JPH06314820A - 受発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光ダイオードを受光素子として機能させる場
合の受光感度を高める。 【構成】受発光領域40を画素１個分の領域とし、この領
域40に受光機能を担う浅いｐｎ接合40a と発光機能を担
う深いｐｎ接合40b とを互いに接して設ける。そして浅
いｐｎ接合40a を受発光領域40の周縁に蛇行させて設け
る。これにより画素１個分の受発光領域40における浅い
ｐｎ接合40a の広さが増大するので、目的を達成でき
る。ｐｎ接合40a、40b の形成に当っては、第一半導体層
42上に拡散マスクを兼ねる層間絶縁膜46を形成し、この
膜46に窓周縁が蛇行する窓46a を形成する。そして窓46
a を介し不純物を熱拡散させることにより、第一半導体
層42に第二半導体層44を形成する。不純物は第一半導体
層42表面に沿う方向にも拡散するので、窓周縁の層間絶
縁膜46下側に、蛇行する浅いｐｎ接合を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、受光機能及び発光機
能の双方を兼ね備える受発光ダイオード、特に、イメー
ジセンサ及び電子写真方式の露光光源の双方に用いるダ
イオードアレイを構成する場合に用いて好適な受発光ダ
イオードとその製造方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機、プリンタそのほかに
おいて電子写真方式の印刷装置を用いている。この方式
では、感光体ドラムの感光面を帯電器によって一様に帯
電させる。次いで感光面を選択的に露光し、記録対象像
に対応する静電潜像を形成する。感光面の選択露光に当
っては、例えば、露光光源をレーザや発光ダイオード
（Light Emitting Diode、以下ＬＥＤ）としその発光を
画素単位にオン・オフ制御しながら感光面に照射する。
或は、露光光源を蛍光灯や冷陰極管とし光源からの光を
液晶シャッタを介して感光面に照射し液晶シャッタを画
素単位に開閉する。感光面の露光部分では光電現象によ
り電荷が中和されると共に未露光部分では電荷が中和さ
れずにそのまま残存するので、静電潜像ができる。次い
で、帯電させたトナーを感光面上に散布する。トナーは
これとは反対極性に帯電する部分の感光面に選択的に吸
着され、その結果、記録対象像に対応するトナー像がで
きる。次いでトナー像を転写器によって記録紙に転写す
る。然る後、トナー像を記録紙に定着し、記録対象像の
印刷が終了する。

【０００３】ＬＥＤを静電潜像形成用の露光光源に用い
た印刷装置は高速かつ高解像度で印刷を行なえるという
利点を有し、このような装置として例えば特開昭５６−
３０１５４号公報に開示されているものがある。さらに
装置のコスト低減及び小型化を図るため、ＬＥＤを静電
潜像形成用の露光光源及び画像読取り用のイメージセン
サの双方に用いる装置（以下、印刷・読取り一体型装
置）も提案されている。このような装置として、例えば
特開昭５８−１５７２５２号公報に開示されているもの
がある。

【０００４】図２６は印刷・読取り一体型装置の構造の
一例を示す要部斜視図であって、記録対象となる原稿像
を読み取るときの様子を示す。同図において、１０は配
線基板、１２及び１４は配線基板１０に設けたＬＥＤア
レイ及び制御ＩＣを示す。複数個例えば６４個のＬＥＤ
を配列方向Ａに直線的に配列して集積化し、これらＬＥ
ＤによりＬＥＤアレイ１２を構成する。そして各ＬＥＤ
アレイ１２のＬＥＤを一直線上に配置するようにして複
数個のＬＥＤアレイ１２を一列に並べる。各ＬＥＤアレ
イ１２に制御ＩＣ１４を設け、対応するＬＥＤアレイ１
２及び制御ＩＣ１４を電気接続する。

【０００５】１６は透明な原稿載置板（図示せず）上の
所定位置に位置決めした原稿、１８及び２０は原稿載置
板とＬＥＤアレイ１２との間に設けた収束レンズアレイ
及び照明光源を示す。複数個の収束レンズを配列方向Ａ
に直線的に配列してホルダ２２に固定し、これら収束レ
ンズにより収束レンズアレイ１８を構成する。さらに収
束レンズアレイ１８とＬＥＤアレイ１２とをこれらの光
軸を一致させるように対向配置し、収束レンズアレイ１
８の両側部に照明光源２０を設ける。

【０００６】原稿像を読み取るときには、照明光源２０
からの光Ｌ１を原稿１６に照射し、その反射光Ｌ２を収
束レンズアレイ１８を介しＬＥＤアレイ１２に入射す
る。反射光Ｌ２は原稿１６の濃度に応じた光強度を有し
原稿像を構成する。一方、ＬＥＤはｐｎ接合を有するダ
イオードであるので、逆方向電圧を印加した状態でｐｎ
接合に反射光Ｌ２を入射すると、ｐｎ接合の空乏層にお
いて反射光強度に比例した量の電子或は正孔が励起され
移動する。その結果、ｐｎ接合に電流が流れるので、こ
の電流を検出することにより原稿像を電気信号に変換で
きる。

【０００７】２４は照明光源２０とＬＥＤアレイ１２と
の間に設けた遮光板を示す。収束レンズアレイ１８から
の光Ｌ２以外の光がＬＥＤアレイ１２に入射しないよう
に、遮光板２４を配置する。

【０００８】図２７（Ａ）及び（Ｂ）はＬＥＤアレイの
要部構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図
２７（Ｂ）は図２７（Ａ）におけるXXVIIB−XXVIIB線に
沿って取った断面を示す。ＬＥＤ２６は、ｐｎ接合を形
成するｎ層２８及びｐ層３０と、ｎ層２８及びｐ層３０
に電気接続するｎ側電極３２及びｐ側電極３４と、ｎ層
２８及びｐ側電極３４を電気的に分離しｐ層３０を露出
する窓３６ａを有する層間絶縁膜３６とを備えて成る。

【０００９】ＬＥＤ２６は、例えば次のように製造され
る。まず、ｎ層２８としてｎ−ＧａＡｓ_X Ｐ_1-X ウエハ
を用意し、この層２８上に層間絶縁膜３６を積層する。
層間絶縁膜３６はＳｉＯ、ＳｉＮ或はＳｉＯＮから成る
透明な膜である。然る後、層間絶縁膜３６に窓３６ａを
形成し、窓３６ａを介してｐ層形成領域のｎ層２８を露
出させる。次いで不純物導入技術として封管法を用い、
Ｚｎを窓３６ａを介してｎ層２８中に熱拡散させる。Ｚ
ｎの拡散領域にｐ層３０が形成される。層間絶縁膜３６
はＺｎを透過しない膜厚或は材質を有し拡散マスクとし
て作用するが、Ｚｎはウエハ表面に垂直な方向のみなら
ずウエハ表面に平行な方向にも拡散する。従ってｐ層３
０は窓３６ａの内側領域のみならず窓３６ａ周縁の層間
絶縁膜３６下側にも形成される。ここでウエハ表面から
ｐｎ接合界面に至る深さをｐｎ接合深さと称すれば、窓
３６ａ内側領域にｐｎ接合深さが深いｐｎ接合３８ａが
形成され、また窓３６ａ周縁にｐｎ接合深さが浅いｐｎ
接合３８ｂが形成される。次いでｐ層３０上にｐ側電極
３４を形成する。さらにｎ層２８のｐ層３０とは反対側
にｎ側電極３２を形成する。

【００１０】次に図２８を参照しｐｎ接合深さの設計に
つき説明する。図２８はＬＥＤのｐｎ接合深さと発光強
度との関係を示す図である。同図においては、ｐｎ接合
深さ（μｍ）を横軸に及び最大発光強度を１として相対
的に表した発光強度（無次元）を縦軸に取り、ＧａＡｓ
_0.8 Ｐ_0.2 を用いて発光波長７４０μｍのＬＥＤを製造
した場合の例を示した。

【００１１】同図の例では、ｐｎ接合深さが約７．５μ
ｍ前後となるときに発光出力強度は最大となり、ｐｎ接
合深さがそれよりも浅く或は深くなるにしたがって発光
出力強度は小さくなってゆく。これは次に述べる理由に
依る。すなわち、ｐ層３０表層には不純物準位や欠陥準
位が多く、従ってｐｎ接合深さが浅くなるにつれて発光
に寄与する空乏層におけるこれ準位の占有率が大きくな
るからである。また空乏層で発生した光はｐ層３０を伝
搬する間にｐ層３０に吸収され、従ってｐｎ接合深さが
深くなるにつれて光の吸収量が大きくるからである。

