JPH01184880A - 発光ダイオードアレイチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、化合物半導体ウェーハ上に複数の発光素子を
列状に設けて成る発光ダイオードアレイチップの製造方
法、特には電子写真方式のプリンタ等に用いられる光学
記録ヘッドに好適する発光ダイオードアレイチップの製
造方法に関する。

（従来の技術） 近年、例えば電子写真方式のプリンタ或はファクシミリ
等に用いられる光学記録ヘッドの光源として、発光ダイ
オードアレイチップを使用することが行なわれており、
この場合には、光学記録へラド部分ひいては装置全体の
コンパクト化及び長寿命化等を実現できる利点あるため
、広く普及しつつある。

第３図には上記のような目的で使用される発光ダイオー
ドアレイチップの縦断面構造例が模式的に示されている
。この第３図において、１はりん化砒化ガリウム（Ｇａ
ＡｓＰ）エピタキシャルウェーハで、これは■−Ｖ族化
合物半導体である砒化ガリウム（Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　）結
晶より成る基板上に、りん化砒化ガリウム（以下、Ｇａ
Ａｓ１−ｘＰｘと表示する）をエピタキシャル成長させ
ることにより形成されている。２はウェーハ１上に形成
された窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）膜で、この窒化珪素膜２
の拡散窓を通じて前記ウェーハ１にＰ型不純物である亜
鉛（Ｚ　ｎ）をアレイ状に選択拡散してＰ型拡散層３を
設けることにより複数のＰＮ接合を形成し、以て各ＰＮ
接合領域部分が発光素子４となるように構成されている
。このようにして複数個の発光素子４が同一ピッチにて
一列状配置となるように形成される。尚、５はＰ側（上
面側）に設けられた個別電極としてのＡＺｇ極膜（アノ
ード）、６は表面保護膜としての５１０２膜、７はＮ側
（下面側）に設けられた共通電極としてのＡｕＧｅ−Ｎ
ｉ−Ａｕ合金電極膜（カソード）である。

この場合、ウェーハ１のエピタキシャル層を構成するＧ
ａＡｓ１−ｘＰｘは、禁制帯幅が小さい直接遷移形の半
導体である砒化ガリウム（Ｇ　ａ　Ａ　’ｓ　）と、禁
制帯幅が大きい間接遷移形の半導体であるりん化ガリウ
ム（ＧａＰ）との混晶であり、その混晶比Ｘにより前記
発光素子４の中心発光波長が変化する性質を有する。そ
こで、現状では、ｘ−０６４（中心発光波長λｐは６５
０ｎｍ）からＸ−０，２（中心発光波長λｐは７４０ｎ
ｍ）程度の範囲で実用化が進んでいる。

ところで、−殻内に、ＧａＡＳｌ−ＸＰＸの混晶比Ｘと
発光素子の中心発光波長λｐとの関係は第４図のような
曲線で示され、上記混晶比Ｘと発光素子の量子効率η（
つまり発光効率）との関係は第５図のような曲線で示さ
れる。これら第４図及び第５図から明らかなように、発
光素子４の発光波長を長波長化することにより発光効率
が改善されるものである。従って、斯様な発光効率の改
善が進めば発光ダイオードアレイチップとしての光出力
を向上させることができて、特に光学記録ヘッドに適用
した場合には記録速度（プリンタの場合には印字速度）
の向上並びに°消費電力の低減を図り得る等の大きなメ
リットが生ずる。このため現在では、発光素子４の発光
波長の長波長化が検討されており、その中心発光波長λ
ｐが７４０〜７８０ｎｍ程度のものまで実現されつつあ
る。

（発明が解決しようとする課届） ところが、上述のように発光ダイオードアレイチップに
おける発光素子４を長波長化した場合には、発光素子４
からの光の透過率が上昇して、その光が周囲のウェーハ
１を透過し易くなるため、発光素子４の周囲に光が漏れ
出る現象を生ずるものである。従って、このような発光
滲み（所謂ライトブリード）を伴う発光ダイオードアレ
イチップを光学記録ヘッドに適用した場合には、その記
録品質（印字品質）の劣化を来たすという問題点が惹起
されるものであり、結果的に前述したような発光効率の
改善のためには、発光素子４を単純に長波長化するだけ
で済まないという事情がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、発光素子からの光を長波長化することによって発
光効率の改善を図る場合に、発光素子周囲での発光滲み
をチップ構造の複雑化を伴うことなく抑制できる発光ダ
イオードアレイチップの製造方法を提供するにある。

