイオー1へはJ(
通の(j a A s & 板上に設けられ、基板とは
1月1接合を介して連らなっている。このI目1接合に
よって各タイオードは電気的に絶縁される。しかし第2
図においてl;形のGa As基板層20が、第4図に
おいてP形のG +i A s基板層11かそれぞれO
a A S高絶縁性基板に置きかえても、各ダイオード
の電気的絶縁は可能である。The embodiments of this invention have been described above regarding two light-emitting diode arrays, the groove-separated type shown in FIG. 2 and the diffusion-separated type shown in FIG. 4. In both cases, J(
The diodes are provided on the same (j a s & board) and are connected to the board through a 1/1 junction. Each diode is electrically insulated by this 1/1 junction. However, the 2nd diode
In FIG.
It is possible to electrically isolate each diode by replacing it with an a AS highly insulating substrate.
この発明は上記の実施例のように発光タイオードに限る
ものではない。、ホ1−タイオー1〜やホトトランジス
タ
とは言うまでもない。この場合、入射光スペクトルに対
して効率の高い半導体材料を選ぶこと、例えば可視光か
ら赤外光にわたって幅広い感度を有するンリコ/を用い
てアレーを作ってもよい。The present invention is not limited to light emitting diodes as in the above embodiments. , it goes without saying that it is a phototransistor. In this case, the array may be fabricated by selecting a semiconductor material that is highly efficient with respect to the incident light spectrum, for example, using a non-conductor material that has a wide range of sensitivity from visible light to infrared light.
シリコンホトタイオードアレーはファクシミリの読取部
にあるいは各種のセンサとして梯めて有用なものである
。Silicon photodiode arrays are useful in facsimile reading sections and as various sensors.
この発明は2個以上のチップを並へて、8密度高集積度
のダイオードアレーを作る場合従来のものに較へて上述
のようにチップ及υチクブを多数並べたアレーの製造の
しやすさに格段の長所がある。またチップを直接、か熱
能力の高い金属に取付けても各発光ドツトの電気的独立
性が得られる。さらに陰極又iJ陽極かすべて共通とな
る従来のチップに比−て駆動回路が自由に選択できると
いう長所もある。This invention makes it easier to manufacture an array in which two or more chips are lined up to form an 8-density, high-integration diode array, as described above, compared to the conventional one. has significant advantages. Furthermore, electrical independence of each light-emitting dot can be obtained even if the chip is directly attached to a metal with high thermal capacity. Another advantage is that the drive circuit can be freely selected, compared to conventional chips in which the cathode and iJ anode are all common.
これは第3図のtL,mのようにニ一つにまとめt例か
らも理解される。この回路結線によれζ;10個の発光
タイオードを駆動させるためにり部のスイッチと結ぶリ
ードの数は7本ですむ従来形では[1本の数になる。プ
リンター用σ1、 E s)アレーでは細線による結線
の個数か少フくしかも絶縁板上の印刷配線密度か大きく
ならないようにすることは製造上極めて重要であり、こ
の発明はこのような要求にかなえられる利点がある。This can also be understood from the example of combining t into two, such as tL and m in FIG. Due to this circuit connection, in order to drive 10 light emitting diodes, the number of leads connected to the switch on the sill is 7, whereas in the conventional type, the number is 1. In σ1, E s) arrays for printers, it is extremely important in manufacturing to minimize the number of thin wire connections and to avoid increasing the printed wiring density on the insulating board, and this invention satisfies these demands. It has the advantage of being
第2図の実施例の発光ダイオードアレーは各L E 1
)がダインイングソウによる溝によって、分離されるか
、この方法は第4図の例のように分離拡散か不要で製造
工程か簡単であり、しかも発光部か液相エピタキシA・
方法による・\テロ接合で作られるので高効率、高出力
か得られる。The light emitting diode array of the embodiment shown in FIG.
) is separated by a groove formed by a dicing saw.This method does not require separation and diffusion as in the example shown in Fig. 4, and the manufacturing process is simple.
Depends on the method: Since it is made by telojunction, high efficiency and high output can be obtained.
以上詳述したようにこの発明は特に高解像度で、しかも
多数のチップを並・\た長い発光又は受光アレーの製造
を容易にし、またこれを使用した製品の性能と信頼性向
上に役立−ノものである。As described in detail above, the present invention facilitates the manufacture of particularly long light-emitting or light-receiving arrays with high resolution and a large number of chips, and is useful for improving the performance and reliability of products using the same. It is something.
14、図面の簡単な説明
第1図は従来の発光ダイオードアレーのチ〉 ノブを示
す図、第2図は本発明の一実施例でに
ある溝分離形弁光ダイオード°アレーのチップを示す図
。第3図は第25図のチーツブ2個から成る発光ダイオ
ードアレーの結線、図−1第4図はこの発明のもう一つ
の実施例であ・る拡散分離形弁光ダイオードアレーのチ
ップを示す図である。14. Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a diagram showing a chip of a conventional light emitting diode array, and Fig. 2 is a diagram showing a chip of a groove-separated valve light diode array according to an embodiment of the present invention. . Figure 3 shows the connection of the light emitting diode array consisting of two chips shown in Figure 25. It is.