【００１２】一般に、ＬＥＤ２６の発光波長は感光体ド
ラムに対して大きな感度が得られる６６０〜７８０μｍ
とされるが、この場合にはｐｎ接合深さを５〜１０μｍ
とすることにより実用上満足できる程度に大きな発光出
力強度が得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】一方、ＬＥＤ２６を受
光素子として用いた場合の光電変換特性を実験的に調べ
ると次のようなことがわかる。図２９はこの実験結果を
示す図である。同図においては、実験結果とともに図２
７のXXVIIB−XXVIIB線に沿って取ったＬＥＤ２６の要部
断面構造を示す。またXXVIIB−XXVIIB線に沿う方向の位
置Ｘを実験結果の横軸に、及び走査光を位置Ｘのｐ層３
０に照射した場合に生じる光電変換電流を実験結果の縦
軸に取って示す。実験に当っては、発光波長を７４０ｎ
ｍに設計したＬＥＤ２６を用い、ｐ層３０に比して充分
に微小なスポットサイズを有する走査光を、ｐ層３０に
垂直な方向から照射した。そして走査光の波長を５５０
及び７４０ｎｍとし、各波長毎に、走査光をXXVIIB−XX
VIIB線に沿って走査し位置Ｘにおける光電変換電流を測
定した。図中の実線及び点線の曲線が、走査光波長を５
５０及び７４０ｎｍとしたときの実験結果を表す。

【００１４】図からも理解できるように、走査光の波長
を原稿像読取りに適した可視域の波長例えば５５０ｎｍ
とした場合、光電変換電流はｐｎ接合深さが浅いｐｎ接
合３８ｂにおいて大きくまたｐｎ接合深さが深いｐｎ接
合３８ａにおいて小さくなる。これに対し走査光の波長
を可視域の波長よりも長い波長例えば７４０ｎｍとした
場合、光電変換電流は浅いｐｎ接合３８ｂ及び深いｐｎ
接合３８ａの双方において大きくなる。

【００１５】この理由は次のように考えられる。すなわ
ち、可視光は波長が短いのでｐ層３０の比較的浅い領域
までしか到達できず、従って深いｐｎ接合３８ａに到達
する光の量が非常に少なくなる。その結果、可視光の場
合は深いｐｎ接合３８ａにおける光電変換量が少なくな
る。これに対し、可視光よりも波長が長い光はｐ層３０
のより深い領域まで到達できるので、深いｐｎ接合３８
ａに到達する光の量がより多くなる。その結果、波長が
長い光の場合は深いｐｎ接合３８ａにおける光電変換量
が多くなる。

【００１６】この点につき図３０を参照し、説明する。
図３０は入射光波長に対するＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 の吸収
係数の変化の様子を示す図である。同図の横軸にＧａＡ
ｓ_0.8 Ｐ_0.2 へ入射する光の波長（ｎｍ）を示し、縦軸
にＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 の吸収係数（ｃｍ^-1）を対数表示
で示す。ここでは、発光波長７４０ｎｍのＬＥＤ２６を
製造する場合に通常用いるＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 に着目す
る。

【００１７】ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 中を距離ｘだけ進行し
た入射光の光強度Ｉが入射時点での光強度Ｉ₀ の３７％
（Ｉ＝（１／ｅ）・Ｉ₀ ）にまで減衰したとすれば、こ
のときの距離ｘを吸収係数を用いて算出することができ
る。

【００１８】波長５５０ｎｍ前後の入射光に対するＧａ
Ａｓ_0.8 Ｐ_0.2 の吸収係数は１×１０⁴ 〜３×１０⁴ ｃ
ｍ^-1程度であって（図３０参照）、この場合の距離ｘを
算出すると距離ｘは０．３〜０．７μｍ程度である。ま
た波長７４０ｎｍ前後の入射光に対するＧａＡｓ_0.8 Ｐ
_0.2 の吸収係数は１×１０³ 〜２×１０³ ｃｍ^-1程度で
あって（図３０参照）、この場合の距離ｘを算出すると
距離ｘは約５〜１０μｍ程度である。これらのことから
も理解できるように、５５０ｎｍ近傍の可視光はＧａＡ
ｓ_0.8 Ｐ_0.2 の極めて浅い表層部分にしか到達できな
い。従って、光電変換を行なえる入射光強度Ｉの下限
（Ｉ_MIN.）として、Ｉ_MIN.＝（１／ｅ）・Ｉ₀ を一応の
目安と考えれば、５５０ｎｍ近傍の可視光はＧａＡｓ
_0.8 Ｐ_0.2 表層から０．３〜０．７μｍ以内の深さに存
在する空乏層でしか、光電変換されないこととなる。

【００１９】このように、ＬＥＤ２６の受光機能を担う
のは浅いｐｎ接合３８ｂであるが、従来のＬＥＤ２６に
おいては浅いｐｎ接合３８ｂは窓３６ａ周縁の層間絶縁
膜３６下側にしか形成されない。しかも線状の浅いｐｎ
接合３８ｂが矩形状に形成されるのみである。従って浅
いｐｎ接合３８ｂの広さが狭いので、受光感度を大きく
することは難しい。

【００２０】この発明の目的は上述した従来の問題点を
解決し、受光機能及び発光機能を兼ね備える受発光ダイ
オードであって受光感度を従来よりも高めることのでき
る受発光ダイオード及びその製造方法を提供することに
ある。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】この目的の達成
を図るため、第一発明の受発光ダイオードは、受発光領
域に光電変換用の浅いｐｎ接合と発光用の深いｐｎ接合
とを互いに接して備えて成る受発光ダイオードにおい
て、深いｐｎ接合の広さに対する浅いｐｎ接合の広さを
増大せしめて成ることを特徴とする。

【００２２】第一発明によれば、深いｐｎ接合の広さを
従来と同程度として比較すれば、浅いｐｎ接合の増分だ
け受発光領域は従来より広くなるが受発光ダイオードの
受光感度を従来より高めることができる。或は、受発光
領域の広さを従来と同程度として比較すれば、浅いｐｎ
接合の増分だけ深いｐｎ接合の広さが従来より減少する
が受発光ダイオードの受光感度を従来より高めることが
できる。好ましくは、深いｐｎ接合の広さを実用上満足
できる発光出力強度が得られる範囲内で減少させつつ浅
いｐｎ接合の広さを増大させるのが良い。

【００２３】第二発明の受発光ダイオードは第一発明の
好適実施例であって、受発光領域の周縁に蛇行させて浅
いｐｎ接合を設けて成ることを特徴とする。

【００２４】第二発明によれば、浅いｐｎ接合を蛇行さ
せるので浅いｐｎ接合の広さを従来よりも増大させるこ
とができる。

【００２５】第三発明の受発光ダイオードは第一発明の
好適実施例であって、浅いｐｎ接合を受発光領域の周縁
と受発光領域の周縁よりも内側の領域とに設けて成るこ
とを特徴とする。

【００２６】第三発明によれば、受発光領域の周縁より
も内側の領域にも浅いｐｎ接合を設けるので、浅いｐｎ
接合の広さを従来よりも増大させることができる。また
受発光領域の周縁よりも内側の領域にも浅いｐｎ接合を
設けるので、受発光領域の周縁のみに浅いｐｎ接合を設
けていた従来と比較してより精度良く、受発光領域の受
光量を検出できる。

【００２７】第四発明の受発光ダイオードの製造方法
は、第二発明の受発光ダイオードを製造するに当り、第
一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜を
形成する工程と、層間絶縁膜に窓周縁を蛇行させた窓を
形成する工程と、第一半導体層に層間絶縁膜の窓を介し
不純物を熱拡散させて、浅いｐｎ接合及び深いｐｎ接合
を形成するための第二半導体層を形成する工程とを含ん
で成ることを特徴とする。

【００２８】第四発明によれば、層間絶縁膜の窓を介し
不純物を熱拡散させることにより、深いｐｎ接合の形成
と浅いｐｎ接合の形成とを並行して行なえる。深いｐｎ
接合は層間絶縁膜の窓内側領域に形成され、浅いｐｎ接
合は窓周縁の層間絶縁膜下側に形成される。窓周縁を蛇
行させるので、蛇行する浅いｐｎ接合を形成でき従って
浅いｐｎ接合の広さを増大させることができる。しかも
不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜の窓周縁を蛇行さ
せるという単純な設計変更を行なうだけで、蛇行した浅
いｐｎ接合を形成できる。従って製造プロセスの複雑化
を避けつつ浅いｐｎ接合の広さを増大させることができ
る。

【００２９】第四発明の実施に当り、熱拡散を行なった
後に浅いｐｎ接合を覆う部分の層間絶縁膜を選択的に除
去するようにしても良いが、この選択除去を省略し製造
プロセスを簡単化するためには、層間絶縁膜を受光すべ
き光に対し透明な膜とするのが好適である。

