JPH0770756B2 - 発光ダイオードアレイの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は発光ダイオードアレイ及びその製造方法に関す
る。

＜従来の技術＞ 最近の高度情報化時代によりコンピューター等の情報処
理能力が向上し、その結果出力機器としてのプリンター
にも高速、高画質及び多機能化が要求されている。した
がって、電子写真技術を利用した光プリンターの発光ダ
イオードアレイ方式も上記の要求に合わせた高出力及び
高集積化が要求されている。

第３図は従来の一般的な発光ダイオードアレイの一部分
を示す斜示図である。この第３図を参照して従来の技術
を説明する。

Ｎ型のガリウム砒素（GaAs）基板１の上にＮ型のガリウ
ム砒素燐（GaAsP）薄膜２と所定部分を除外した絶縁膜
３が形成されており、絶縁膜３が形成されていないＮ型
のガリウム砒素燐（GaAsP）薄膜２の上部に亜鉛拡散領
域４が形成されている。又、絶縁膜３の上部で亜鉛拡散
領域４の一側端にわたってＰ型電極５が形成され、Ｎ型
ガリウム燐基板１の下部にはＮ型共通電極６が形成され
ている。そして、絶縁膜３が形成されていない領域を発
光領域７として利用していた。

上記のＮ型ガリウム砒素燐薄膜２に亜鉛を拡散させた亜
鉛拡散領域４はＰ型であり、Ｎ型ガリウム砒素燐薄膜２
とPN接合を成している。そして、Ｎ型共通電極６とＰ型
電極５との間に電圧を印加すると発光領域７を通じて光
が放出される。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記のように同じ物質でPN接合を成す
と、同型接合（Homo−Junction）になるため接合面での
発光出力が低く、高速印刷することができないという問
題点があった。

また、図示せぬ従来の他の例では、発光出力を高めるた
めに異種薄膜成長を行った後、素子間の分離のためにメ
サエッチングをする方法があるが、この場合、チップ表
面が平坦化されないため、電極形成及び高集積化が難し
いという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、異種接合によって高出力
が可能で且つ高集積化に有利な発光ダイオードアレイの
製造方法を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記のような目的を達成するために、本発明では、第１
導電型の半導体基板の表面に第１導電型の発光層及び第
２導電型の透過層を順次形成する第１工程と、電極接触
を良好にするための第２導電型のキャップ層を透過層上
部の電極接触部分に形成する第２工程と、透過層の所定
部分に選択的に第１導電型の不純物を注入して発光領域
を形成する第３工程と、透過層上部に絶縁膜を形成して
からキャップ層の部分に窓を形成する第４工程と、その
窓を介してキャップ層と接触する電極を形成すると共に
半導体基板の裏面に共通電極を形成する第５工程と、を
含んでなる製造方法とするものである。

＜実 施 例＞ 以下、本発明の好適な一実施例を第１図及び第２図を参
照して詳細に説明する。

第２図（Ａ）〜（Ｅ）は各々本発明に係るガリウム砒素
系の発光ダイオードアレイの製造工程を順次表す断面図
である。

出発物質は亜鉛が線量10¹⁹IONS/cm²程度でドーピングさ
れた結晶面が＜100＞のガリウム砒素基板11である。先
ずこの「半導体基板」としてのガリウム砒素基板11の表
面に通常の液状結晶成長法により、亜鉛が線量10¹⁸IONS
/cm²程度でドーピングされたGa_1-xAl_xAs発光層12と、Te
（テルリウム）が線量５×10¹⁷IONS/cm²程度でドーピン
グされたGa_1-yAl_yAs透過層13と、Ｎ型の薄膜であるキャ
ップ層14を順次成長させたものが第２図（Ａ）にしめさ
れている。

ここで透過層13は、発光層12から放出される光が吸収さ
れずに、効率的に透過して外部に放出されるようにする
ため、発光層12よりも禁止帯巾が広くなければならな
い。即ち、ｙ＞ｘでなければならない。