1 、1’−・・結晶基板、2 ’+ 2 ’−i1形
GaAsP層、3・−P形Oa A s P層、4・
発光111’l接合1,5・・・P形拡散分離領域、1
0・・・発光面、12 、12’・・・陰極、13,1
3°・・陽極、20−・・・n形0aAs基板、21−
= P形(h+ l −x A(1゛xA層、22−第
1の1)+1接合、23−・−u形e11+−xAlx
AS層、24・・第277) +1 +1接合、25・
・・・P膨拡散層、27・・・・第1の陰極、28・・
・・第2の陰極、29・・・・陽極、30−・分離溝、
3I・・・・・・チップの継ぎ目、32・・・・・導体
、33.34・・・・・切換えスイッチ、35・・・・
・電源、用ト■、 300 ・・−・・−、L E D
アレーのチップ。1, 1'--crystal substrate, 2'+2'-i1 type GaAsP layer, 3--P type Oa As P layer, 4-
Light emitting 111'l junction 1, 5...P type diffusion separation region, 1
0... Light emitting surface, 12, 12'... Cathode, 13,1
3°... Anode, 20-... N-type 0aAs substrate, 21-
= P type (h+ l -x A (1゛xA layer, 22-first 1) + 1 junction, 23-・-u type e11+-xAlx
AS layer, 24...277th) +1 +1 junction, 25...
...P swelling diffusion layer, 27...first cathode, 28...
・・Second cathode, 29・・Anode, 30−・Separation groove,
3I... Chip joint, 32... Conductor, 33.34... Changeover switch, 35...
・Power supply, 300 ・・・・・−, L E D
Array chips.
特許出願人 京都セミコンダクター株式会社第10 (C) (改) (改ンPatent applicant: Kyoto Semiconductor Co., Ltd. No. 10 (C) (revised) (revised)
Claims (1)
した複数個の第2の伝導形を有する第1の半導体層を設
けて第1の1月誕接合を形成し、さらに第1の半導体層
上の所定領域に第2の半導体層を設けて第2′の1月1
接合を形成し、上記第1、第2の互いに分離した各半導
体層の表面にそれぞれ低抵抗接触する第1、第2の電極
を設けてタイオートアレーを構成するとともにこれを構
成する各ダイオードlζおい゛C%ClO2極が隣接す
る一方のタイオードの第1の電極と、第2の電極が隣接
する他方のダイオードの第2の電極とそれぞれ電気的に
短絡され、かつ該短絡電極を介して外部回路と接続され
るようにしたことを特徴とする発光または受光またはい
ずれもが可能なタイオードアレー。 (2、特許請求の範囲第1項記載のダイオードアレーに
おいて、共通の第1の伝導形の半導体基板に低抵抗接触
する第3の電極を設は第2の電極との間で発光または受
光またはいずれもかできるようにしたことを特徴とする
ダイオードアレー。 (3)特許請求の範囲第1項記載のダイオードアレーに
おいて、共通の第1の伝導形の半導体基板の代りに絶縁
性半導体基板を用い、第2の半導体層との間に電流を阻
止する接合を設けたことを特徴とするタイオートアレー
。[Claims] (1) A first January-born junction is formed by providing a plurality of first semiconductor layers having a second conductivity type separated from each other on a common semiconductor substrate having a first conductivity type. A second semiconductor layer is formed in a predetermined region on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer.
First and second electrodes forming a junction and making low resistance contact with the surfaces of the first and second semiconductor layers separated from each other, respectively, constitute a tie-auto array and each diode lζ constituting the tie-auto array. Oi゛The C%ClO2 electrode is electrically short-circuited to the first electrode of one adjacent diode and the second electrode is electrically short-circuited to the second electrode of the other adjacent diode, and is connected to the outside through the short-circuited electrode. A diode array capable of emitting light or receiving light, or both, characterized in that it is connected to a circuit. (2. In the diode array according to claim 1, the third electrode is provided in low-resistance contact with the semiconductor substrate of the common first conductivity type, and the third electrode is connected to the second electrode to emit or receive light. (3) In the diode array according to claim 1, an insulating semiconductor substrate is used instead of the common first conduction type semiconductor substrate. , a tie-out array characterized in that a junction for blocking current is provided between the second semiconductor layer and the second semiconductor layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59019161A JPS60163474A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Diode array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59019161A JPS60163474A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Diode array |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60163474A true JPS60163474A (en) | 1985-08-26 |
Family
ID=11991665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59019161A Pending JPS60163474A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Diode array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60163474A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4743955A (en) * | 1985-05-01 | 1988-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device |
JPH02297979A (en) * | 1989-05-11 | 1990-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Light-emitting diode array |
-
1984
- 1984-02-03 JP JP59019161A patent/JPS60163474A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4743955A (en) * | 1985-05-01 | 1988-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting device |
JPH02297979A (en) * | 1989-05-11 | 1990-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Light-emitting diode array |
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