【００３０】第五発明の受発光ダイオードの製造方法
は、第三発明の受発光ダイオードを製造するに当り、第
一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜を
形成する工程と、層間絶縁膜に窓を形成する工程と、層
間絶縁膜の窓内側領域の第一半導体層上に不純物阻止膜
を形成する工程と、第一半導体層に層間絶縁膜の窓及び
不純物阻止膜を介し不純物を熱拡散させ、浅いｐｎ接合
及び深いｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形成
する工程とを含んで成ることを特徴とする。

【００３１】第五発明によれば、層間絶縁膜の窓及び不
純物阻止膜を介し不純物を熱拡散させることにより、深
いｐｎ接合の形成と浅いｐｎ接合の形成とを並行して行
なえる。深いｐｎ接合は層間絶縁膜の窓内側領域であっ
て不純物阻止膜を形成していない領域に形成され、浅い
ｐｎ接合はこの窓周縁の層間絶縁膜下側と不純物阻止膜
下側とに形成される。

【００３２】第五発明の実施に当り、層間絶縁膜の窓形
成と不純物阻止膜の形成とを個別に行なっても良いが、
製造プロセスを簡単化するためには、層間絶縁膜の窓を
形成するのと並行して窓内側領域の層間絶縁膜を任意好
適な形状にエッチング加工しこの加工した層間絶縁膜を
不純物阻止膜として用いるのが好適である。

【００３３】また第五発明の実施に当り、熱拡散を行な
った後に浅いｐｎ接合を覆う部分の層間絶縁膜及び不純
物阻止膜を選択的に除去するようにしても良いが、これ
らの選択除去を省略し製造プロセスを簡単化するために
は、層間絶縁膜及び不純物阻止膜をそれぞれ受光すべき
光に対し透明な膜とするのが好適である。

【００３４】第六発明の受発光ダイオードの製造方法
は、第三発明の受発光ダイオードを製造するに当り、第
一半導体層上に第一不純物導入マスクを形成する工程
と、第一不純物導入マスクに第一窓を形成する工程と、
第一半導体層に第一窓を介し不純物を導入して深いｐｎ
接合を形成するための第二半導体層を形成し、然る後、
第一不純物導入マスクを除去する工程と、第一及び第二
半導体層上に第二不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜
を形成する工程と、深いｐｎ接合を形成するための第二
半導体層の周縁に隣接する領域の第一半導体層を露出す
る第二窓を層間絶縁膜に形成する工程と、第一半導体層
に第二窓を介し不純物を導入して、浅いｐｎ接合を形成
するための第二半導体層を形成する工程とを含んで成る
ことを特徴とする。不純物導入技術として熱拡散、イオ
ン注入そのほかの任意好適な技術を用いることができ
る。

【００３５】第六発明によれば、第二窓を介し露出する
第一半導体層を広げるのに応じて、浅いｐｎ接合の広さ
を増大させることができる。

【００３６】第七発明の受発光ダイオードの製造方法
は、第三発明の受発光ダイオードを製造するに当り、不
純物導入マスクを兼ねる下側層間絶縁膜及び上側層間絶
縁膜を順次に、第一半導体層上に形成する工程と、上側
層間絶縁膜に第一窓を形成する工程と、第一窓の内側領
域の下側層間絶縁膜を一部残存させて、当該領域の下側
層間絶縁膜に第二窓を形成する工程と、第一窓及び第二
窓を介し第一半導体層に不純物を導入して、浅いｐｎ接
合及び深いｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形
成する工程とを含んで成ることを特徴とする。不純物導
入技術として熱拡散、イオン注入そのほかの任意好適な
技術を用いることができる。

【００３７】第七発明によれば、下側層間絶縁膜の膜厚
を厚くするにしたがって或は下側層間絶縁膜の材質を任
意好適に選択することによって、不純物の導入深さを浅
くすることができる。従って第一及び第二窓を介し不純
物を導入することにより、下側層間絶縁膜で覆われてい
ない第二窓内側領域に深いｐｎ接合を形成しつつ、下側
層間絶縁膜で覆われている第一窓内側領域に浅いｐｎ接
合を形成することができる。しかも第二窓を介し露出す
る下側層間絶縁膜を広げるのに応じて、浅いｐｎ接合の
広さを増大させることができる。

【００３８】第八発明の受発光ダイオードの製造方法
は、第三発明の受発光ダイオードを製造するに当り、第
一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜を
形成する工程と、層間絶縁膜に窓を形成する工程と、第
一半導体層に層間絶縁膜の窓を介し不純物を導入し、深
いｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形成する工
程と、第二半導体層を部分的にエッチング防止膜で覆う
工程と、第二半導体層をエッチング防止膜を介しエッチ
ングして第二半導体層の層厚を部分的に薄くし、浅いｐ
ｎ接合を形成するための層厚の薄い第二半導体層を形成
する工程とを含んで成ることを特徴とする。

【００３９】第八発明によれば、第二半導体層をエッチ
ング防止膜で覆わない領域を広げるのに応じて、浅いｐ
ｎ接合の広さを増大させることができる。

【００４０】

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。

【００４１】まず第一発明の好適実施例として第二発明
の実施例につき説明する。図１及び図２は第二発明の実
施例の構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、
図２は図１のII−II線に沿って取った断面を示す。

【００４２】この実施例の受発光ダイオードは、受発光
領域４０に光電変換用の浅いｐｎ接合４０ａと発光用の
深いｐｎ接合４０ｂとを互いに接して備え、深いｐｎ接
合４０ｂの広さに対する浅いｐｎ接合４０ａの広さを増
大せしめて成る。

【００４３】この実施例では、受発光領域４０を画素１
個分の受光及び発光を行なう領域とする。そして浅いｐ
ｎ接合４０ａを受発光領域４０の周縁に蛇行させて設け
ることにより、画素１個分の受発光領域４０における浅
いｐｎ接合４０ａの広さを増大させる。浅いｐｎ接合４
０ａが光電変換の機能を担い、深いｐｎ接合４０ｂが発
光の機能を担う。

【００４４】第一半導体層４２例えばｎ−ＧａＡｓＰ基
板の一方の側の表層に第二半導体層４４例えばｐ−Ｇａ
ＡｓＰ層を設け、これら半導体層４２及び４４によりｐ
ｎ接合４０ａ、４０ｂを構成する。そして第一半導体層
４２の一方の側の表層上に層間絶縁膜４６及びｐ側電極
４８を順次に設ける。層間絶縁膜４６の窓４６ａを介
し、ｐ側電極４８及び第二半導体層４４を電気接続す
る。層間絶縁膜４６は１層構造の膜例えばＳｉＮ膜、Ｓ
ｉＯ膜或はＳｉＯＮ膜、又は多層構造の膜例えば第一半
導体層４２上に順次に設けたＳｉＮ膜及びＳｉＯＮ膜か
ら成る２層構造の膜である。ｐ側電極４８はＡｌ電極で
ある。そして第一半導体層４２の他方の側にこの層４２
と電気接続するｎ側電極５０を設ける。

【００４５】次に第四発明の実施例として図１の受発光
ダイオードの製造工程につき説明する。図３（Ａ）〜
（Ｃ）は第四発明の主要な製造工程段階を概略的に示す
断面図であって、図３の各図は図２の断面に対応する断
面を示す。

【００４６】まず、第一半導体層４２上に不純物導入マ
スクを兼ねる層間絶縁膜４６を形成する。この実施例で
は、受発光ダイオードの発光波長を感光体ドラムに対し
て大きな感度が得られる波長例えば７４０ｎｍ前後の波
長とするために、ｎ−ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 基板を第一半
導体層４２として用意する。そしてこの層４２上に、不
純物を実質的に透過しない層間絶縁膜４６を積層する
（図３（Ａ））。層間絶縁膜４６は受光すべき光例えば
５５０ｎｍ前後の波長の可視光に対し透明な膜であっ
て、このような層間絶縁膜４２としてＳｉＮ膜、ＳｉＯ
膜或はＳｉＯＮ膜を積層する。層間絶縁膜４２は一層構
造及び多層構造の膜のいずれでも良いが、ここでは一層
構造の膜とする。

【００４７】次に、層間絶縁膜４６に窓周縁を蛇行させ
た窓４６ａを形成する。この実施例では、フォトリソ及
びエッチング技術を用い、窓形成予定領域５１の層間絶
縁膜４６を選択的に除去して窓４６ａを形成する（図３
（Ｂ））。窓４６ａ周縁を折れ線或は曲線状に蛇行させ
る（図１参照）。また窓形成予定領域５１の第一半導体
層４２を窓４６ａを介し露出させる。

【００４８】次に、第一半導体層４２に、層間絶縁膜４
６の窓４６ａを介して不純物を選択的に熱拡散させて、
浅いｐｎ接合４０ａ及び深いｐｎ接合４０ｂを形成する
ための第二半導体層４４を形成する。この実施例では、
不純物としてＺｎを拡散させ、窓４６ａを介し露出する
窓形成予定領域５１の第一半導体層４２に深いｐｎ接合
４０ｂを形成すると共に、この窓４６ａ周縁の層間絶縁
膜４６下側に浅いｐｎ接合４０ａを形成する（図３
（Ｃ））。