［発明の構成］ （課届を解決するための手段） 本発明の第１の特徴点は、化合物半導体ウェーハ上に複
数の発光素子を列状に形成して成る発光ダイオードアレ
イチップの製造方法において、前記ウェーハ上に赤外光
遮断特性を１する保護膜を形成する工程、前記保：Ｊ１
＠をエツチングして拡散窓を形成する工程、並びに前記
ウェーハに対し前記拡散窓を通じて不純物を拡散させる
ことにより前記発光素子を構成するＰＮ接合領域を形成
する工程を順次行ない、前記保護膜を発光素子周囲での
発光滲みを阻止する遮光膜として残すように構成した点
にある。

また、本発明の第２の特徴点は、上記のような発光ダイ
オードアレイチップの製造方法において、前記ウェーハ
上にアルミニュウム膜を形成する工程、前記アルミニュ
ウム膜のエツチング及び酸化により拡散窓及び酸化アル
ミニュウム膜を形成する工程、並びに前記ウェーハに対
し前記拡散窓を通じて不純物を拡散させることにより前
記発光素子を構成するＰＮ接合領域を形成する工程を順
次行ない、前記酸化アルミニュウム膜を発光素子周囲で
の発光滲みを阻止する遮光膜として残すように構成した
点にある。

（作用） 本発明による発光ダイオードアレイチップの製造方法に
よれば、発光素子（ＰＮ接合領域）を形成するための不
純物拡散工程に拡散マスクとして用いられる保護膜（或
は保護膜としての酸化アルミニュウム膜）、つまり不純
物拡散用の拡散窓の周囲ひいては発光素子の周囲を覆っ
た状態の保護膜が、赤外光遮断特性を有する遮光膜とし
て残されることになる。この結果、発光素子の発光波長
を、その発光効率の改善のために赤外光領域を含む状態
に長波長化した場合において発光素子からの光の透過率
が高くなり、てこれが周囲に漏れ出るようになったとき
でも、その光が前記保護膜により遮光されるようなるか
ら、発光滲みが発生する虞がなくなる。しかも、このよ
うな遮光膜は不純物の拡散工程のために本来的に必要な
保護膜により形成されるものであるから、チップ構造の
複雑化を伴うことがない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図及び第２図を参
照しながら説明する。尚、第１図は発光ダイオードアレ
イチップ１１の製造工程を順を追っ゛て示すものであり
、また第２図は同発光ダイオードアレイチップ１１の平
面構造を示すものである。

第１図（ａ）　〜（ｂ）において、１２はＧａＡｓＰエ
ピタキシャルウェーハで、これは■−ｖ族化合物半導体
である例えばシリコン（Ｓｔ）　　ドープＮ型ＧａＡｓ
　（キャリア濃度５　Ｘ　１０”　ｃｔｐ−３）より成
る基板上に、テルル（Ｔｅ）ドープＧａＡｓ０．９　Ｐ
Ｏ，ｌ　　（キャリア濃度１　ｘ　１０　ｌＴａｍ−３
）をエピタキシャル成長させることにより形成されてい
る。しかして、ｔＡ１図（ａ）に示す工程では、上記ウ
ェーハ１２上に轟空蒸着或はスパッタリングにてアルミ
ニュウム膜１３を０．２〜０．５μｍ程度の膜厚となる
ように形成する。続いて、第１図（ｂ）に示す工程では
、上記アルミニュウム膜工３にフォトレジスト法による
エツチングによって拡散窓１４を形成すると共に、酸溶
液中で所定のアルマイト処理を施すことによってアルミ
ニュウム膜１３を酸化し、これによって赤外光遮光特性
を有する保護膜としての酸化アルミニュウム（ＡＣｇｏ
ｓ）膜１５を形成する。

この後、第１図（ｃ）に示す工程では、前記拡散窓１４
を通じて前記ウェーハ１２上にＰ型不純物である亜鉛を
アレイ状に選択拡散してＰ型拡散層１６を設けることに
よりＰＮ接合を形成し、以てそのＰＮ接合領域部分が発
光素子１７となるように構成する。このとき、上記発光
素子１７は複数個形成されるものであり、同一ピッチに
て一列状配置となるように設けられる。次いで、第１図
（ｄ）に示すように、ウェーハ１２におけるＰ側（上面
側）に、Ｐ型拡散層１６に連続する膜厚０゜５〜１．０
μ程度のアルミニュウム膜を形成してこれを合金化する
ことによって個別電極１８（アノード）を形成する。さ
らに、第１図（ｅ）に示すように、ウェーハ１２の上面
に表面保護膜としての５ｉ０２膜１９を形成すると共に
、ウェーハ１２の下面に膜厚２０００〜３０００人程度
のＡｕＧｅ程度ｉ−Ａｕ合金電極膜より成る共通電極２
０（カソード）を形成し、以て発光ダイオードアレイチ
ップ１１を完成させている゛。このとき、前記酸化アル
ミニュウム膜１５は赤外光を遮断する特性を存するもの
であり、斯様な酸化アルミニュウム膜１５が遮光膜とし
て残される。