又、電気電極との接触を良好にするためにＮ型キャップ
層14はTeを線量２×10¹⁸IONS/cm²以上でドーピングしな
ければならない。

第２図（Ｂ）はＮ型のキャップ層14が発光層12で発生し
た光を吸収して外部に放出される光の強さを減少させる
ので、電極金属と接触するＮ型のキャップ層15のみを残
し、その他を通常の写真蝕刻法で除去した図である。

その次に選択拡散用窒化膜16を形成した後、通常の写真
蝕刻法を利用して接続窓22を形成し、接続窓22を通じて
亜鉛を拡散させてＮ型透過層13の一部を「第１導電型」
としてのＰ型に反転させた拡散領域17を形成すると第２
図（Ｃ）のようになる。ここで亜鉛拡散領域17は真空封
入方法の一般的な拡散法と窒化膜を利用した選択拡散法
で形成され、Ｎ型の透過層13を電気的に絶縁することで
発光領域21は制限される。

その次に、第２図（Ｄ）で選択拡散用窒化膜16を除去
し、再び通常のCVD方法で酸化膜（絶縁膜）18を塗布し
た後、通常の写真蝕刻方法でＮ型キャップ層15の上部に
窓を形成する。

その次にリフトオフ（lift−off）方法によりこの窓を
通じてＮ型のキャップ層15の上部に所定形状をした「第
２導電型」としてのＮ型の電極19を形成し、ガリウム砒
素基板11の裏面に共通に利用されるＰ型の共通電極20を
真空蒸着方法で形成すると、第２図（Ｅ）のようにな
る。この時、Ｎ型の電極19は、AuGe/Ni/Auとから成さ
れ、Ｐ型の共通電極20は、金と亜鉛の合金により形成さ
れる。

上記においては、Ｐ型のガリウム砒素系の材料に亜鉛を
拡散して発光層を制限する発光ダイオードアレイの製造
方法を説明したが、本発明の思想を逸脱することなく、
上記と異る方法で実施することができることは容易に理
解することができるであろう。又、素子間の分離には拡
散法の代りに、イオン注入法を用いることもできる。

＜発明の効果＞ 上述したように本発明は異型薄膜結晶成長でPN接合を形
成したので放出される光が高出力であり、又不純物の拡
散により発光領域間を分離したので表面の平坦化が維持
され、高集積化することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る発光ダイオードアレイ
の斜示図、 第２図（Ａ）〜（Ｅ）は各々本発明に係る発光ダイオー
ドアレイの製造方法を順次示す工程図、そして 第３図は従来の発光ダイオードアレイの斜示図である。 11……ガリウム砒素基板（半導体基板） 12……発光層 13……透過層 15……キャップ層 17……拡散領域 18……酸化膜（絶縁膜） 19……電極 20……共通電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１導電型の半導体基板の表面に第１導電
   型の発光層及び第２導電型の透過層を順次形成する第１
   工程と、電極接触を良好にするための第２導電型のキャ
   ップ層を透過層上部の電極接触部分に形成する第２工程
   と、透過層の所定部分に選択的に第１導電型の不純物を
   注入して発光領域を形成する第３工程と、透過層上部に
   絶縁膜を形成してからキャップ層の部分に窓を形成する
   第４工程と、その窓を介してキャップ層と接触する電極
   を形成すると共に半導体基板の裏面に共通電極を形成す
   る第５工程と、を含んでなることを特徴とする発光ダイ
   オードアレイの製造方法。
2. 【請求項２】半導体基板に互いに導電型の異なる発光層
   と透過層を順次積層してPN接合を形成し、そして不純物
   拡散で発光領域を制限するようにしてなる発光ダイオー
   ドアレイの製造方法において、 電極接触を良好にするためのキャップ層を透過層上の電
   極接触部分に形成しておいてから発光領域制限のための
   不純物拡散及び透過層上部の絶縁膜形成を行い、そして
   キャップ層上部の絶縁膜に窓を形成して電極を接触させ
   るようにしたことを特徴とする製造方法。