【００４９】熱拡散によれば、不純物は第一半導体層４
２表面に垂直な方向のみならず第一半導体層４２表面に
沿う方向にも拡散し、従って層間絶縁膜４６が不純物を
透過しなくとも不純物を窓４６ａ周縁の層間絶縁膜４６
下側にも拡散させることができる。この層間絶縁膜４６
下側における不純物の拡散深さは窓４６ａから遠ざかる
にしたがって浅くなる。従って窓４６から露出する第一
半導体層４２での拡散深さが深くなるように、拡散条件
例えば拡散時間や拡散温度を定めて拡散を行なっても、
層間絶縁膜４６下側での拡散深さを浅くすることができ
る。これがため、第一半導体層４２表層からｐｎ接合界
面に至る距離（接合深さ）の深いｐｎ接合４０ｂを形成
するのと並行して、接合深さの浅いｐｎ接合４０ａを形
成できる。

【００５０】第一半導体層４２としてｎ−ＧａＡｓ_0.8
Ｐ_0.2 基板を用いた場合は、接合深さが５〜１０μｍ程
度の深いｐｎ接合４０ｂを形成することにより、受発光
ダイオードの発光出力強度を大きくすることができる。
５５０ｎｍ前後の波長の可視光に対しては、接合深さが
例えば０．３〜０．７μｍ程度以下の浅いｐｎ接合４０
ａにおいて、効率良く光電変換を行なえる。

【００５１】次に、第二半導体層４４と電気接続するｐ
側電極４８を形成する。さらに第一半導体層４２と電気
接続するｎ側電極５０を形成し、受発光ダイオードを完
成する（図１及び図２参照）。

【００５２】この実施例によれば、不純物導入マスクを
兼ねる層間絶縁膜４６の窓周縁を蛇行させるという単純
な設計変更を行なうだけで、浅いｐｎ接合４０ａの広さ
を増大させることができる。また層間絶縁膜４６を受光
すべき光に対し透明な膜とするので、浅いｐｎ接合４０
ａを覆う部分の層間絶縁膜４６を除去する工程を省略で
きる。しかも熱拡散により浅いｐｎ接合４０ａ及び深い
ｐｎ接合４０ｂを並行して形成できるので、製造プロセ
スを簡略化して製造コストの増加を抑えつつ浅いｐｎ接
合４０ａを増大させることができる。

【００５３】図４（Ａ）及び（Ｂ）は浅いｐｎ接合の最
小接合深さＪ_m の説明に供する断面図であって、図１の
IV−IV線に沿って取った断面を示す。

【００５４】浅いｐｎ接合４０ａは第一半導体層４２表
面に沿う方向における不純物の拡散（以下、サイド拡散
と称す）によって形成される。従って層間絶縁膜４６の
幅Ｗが狭過ぎると、浅いｐｎ接合４０ａの最小接合深さ
Ｊ_m が深くなって光電変換を効率良く行なえなくなる。
幅Ｗは層間絶縁膜４６の側壁面４６ａ１、４６ａ２の離
間距離である（これら側壁面は窓４６の壁面でもあ
る）。

【００５５】ここで、一方の側壁面４６ａ１から層間絶
縁膜４６下側へサイド拡散した不純物の拡散距離を
Ｊ_S1、また他方の側壁面４６ａ２から層間絶縁膜４６下
側へサイド拡散した不純物の拡散距離をＪ_S2と表す。幅
Ｗが拡散距離Ｊ_S1及びＪ_S2の和よりも小さくなるにした
がって、一方及び他方の側壁面４６ａ１及び４６ａ２か
らのサイド拡散により形成される不純物拡散領域の重な
り部分が大きくなり、その結果、最小接合深さＪ_m が深
くなる（図４（Ｂ））。受光波長を５５０ｎｍ前後の波
長とした場合、上述したように接合深さが０．３〜０．
７μｍ程度以下の浅いｐｎ接合４０ａにおいて、効率良
く光電変換を行なえる。この場合には、最小接合深さＪ
_m が０．３〜０．７μｍ以下となるように幅Ｗを定めれ
ば良い。

【００５６】一方、幅Ｗを拡散距離Ｊ_S1及びＪ_S2の和と
等しいかこれらの和より大きくしたとき浅いｐｎ接合４
０ａの最小接合深さＪ_m を実質的に零とすることができ
る（図４（Ａ））。浅いｐｎ接合４０ａの接合深さが
０．３〜０．７μｍ以下となる領域Ｌ（図４（Ａ）中、
点線の丸で囲む領域）は、層間絶縁膜４６の側壁面と交
差する方向Ｙにおける幅が微小な線状領域となる。しか
し浅いｐｎ接合４０ａを蛇行させて形成することによ
り、浅いｐｎ接合４０ａの全長を長くすることができ従
って浅いｐｎ接合４０ａの広さを従来よりも広くするこ
とができる。

【００５７】尚、ＧａＡｓＰにＺｎを熱拡散させた場
合、拡散距離Ｊ_S1及びＪ_S2は、第一半導体層４２表面に
垂直な方向における不純物の拡散距離（拡散深さ）Ｊ_d
の約１．３倍であることが経験的に知られている。上述
したようにＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2を用いた場合、発光出力
強度を大きくするためには拡散深さＪ_d を５〜１０μｍ
程度として深いｐｎ接合４０ｂを形成すれば良い。従っ
て拡散深さＪ_d を例えば５μｍとすればサイド拡散距離
Ｊ_S1及びＪ_S2は６．５μｍ程度となる。

【００５８】次に第一発明の好適実施例として第三発明
の第一実施例につき説明する。図５及び図６は第三発明
の第一実施例の構成を概略的に示す平面図及び断面図で
あって、図６は図５のVI−VI線に沿って取った断面を示
す。

【００５９】この実施例の受発光ダイオードは、受発光
領域５２に光電変換用の浅いｐｎ接合５２ａと発光用の
深いｐｎ接合５２ｂとを互いに接して備え、深いｐｎ接
合５２ｂの広さに対する浅いｐｎ接合５２ａの広さを増
大せしめて成る。

【００６０】この実施例では、受発光領域５２を画素１
個分の受光及び発光を行なうための領域とする。そして
浅いｐｎ接合５２ａを受発光領域５２の周縁ｓとこの周
縁ｔよりも内側の領域ｔとに設けることによって、画素
１個分の受発光領域５２における浅いｐｎ接合５２ａの
広さを増大させる。浅いｐｎ接合５２ａが光電変換の機
能を担い、深いｐｎ接合５２ｂが発光の機能を担う。

【００６１】そして第一半導体層５４及び第二半導体層
５６によりｐｎ接合５２ａ、５２ｂを構成する。第一半
導体層５４はｎ−ＧａＡｓＰ基板、第二半導体層５６は
ｐ−ＧａＡｓＰ層である。第一半導体層５４の一方の側
の表層に第二半導体層５６を設け、さらにこの一方の側
の表層上に層間絶縁膜５８及びｐ側電極６０を順次に設
ける。層間絶縁膜５８は第二半導体層５６を露出する窓
５８ａを有し、この窓５８ａを介しｐ側電極６０及び第
二半導体層５６を電気接続する。また第一半導体層５４
の他方の側にこの層５４と電気接続するｎ側電極６２を
設ける。

【００６２】次に第五発明の実施例として図４の受発光
ダイオードの製造工程につき説明する。図７（Ａ）〜
（Ｃ）は第五発明の主要な製造工程段階を概略的に示す
断面図であって、図７の各図は図６の断面に対応する断
面を示す。

【００６３】まず、第一半導体層５４上に不純物導入マ
スクを兼ねる層間絶縁膜５８を形成する。この実施例で
は、第一半導体層５４としてｎ−ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 基
板を用意し、この層５４上に、不純物を実質的に透過し
ない層間絶縁膜５８を積層する（図７（Ａ））。層間絶
縁膜５８としてＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜或はＳｉＯＮ膜を積
層する。層間絶縁膜５８は一層構造及び多層構造の膜の
いずれでも良いが、ここでは一層構造の膜とする。

【００６４】次に、層間絶縁膜５８に窓５８ａを形成す
ると共にこの窓５８ａの内側領域６２の第一半導体層５
４上に不純物阻止膜６４を形成する。この実施例では、
フォトリソ及びエッチング技術を用いて、窓形成予定領
域６６の層間絶縁膜５８を選択的にエッチングすること
により、窓５８ａの形成と不純物阻止膜６４の形成とを
並行して行なう（図７（Ａ）〜図７（Ｂ））。この際、
窓形成予定領域６６の層間絶縁膜５８を部分的に残存さ
せるようにエッチングし、層間絶縁膜５８の残存部分か
ら成る不純物阻止膜６４を形成する。このようにエッチ
ングを行なうことにより、窓形成予定領域６６の第一半
導体層５４を露出する窓５８ａとこの窓５８ａの内側領
域６２に位置する不純物阻止膜６４とを並行して形成で
きる。