上記のように製造された発光ダイオードアレイチップ１
１は、発光素子１７を、ＧａＡｓとＧａＰとの混晶比Ｘ
が０．１のテルルドープＧａＡｓ０．９　Ｐｏ、１のエ
ピタキシャル層を有したＧａＡｓＰエピタキシャルウェ
ーハ１２を利用して形成する構成としたので、その発光
素子１７の発光波長が赤外光領域を含んだ状態まで長波
長化される。

この結果、発光素子１７の発光効率が改善されて発光ダ
イオードアレイチップ１１としての光出力が向上するよ
うになる。しかるに、このように発光素子１７からの光
が長波長化された場合、そ９発光素子１７からの光に透
過率の高い赤外光成分が多く含まれるようになって、そ
の光が周囲のつ工−ハ１２に漏れ出ることがあるが、本
実施例では、発光素子１７の周囲に赤外光遮断特性を有
する酸化アルミニュウム膜１５が遮光膜として残されて
いるから、上記のように漏れ出た光が発光滲みの原因と
なる虞がなくなる。従って、本実施例による発光ダイオ
ードアレイチップ１１を例えば光学記録ヘッドの光源に
適用した場合には、記録品質の劣化を伴うことなく記録
速度の向上並びに消費電力の低減を図り得るものである
。しかも、上記遮光膜として機能する酸化アルミニュウ
ム膜１５は、第１図（ｃ）の不純物拡散工程での拡散用
マスクとして本来的に必要なものであるから、チップ構
造の複雑化を来たすことがなくてコスト安になる。

尚、上記実施例では、ウェーハ１２に形成されるエピタ
キシャル層の混晶比Ｘを０．１としたが、例えば混晶比
ｘ−０としても良い等、適宜に変更できるものである。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定
されるものではなく、例えば赤外光遮光特性を有するも
のであれば酸化アルミニュウム膜以外のものを保護膜と
して利用できる等、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができるものである。

□τ発明の効果］ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、化
合物半導体ウェーハ上に複数の発光素子を列状に形成し
て成る発光ダイオードアレイチップを製造するにあたっ
て、発光素子からの光を長波長化することによって発光
効率の改善及びこれに伴う光出力の向上を図った場合で
も、発光素子周囲での発光滲みをチップ構造の複雑化を
伴うことなく抑制できるという優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は製造工程を模式的に表わした縦断面図、第２図は
発光ダイオードアレイチップを一部省略して示す平面図
である。また、第３図は従来の発光ダイオードアレイチ
ップの構造を説明するための部分縦断面図、第４図はり
ん化砒化ガリウムの混晶比と発光素子の中心発光波長と
の関係を示す特性図、第５図は上記混晶比と量子効率と
の関係を示す特性図である。 図中、１１は発光ダイオードアレイチップ、１２はウェ
ーハ、１３はアルミニュウム膜、１４は拡散窓、１５は
酸化アルミニニウム膜（保護膜）、１６は拡散層、１７
は発光素子、１８は個別電極、２０は共通電極を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体ウェーハ上に複数の発光素子を列状に
   形成して成る発光ダイオードアレイチップの製造方法で
   あって、前記ウェーハ上に赤外光遮断特性を有する保護
   膜を形成する工程と、前記保護膜をエッチングして拡散
   窓を形成する工程と、前記ウェーハに対し前記拡散窓を
   通じて不純物を拡散させることにより前記発光素子を構
   成するＰＮ接合領域を形成する工程とを含んで構成され
   、前記保護膜を発光素子周囲での発光滲みを阻止する遮
   光膜として残すように構成したことを特徴とする発光ダ
   イオードアレイチップの製造方法。 ２、化合物半導体ウェーハ上に複数の発光素子を列状に
   形成して成る発光ダイオードアレイチップの製造方法で
   あって、前記ウェーハ上にアルミニュウム膜を形成する
   工程と、前記アルミニュウム膜のエッチング及び酸化に
   より拡散窓及び酸化アルミニュウム膜を形成する工程と
   、前記ウェーハに対し前記拡散窓を通じて不純物を拡散
   させることにより前記発光素子を構成するＰＮ接合領域
   を形成する工程とを含んで構成され、前記酸化アルミニ
   ュウム膜を発光素子周囲での発光滲みを阻止する遮光膜
   として残すように構成したことを特徴とする発光ダイオ
   ードアレイチップの製造方法。