【００６５】次に、第一半導体層５４に層間絶縁膜５８
の窓５８ａ及び不純物阻止膜６４を介し不純物を熱拡散
させ、浅いｐｎ接合５２ａ及び深いｐｎ接合５２ｂを形
成するための第二半導体層５６を形成する。この実施例
では、不純物としてＺｎを拡散させ、深いｐｎ接合５２
ｂを、不純物阻止膜６４で覆われずに窓５８ａから露出
する第一半導体層５４に形成すると共に、浅いｐｎ接合
５２ａを、層間絶縁膜６４下側と窓５８ａ周縁の層間絶
縁膜５８下側とに形成する。

【００６６】次に、第二半導体層５６と電気接続するｐ
側電極６０を形成する。さらに第一半導体層５４と電気
接続するｎ側電極６２を形成し、受発光ダイオードを完
成する（図５及び図６）。

【００６７】この実施例によれば、層間絶縁膜５８をエ
ッチングして窓５８ａ及び不純物阻止膜６４を形成する
際に用いるエッチングマスクを単純に設計変更するだけ
で、浅いｐｎ接合５２ａの広さを増大させることができ
る。また層間絶縁膜５８を受光すべき光に対し透明な膜
としこの層間絶縁膜５８を用いて不純物阻止膜６４を形
成するので、浅いｐｎ接合５２ａを覆う部分の層間絶縁
膜５８及び不純物阻止膜６４を除去する工程を省略でき
る。しかも熱拡散により浅いｐｎ接合５２ａ及び深いｐ
ｎ接合５２ｂを並行して形成できるので、製造プロセス
を簡略化して製造コストの増加を抑えることができる。

【００６８】図８及び図９は第三発明の第二実施例の構
成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図９は図
８のIX−IX線に沿って取った断面を示す。

【００６９】上述した第三発明の第一実施例では、受発
光領域５２の周縁ｓよりも内側の領域ｔに設けた浅いｐ
ｎ接合５２ａを、一方の方向に細長く延のびている閉ル
ープ形状例えば長方形形状と成し、複数個の閉ループ状
の浅いｐｎ接合５２ａを並列させて内側領域ｔに設けた
が、この実施例では、内側領域ｔの浅いｐｎ接合５２ａ
を、直交する一方及び他方の方向にほぼ等距離に延びて
いる閉ループ形状例えば正方形形状と成し、１個の閉ル
ープ状の浅いｐｎ接合５２ａを内側領域ｔの中央部に設
ける。

【００７０】この実施例の受発光ダイオードの製造は、
第三発明の第一実施例と同様に行なえば良い。第８図に
おいて例えば窓領域５８ａ及び不純物阻止膜６４の平面
形状を正方形、不純物阻止膜６４の面積を窓領域５８ａ
の１／４、及び深いｐｎ接合５２ｂを形成するための拡
散深さＪ_d を５μｍとして閉ループ状の浅いｐｎ接合５
２ａを１個内側領域ｔに形成した場合、この実施例にお
ける浅いｐｎ接合５２ａの長さの総和は内側領域ｔに浅
いｐｎ接合５２ａを設けない場合の１．３倍程度とな
る。

【００７１】図１０に、この実施例の受発光ダイオード
を受光素子として用いた場合の光電変換特性に関する実
験結果を示す。同図においては、実験結果とともにこの
実施例の受発光ダイオードの要部断面構造を示し、この
断面に沿う方向の位置Ｘを実験結果の横軸に、及び走査
光を位置Ｘの半導体層５６或は５４に照射した場合に生
じる光電変換電流を実験結果の縦軸に取って示す。実験
に当っては、発光波長を７４０ｎｍに設計した受発光ダ
イオードを用い、第二半導体層５６に比して充分に微小
なスポットサイズを有する走査光を、この層５６に垂直
な方向から照射した。そして走査光の波長を５５０ｎｍ
とし、走査光を走査して位置Ｘにおける光電変換電流を
測定した。

【００７２】図からも理解できるように、受発光領域５
２の周縁ｓに加えこの周縁内側の領域ｔの中央部におい
ても、光電変換が行なわれる。従って受発光領域５２の
受光量を従来よりも精度良く検出できると共に、受光感
度を従来よりも高めることができる。

【００７３】図１１及び図１２は第三発明の第三実施例
の構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図１
２は図１２のXII −XII 線に沿って取った断面を示す。

【００７４】この実施例では、内側領域ｔの浅いｐｎ接
合５２ａを、直交する一方及び他方の方向にほぼ等距離
に延びている閉ループ形状例えば正方形形状と成し、複
数個の閉ループ状の浅いｐｎ接合５２ａを内側領域ｔの
中央部を取り囲むように散在させて設ける。

【００７５】この実施例の受発光ダイオードの製造は、
第三発明の第一実施例と同様に行なえば良い。図１１に
おいて例えば窓領域５８ａ及び不純物阻止膜６４の平面
形状を正方形、不純物阻止膜６４の面積を窓領域５８ａ
の１／４、及び深いｐｎ接合５２ｂを形成するための拡
散深さＪ_d を５μｍとして閉ループ状の浅いｐｎ接合５
２ａを４個内側領域ｔに形成した場合、この実施例にお
ける浅いｐｎ接合５２ａの長さの総和は内側領域ｔに浅
いｐｎ接合５２ａを設けない場合の１．７倍程度とな
る。

【００７６】図１３に、この実施例の受発光ダイオード
を受光素子として用いた場合の光電変換特性に関する実
験結果を示す。同図においては、図１３の実験の場合と
同様に実験を行ない、実験結果とともにこの実施例の受
発光ダイオードの要部断面構造を示した。また図１３の
場合と同様に、実験結果の横軸に光電変換電流を及び縦
軸に位置Ｘを取って示す。

【００７７】図からも理解できるように、受発光領域５
２の周縁ｓに加えこの周縁内側の領域ｔの中央部におい
ても、光電変換が行なわれる。従って受発光領域５２の
受光量を従来よりも精度良く検出できると共に、受光感
度を従来よりも高めることができる。

【００７８】図１４及び図１５は第三発明の第四実施例
の構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図１
５は図１４のXIV −XIV 線に沿って取った断面を示す。

【００７９】この実施例では、内側領域ｔの浅いｐｎ接
合５２ａを層間絶縁膜５８の側壁面と交差する方向Ｙに
おいて幅広な面状領域とする。そしてこの浅いｐｎ接合
５２ａを、受発光領域５２の周縁ｓの全体或は一部ここ
では周縁ｓ全体に設け、この浅いｐｎ接合５２ａを周縁
ｓから内側領域ｔまで延在させる。

【００８０】次に第六発明の実施例として図１４の受発
光ダイオードの製造工程につき説明する。図１６（Ａ）
〜（Ｃ）及び図１７（Ａ）〜（Ｃ）は第六発明の主要な
製造工程段階を概略的に示す断面図であって、これら各
図は図１５の断面に対応する断面を示す。

【００８１】まず、第一半導体層５４上に第一不純物導
入マスク６８を形成する。この実施例では、第一半導体
層５４としてｎ−ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 基板を用意し、こ
の層５４上に、不純物を実質的に透過しない第一不純物
導入マスク６６を積層する（図１６（Ａ））。

【００８２】次に、第一不純物導入マスク６８に第一窓
６８ａを形成する。この実施例では、フォトリソ及びエ
ッチング技術を用い、第一窓形成予定領域７０の第一不
純物導入マスク６８を選択的に除去して第一窓６８ａを
形成する（図１６（Ａ）〜図１６（Ｂ））。第一窓形成
予定領域７０の第一半導体層５４を第一窓６８ａを介し
露出させる。

【００８３】次に、第一半導体層５４に第一窓６８ａを
介し不純物を導入して深いｐｎ接合５２ｂを形成するた
めの第二半導体層５６を形成し、然る後、第一不純物導
入マスク６８を除去する。この実施例では、不純物とし
てのＺｎを熱拡散により導入して、深いｐｎ接合５２ｂ
を、第一窓６８ａから露出する部分の第一半導体層５４
に形成する（図１６（Ｃ））。尚、不純物の導入は熱拡
散、イオン注入そのほかの任意好適な方法を用いて良
い。

【００８４】次に、第一半導体層５４及び第二半導体層
５６上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜５８を形
成する。この実施例では、第一半導体層５４及び深いｐ
ｎ接合５２ｂを形成するための第二半導体層５６上に、
不純物を実質的に透過しない層間絶縁膜５８を積層する
（図１７（Ａ））。層間絶縁膜５８は受発光ダイオード
の発光波長の光に対して透明な膜、例えばＳｉＮ膜、Ｓ
ｉＯ膜或はＳｉＯＮ膜である。

【００８５】次に、深いｐｎ接合５２ｂを形成するため
の第二半導体層５６の周縁ｕに隣接する領域ｖの第一半
導体層５４を露出する第二窓５８ｂを、層間絶縁膜５８
に形成する。この実施例では、フォトリソ及びエッチン
グ技術を用いて、第二窓形成予定領域７２の層間絶縁膜
５８を選択的にエッチングすることにより、第二窓５８
ｂを形成する（図１７（Ａ）〜図１７（Ｂ））。第二窓
５８ｂを介し第二半導体層５６の周縁ｕと隣接領域ｖの
第一半導体層５４とを露出させ、周縁ｕよりも内側の領
域の第二半導体層５６と隣接領域ｖ以外の第一半導体層
５４とを層間絶縁膜５８で覆う。ここでは、第二窓５８
ｂは周縁ｕの全周及びこの全周に対応する隣接領域ｖの
第一半導体層５４を露出する閉ループ状の窓であって、
従って周縁ｕよりも内側の領域に島状に層間絶縁膜５８
が残存する。

【００８６】尚、第二窓５８ｂを、周縁ｕの一部及びこ
れに対応する隣接領域ｖの第一半導体層５４を露出する
窓とし、残りの周縁ｕ及び残りの隣接領域ｖを層間絶縁
膜５８で覆うようにしても良い。

【００８７】次に、第一半導体層５４に第二窓５８ｂを
介し不純物を導入して、浅いｐｎ接合５２ａを形成する
ための第二半導体層５６を形成する。この実施例では、
不純物としてのＺｎを熱拡散により導入して、浅いｐｎ
接合５２ａを、第二窓５８ｂを介し露出する部分の第一
半導体層５４に形成する。

【００８８】次に、周縁ｕよりも内側の層間絶縁膜５８
の一部又は全部ここでは全部を選択的に除去してｐ側電
極６０及び第二半導体層５６を電気接続するための窓５
８ａを形成し、然る後、第二半導体層５６と電気接続す
るｐ側電極６０を形成する。さらに第一半導体層５４と
電気接続するｎ側電極６２を形成し、受発光ダイオード
を完成する（図１４及び図１５）。

【００８９】この実施例によれば、第二窓５８ｂを介し
露出する第一半導体層５４を広げるにしたがって、浅い
ｐｎ接合５２ａの広さを増大させることができる。

【００９０】また層間絶縁膜５８を発光波長の光に対し
透明な膜とした場合、発光に寄与する深いｐｎ接合５２
ｂに対応する領域の一部が層間絶縁膜５８で覆われてい
ても発光効率の低下を殆ど無くせる。尚、層間絶縁膜５
８を発光波長の光に対し不透明な膜とし、不純物を導入
した後に深いｐｎ接合５２ｂに対応する領域の層間絶縁
膜縁膜５８を選択的に除去するようにしても良い。

【００９１】次に第七発明の実施例として図１４の受発
光ダイオードの製造工程につき説明する。図１８（Ａ）
〜（Ｃ）及び図１９（Ａ）〜（Ｂ）は第七発明の主要な
製造工程段階を概略的に示す断面図であって、これら各
図は図１５の断面に対応する断面を示す。

【００９２】まず、不純物導入マスクを兼ねる下側層間
絶縁膜５８１及び上側層間絶縁膜５８２を順次に、第一
半導体層５４上に形成する。この実施例では、第一半導
体層５４としてｎ−ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 基板を用意し、
この層５４上に、下側層間絶縁膜５８１及び上側層間絶
縁膜５８２を順次に積層し、これら膜５８１及び５８２
から成る多層構造の層間絶縁膜５８を得る（図１８
（Ａ））。下側層間絶縁膜５８１は上側層間絶縁膜５８
２のエッチングに用いる第一エッチャント或はエッチン
グガスで実質的にエッチングされない材料例えばＳｉＯ
から成り、上側層間絶縁膜５８２は下側層間絶縁膜５８
１のエッチングに用いる第二エッチャント或はエッチン
グガスで実質的にエッチングされない材料例えばＳｉＮ
から成る。

【００９３】次に、上側層間絶縁膜５８２に第一窓５８
２ａを形成する。この実施例では、フォトリソ及びエッ
チング技術を用いて窓形成予定領域７４の上側層間絶縁
膜５８２を選択的にエッチングし、第一窓５８２ａを形
成する（図１８（Ａ）〜図１８（Ｂ））。第一窓５８２
ａを介し下側層間絶縁膜５８１を露出させる。上側層間
絶縁膜５８２のエッチングに用いる第一エッチャント或
はエッチングガス例えばエッチングガスＣＦ₄ は、下側
層間絶縁膜５８１に対するエッチングレートが小さく従
って下側層間絶縁膜５８１を実質的にエッチングしな
い。

【００９４】次に、第一窓５８２ａの内側領域７６の下
側層間絶縁膜５８１を一部残存させて、当該領域７６の
下側層間絶縁膜５８１に第二窓５８１ａを形成する。こ
の実施例では、フォトリソ及びエッチング技術を用いて
窓内側領域７６の下側層間絶縁膜５８１を選択的にエッ
チングし、第二窓５８１ａを形成する（図１８（Ｂ）〜
図１８（Ｃ））。下側層間絶縁膜５８１のエッチングに
用いる第二エッチャント或はエッチングガス例えばエッ
チャントＨＦは、上側層間絶縁膜５８２に対するエッチ
ングレートが小さく従って上側層間絶縁膜５８２を実質
的にエッチングしない。

【００９５】下側層間絶縁膜５８１の内側領域７６に残
存する部分を残存部分５８１ｂと表せば、残存部分５８
１ｂを内側領域７６周縁の全周にわたり設け、残存部分
５８１ｂを内側領域７６周縁から内側領域７６中央部へ
向けて延出させる。そして内側領域７６中央部の第一半
導体層５４を第二窓５８１ａを介し露出させる。上側層
間絶縁膜５８２及び下側層間絶縁膜５８１の重なり合う
部分は不純物を実質的に透過せず、上側層間絶縁膜５８
２で覆われていない残存部分５８１ｂは実質的に不純物
を透過する。残存部分５８１ｂは不純物導入深さ調整用
の膜として機能し、例えば残存部分５８１ｂの膜厚や材
質を任意好適に変更することにより、不純物の導入深さ
を制御する。

【００９６】尚、残存部分５８１ｂを内側領域７６の任
意好適箇所に設けることができる。例えば、残存部分５
８１ｂを内側領域７６周縁の一部にのみ設け、この残存
部分５８１ｂを内側領域７６周縁から内側領域７６中央
部へ延在させるようにしても良いし、残存部分５８１ｂ
を内側領域７６周縁には設けずに内側領域７６中央部の
みに設けるようにしても良い。また残存部分５８１ｂを
連続的に延在させて設けても良いし、島状に孤立させて
断続的に設けるようにしても良い。

【００９７】次に、第一窓５８２ａ及び第二窓５８１ａ
を介し第一半導体層５４１に不純物を導入して、浅いｐ
ｎ接合５２ａ及び深いｐｎ接合５２ｂを形成するための
第二半導体層５６を形成する。この実施例では、不純物
としてのＺｎを熱拡散させ、深いｐｎ接合５２ｂを、第
二窓５８１ａを介し露出する部分の第一半導体層５４に
形成すると共に、浅いｐｎ接合５２ａを、下側層間絶縁
膜５８１の残存部分５８１ｂ下側の第一半導体層５４に
形成する（図１９（Ｂ））。尚、不純物導入は、熱拡
散、イオン注入そのほかの任意好適な技術を用いて行な
える。

【００９８】残存部分５８１ｂはこの部分５８１ｂ下側
の第一半導体層５４の不純物導入深さを減ずるように作
用する。従って、残存部分６８１ｂ下側の第一半導体層
５４に対する不純物導入条件と第二窓５８１ａを介し露
出する第一半導体層５４に対する不純物導入条件とを同
一としても、残存部分５８１ｂの不純物導入深さは第二
窓５８１ａを介し露出する第一半導体層５４の不純物導
入深さよりも浅くなる。これがため、第一窓５８２ａ及
び第二窓５８１ａを介し不純物を導入することにより、
浅いｐｎ接合５２ａと深いｐｎ接合５２ｂとを並行して
形成できる。

【００９９】次に、残存部分５８１ｂをエッチング除去
して、層間絶縁膜５８の窓５８ａを形成すると共に残存
部分５８１ｂ下側の浅いｐｎ接合５２ａを露出させる
（図１９（Ｂ））。尚、下側層間絶縁膜５８１を受光す
べき光に対し透明な膜とした場合には光残存部分５８１
ｂの除去は必ずしも行なわなくとも良い。

【０１００】次に、第二半導体層５６と電気接続するｐ
側電極６０を形成する。さらに第一半導体層５４と電気
接続するｎ側電極６２を形成し、受発光ダイオードを完
成する（図１４及び図１５）。

【０１０１】この実施例によれば、浅いｐｎ接合５２ａ
及び深いｐｎ接合５２ｂの形成を並行して行なえる。ま
た残存部分５８１ｂの配設面積を広げるにしたがって、
浅いｐｎ接合５２ａの広さを増大させることができる。

【０１０２】図２０及び図２１は第三発明の第五実施例
の構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図２
１は図２０のXXI −XXI 線に沿って取った断面を示す。

【０１０３】この実施例では、内側領域ｔの浅いｐｎ接
合５２ａを層間絶縁膜５８の側壁面と交差する方向Ｚに
おいて幅広な面状領域とする。そして浅いｐｎ接合５２
ａを、受発光領域５２の周縁ｓの一部に設け、この浅い
ｐｎ接合５２ａを周縁ｓから内側領域ｔまで延在させ
る。

【０１０４】この実施例の受発光ダイオードの製造は、
第三発明の第四実施例と同様に行なえば良い。

【０１０５】図２２及び図２３は第三発明の第六実施例
の構成を概略的に示す平面図及び断面図であって、図２
３は図２２のXXIII −XXIII 線に沿って取った断面を示
す。

【０１０６】この実施例では、内側領域ｔの浅いｐｎ接
合５２ａを層間絶縁膜５８の側壁面と交差する方向Ｚに
おいて幅広な面状領域とする。そして浅いｐｎ接合５２
ａを、受発光領域５２の周縁ｓの一部に設け、この浅い
ｐｎ接合５２ａを周縁ｓから内側領域ｔまで延在させ
る。

【０１０７】次に第八発明の実施例として図２２の受発
光ダイオードの製造工程につき説明する。図２４（Ａ）
〜（Ｃ）及び図２５（Ａ）〜（Ｂ）は第八発明の主要な
製造工程段階を概略的に示す断面図であって、これら各
図は図２３の断面に対応する断面を示す。

【０１０８】まず、第一半導体層５４上に不純物導入マ
スクを兼ねる層間絶縁膜５８を形成する。この実施例で
は、第一半導体層５４としてｎ−ＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 基
板を用意し、この層５４上に、不純物を実質的に透過し
ない層間絶縁膜５８を積層する（図２４（Ａ））。層間
絶縁膜５８としてＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜或はＳｉＯＮ膜を
積層する。尚、層間絶縁膜５８は受光すべき光或は発光
波長の光に対し透明であっても透明でなくとも良い。

【０１０９】次に層間絶縁膜５８に窓５８ａを形成す
る。この実施例では、フォトリソ及びエッチング技術を
用い、窓形成予定領域７８の層間絶縁膜５８を選択的に
除去して窓５８ａを形成する（図２４（Ａ）〜
（Ｂ））。窓形成予定領域７８の第一半導体層５４を窓
５８ａを介し露出させる。

【０１１０】次に、第一半導体層５４に層間絶縁膜５８
の窓５８ａを介し不純物を導入し、深いｐｎ接合５２ｂ
を形成するための第二半導体層５６を形成する。この実
施例では、不純物としてＺｎを拡散させ、窓５８ａを介
し露出する窓形成予定領域７８の第一半導体層５４に深
いｐｎ接合５２ｂを形成する（図２４（Ｃ））。

【０１１１】次に、第二半導体層５６を部分的にエッチ
ング防止膜８０で覆う。深いｐｎ接合５２ｂを形成すべ
き領域の第二半導体層５６をエッチング防止膜８０で覆
い、浅いｐｎ接合５２ａを形成すべき領域の第二半導体
層５６をエッチング防止膜８０で覆わずに露出させる。
この実施例では、エッチング防止膜８０をレジストで形
成する。そして窓５８ａの内側領域を境界Ｋで領域８２
ａと領域８２ｂとに２分割する。境界Ｋから一方の領域
８２ａの側に位置する第二半導体層５６及び層間絶縁膜
５８上にエッチング防止膜８０を延在させ、これら一方
の側に位置する第二半導体層５６及び層間絶縁膜５８を
エッチング防止膜８０で覆う。また境界Ｋから他方の領
域８２ｂの側に位置する第二半導体層５６及び層間絶縁
膜５８はエッチング防止膜８０で覆わずに露出させる
（図２５（Ａ））。

【０１１２】次に、第二半導体層５６をエッチング防止
膜８０を介しエッチングして第二半導体層５６の層厚を
部分的に薄くし、浅いｐｎ接合５２ａを形成するための
層厚の薄い第二半導体層５６を形成する。この実施例で
は、エッチング防止膜８０で覆わずに窓５８ａから露出
させた領域８２ｂの第二半導体層５６を選択的にエッチ
ングし、当該領域８２ｂに層厚の薄い第二半導体層５６
を形成する（図２５（Ｂ））。第二半導体５６の層厚を
薄くすることにより浅いｐｎ接合５２ａを形成できる。

【０１１３】次に、エッチング防止膜８０を除去し、然
る後、第二半導体層５６と電気接続するｐ側電極６０を
形成する。さらに第一半導体層５４と電気接続するｎ側
電極６２を形成し、受発光ダイオードを完成する（図２
２及び図２３）。

【０１１４】この実施例によれば、エッチング防止膜８
０で覆わずに露出させる領域８２ｂの第二半導体層５６
を広くするのに応じて、浅いｐｎ接合の広さを増大させ
ることができる。

【０１１５】上述した第二及び第三発明の実施例の受発
光ダイオードは受発光ダイオードアレイを構成するのに
用いて好適であり、例えば、複数個の受発光ダイオード
を一直線状に或は千鳥状に一列に並べて受発光ダイオー
ドアレイを構成する。このアレイは電子写真式印刷にお
ける感光体ドラムの露光光源としてまた画像読取り装置
におけるイメージセンサとして用いることができ、従っ
てこのアレイは電子写真式印刷及び画像読取りの二つの
機能を兼ね備える装置に用いて好適である。

【０１１６】発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、従って各構成成分の形状、寸法、配設位
置、形成材料及びそのほかを任意好適に変更できる。

【０１１７】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、第
一発明の受発光ダイオードによれば、深いｐｎ接合の広
さに対する浅いｐｎ接合の広さを増大させるので、受光
感度を従来よりも高めることができる。

【０１１８】第二発明の受発光ダイオードは第一発明の
好適実施例であって、この第二発明によれば、受発光領
域の周縁に蛇行させて浅いｐｎ接合を設けるので浅いｐ
ｎ接合の広さを従来よりも増大させることができる。し
かも浅いｐｎ接合を蛇行させるので受光機能を担う浅い
ｐｎ接合が従来よりも分散されて配置されることとな
り、従って受発光領域の受光量をより精度良く検出でき
る。

【０１１９】第三発明の受発光ダイオードは第一発明の
好適実施例であって、この第三発明によれば、受発光領
域の周縁より内側の領域にも浅いｐｎ接合を設けるので
浅いｐｎ接合の広さを従来よりも増大させることができ
る。しかも受発光領域の周縁より内側の領域にも浅いｐ
ｎ接合を設けるので受光機能を担う浅いｐｎ接合が従来
よりも分散されて配置されることとなり、従って受発光
領域の受光量を従来より精度良く検出できる。

【０１２０】第四発明の受発光ダイオードの製造方法は
第二発明の受発光ダイオードを製造するための一方法で
あって、この第四発明によれば、層間絶縁膜の窓を介し
不純物を熱拡散させることにより、深いｐｎ接合の形成
と浅いｐｎ接合の形成とを並行して行なえる。しかも不
純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜の窓周縁を蛇行させ
るという単純な設計変更を行なうだけで、蛇行した浅い
ｐｎ接合を形成できる。従って製造プロセスの複雑化を
避けつつ浅いｐｎ接合の広さを増大させることができ
る。

【０１２１】第五発明の受発光ダイオードの製造方法は
第三発明の受発光ダイオードを製造するための一方法で
あって、この第五発明によれば、層間絶縁膜の窓及び不
純物阻止膜を介し不純物を熱拡散させることにより、深
いｐｎ接合の形成と浅いｐｎ接合の形成とを並行して行
なえる。従って製造プロセスの複雑化を避けつつ浅いｐ
ｎ接合の広さを増大させることができる。

【０１２２】第六発明の受発光ダイオードの製造方法は
第三発明の受発光ダイオードを製造するための一方法で
あって、この第六発明によれば、深いｐｎ接合を形成す
るための第二半導体層の周縁に隣接する領域の第一半導
体層を、層間絶縁膜の第二窓から露出させ、第二窓を介
し第一半導体層に不純物を導入して浅いｐｎ接合を形成
するための第二半導体層を形成する。従って第二窓から
露出する第一半導体層を広げるのに応じて浅いｐｎ接合
の広さを増大させることができるので、面状に広がる浅
いｐｎ接合を容易に形成できる。受発光領域の受光量を
より一層精度良く検出するためには、浅いｐｎ接合を面
状に形成するほうが有利である。

【０１２３】第七発明の受発光ダイオードの製造方法は
第三発明の受発光ダイオードを製造するための一方法で
あって、この第七発明によれば、下側層間絶縁膜の膜厚
を厚くするにしたがって或は下側層間絶縁膜の材質を任
意好適に選択することによって、不純物の導入深さを浅
くすることができる。従って上側層間絶縁膜の第一窓及
び下側層間絶縁膜の第二窓を介し不純物を導入すること
により、下側層間絶縁膜で覆われていない第二窓内側領
域に深いｐｎ接合を形成しつつ、下側層間絶縁膜で覆わ
れている第一窓内側領域に浅いｐｎ接合を形成すること
ができる。しかも第二窓を介し露出する部分の下側層間
絶縁膜を広くするのに応じて、浅いｐｎ接合の広さを増
大させることができるので、面状に広がる浅いｐｎ接合
を容易に形成できる。受発光領域の受光量をより一層精
度良く検出するためには、浅いｐｎ接合を面状に形成す
るほうが有利である。

【０１２４】第八発明の受発光ダイオードの製造方法は
第三発明の受発光ダイオードを製造するための一方法で
あって、この第八発明によれば、深いｐｎ接合を形成す
るための第二半導体層をエッチング防止膜を介してエッ
チングしてこの第二半導体層の層厚を部分的に薄くする
ことにより、浅いｐｎ接合を形成する。従ってエッチン
グ防止膜で覆わない領域を広げるのに応じて浅いｐｎ接
合の広さを増大させることができるので、面状に広がる
浅いｐｎ接合を容易に形成できる。受発光領域の受光量
をより一層精度良く検出するためには、浅いｐｎ接合を
面状に形成するほうが有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第二発明の実施例の構成を概略的に示す平面図
である。

【図２】第二発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は第四発明の主要な製造工程段
階を概略的に示す断面図である。

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は浅いｐｎ接合の最小接合深
さＪ_m の説明に供する断面図である。

【図５】第三発明の第一実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図６】第三発明の第一実施例の構成を概略的に示す断
面図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は第五発明の主要な製造工程段
階を概略的に示す断面図である。

【図８】第三発明の第二実施例の構成を概略的に示す平
面図である。

【図９】第三発明の第二実施例の構成を概略的に示す断
面図である。

【図１０】第三発明の第二実施例の光電変換特性に関す
る実験結果を示す図である。

【図１１】第三発明の第三実施例の構成を概略的に示す
平面図である。

【図１２】第三発明の第三実施例の構成を概略的に示す
断面図である。

【図１３】第三発明の第三実施例の光電変換特性に関す
る実験結果を示す図である。

【図１４】第三発明の第四実施例の構成を概略的に示す
平面図である。

【図１５】第三発明の第四実施例の構成を概略的に示す
断面図である。

【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）は第六発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は第六発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は第七発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図１９】（Ａ）〜（Ｂ）は第七発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図２０】第三発明の第五実施例の構成を概略的に示す
平面図である。

【図２１】第三発明の第五実施例の構成を概略的に示す
断面図である。

【図２２】第三発明の第六実施例の構成を概略的に示す
平面図である。

【図２３】第三発明の第六実施例の構成を概略的に示す
断面図である。

【図２４】（Ａ）〜（Ｃ）は第八発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図２５】（Ａ）〜（Ｂ）は第八発明の主要な製造工程
段階を概略的に示す断面図である。

【図２６】印刷・読取り一体型装置の構造の一例を示す
要部斜視図である。

【図２７】（Ａ）及び（Ｂ）はＬＥＤアレイの要部構成
を概略的に示す平面図及び断面図である。

【図２８】ＬＥＤのｐｎ接合深さと発光強度との関係を
示す図である。

【図２９】ＬＥＤを受光素子として用いた場合の光電変
換特性に関する実験結果を示す図である。

【図３０】入射光波長に対するＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2 の吸
収係数の変化の様子を示す図である。

【符号の説明】

４０、５２：受発光領域 ４０ａ、５２ａ：浅いｐｎ接合 ４０ｂ、５２ｂ：深いｐｎ接合 ４２、５４：第一半導体層 ４４、５６：第二半導体層 ４６、５８：層間絶縁膜 ４６ａ、５８ａ：窓 ５８ｂ、５８１ａ：第二窓 ５８１：下側層間絶縁膜 ５８２：上側層間絶縁膜 ６２、７６：窓内側領域 ６８：第一不純物導入マスク ６８ａ、５８２ａ：第一窓 ８０：エッチング防止膜

フロントページの続き (72)発明者 清水 孝篤 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 戸倉 和男 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 井口 泰男 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受発光領域に光電変換用の浅いｐｎ接合
   と発光用の深いｐｎ接合とを互いに接して備えて成る受
   発光ダイオードにおいて、 深いｐｎ接合の広さに対する浅いｐｎ接合の広さを増大
   せしめて成ることを特徴とする受発光ダイオード。
2. 【請求項２】 請求項１記載の受発光ダイオードにおい
   て、 受発光領域の周縁に蛇行させて浅いｐｎ接合を設けて成
   ることを特徴とする受発光ダイオード。
3. 【請求項３】 請求項１記載の受発光ダイオードにおい
   て、 浅いｐｎ接合を受発光領域の周縁と該受発光領域の周縁
   よりも内側の領域とに設けて成ることを特徴とする受発
   光ダイオード。
4. 【請求項４】 請求項２記載の受発光ダイオードを製造
   するに当り、 第一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜
   を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に窓周縁を蛇行させた窓を形成する工程
   と、 前記第一半導体層に層間絶縁膜の窓を介し不純物を熱拡
   散させて、浅いｐｎ接合及び深いｐｎ接合を形成するた
   めの第二半導体層を形成する工程とを含んで成ることを
   特徴とする受発光ダイオードの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の受発光ダイオードを製造
   するに当り、 第一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜
   を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に窓を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の窓内側領域の第一半導体層上に不純物
   阻止膜を形成する工程と、 前記第一半導体層に層間絶縁膜の窓及び不純物阻止膜を
   介し不純物を熱拡散させ、浅いｐｎ接合及び深いｐｎ接
   合を形成するための第二半導体層を形成する工程とを含
   んで成ることを特徴とする受発光ダイオードの製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項３記載の受発光ダイオードを製造
   するに当り、 第一半導体層上に第一不純物導入マスクを形成する工程
   と、 前記第一不純物導入マスクに第一窓を形成する工程と、 前記第一半導体層に第一窓を介し不純物を導入して深い
   ｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形成し、然る
   後、第一不純物導入マスクを除去する工程と、 前記第一及び第二半導体層上に第二不純物導入マスクを
   兼ねる層間絶縁膜を形成する工程と、 深いｐｎ接合を形成するための第二半導体層の周縁に隣
   接する領域の第一半導体層を露出する第二窓を層間絶縁
   膜に形成する工程と、 前記第一半導体層に第二窓を介し不純物を導入して、浅
   いｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形成する工
   程とを含んで成ることを特徴とする受発光ダイオードの
   製造方法。
7. 【請求項７】 請求項３記載の受発光ダイオードを製造
   するに当り、 不純物導入マスクを兼ねる下側層間絶縁膜及び上側層間
   絶縁膜を順次に、第一半導体層上に形成する工程と、 前記上側層間絶縁膜に第一窓を形成する工程と、 前記第一窓の内側領域の下側層間絶縁膜を一部残存させ
   て、当該領域の下側層間絶縁膜に第二窓を形成する工程
   と、 前記第一窓及び第二窓を介し第一半導体層に不純物を導
   入して、浅いｐｎ接合及び深いｐｎ接合を形成するため
   の第二半導体層を形成する工程とを含んで成ることを特
   徴とする受発光ダイオードの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項３記載の受発光ダイオードを製造
   するに当り、 第一半導体層上に不純物導入マスクを兼ねる層間絶縁膜
   を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に窓を形成する工程と、 前記第一半導体層に層間絶縁膜の窓を介し不純物を導入
   し、深いｐｎ接合を形成するための第二半導体層を形成
   する工程と、 前記第二半導体層を部分的にエッチング防止膜で覆う工
   程と、 前記第二半導体層をエッチング防止膜を介しエッチング
   して第二半導体層の層厚を部分的に薄くし、浅いｐｎ接
   合を形成するための層厚の薄い第二半導体層を形成する
   工程とを含んで成ることを特徴とする受発光ダイオード
   の製造方法。