JPH08204231A - 発光ダイオードアレイ及びその製造方法 - Google Patents

発光ダイオードアレイ及びその製造方法

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JPH08204231A
JPH08204231A JP942095A JP942095A JPH08204231A JP H08204231 A JPH08204231 A JP H08204231A JP 942095 A JP942095 A JP 942095A JP 942095 A JP942095 A JP 942095A JP H08204231 A JPH08204231 A JP H08204231A
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光彦 荻原
Masumi Yanaka
真澄 谷中
Takaatsu Shimizu
孝篤 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光ダイオードアレイの発光効率と寿命の向
上を図り得る発光ダイオードアレイ及びその製造方法を
提供する。 【構成】 n型化合物半導体基板にZnを選択的に拡散
してなる発光ダイオードアレイにおいて、拡散領域内の
一部に形成される接合深さの浅い拡散層13bと、この
接合深さの浅い拡散層13bの周囲に形成される接合深
さの深い拡散層13aと、前記接合深さの浅い拡散層1
3bにコンタクトをとるp側電極としてのAl電極14
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような発光ダイオードアレイ
としては、以下に示すようなものがあった。図5はかか
る従来の発光ダイオードアレイの平面図、図6はその発
光ダイオードアレイの断面図であり、図6(a)は図5
のa−a線断面図、図6(b)は図5のb−b線断面図
である。
【0003】これらの図に示すように、発光ダイオード
アレイは、選択拡散により基板54上にアレイ状に形成
したp−n接合とp側電極52などから構成される。選
択拡散により形成するP型拡散層53の深さ(接合深
さ)は通常均一な深さである。一般的に発光強度は接合
深さに依存するので光量が最大となるような深さに設定
している。なお、図において、51は拡散防止膜、55
はn側電極である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のLEDアレイでは、順方向に電圧を印加した場
合、電極直下に電流の多くが供給され電極直下の接合か
らの発光強度が他の領域に比べて強くなる。しかし、電
極直下の接合からの発光は電極により遮光されるので、
外部に取り出す光量には寄与しない。
【0005】また、電極直下に電流が集中する場合に
は、欠陥成長の要因となり寿命が短くなる。本発明は、
上記問題点を除去し、発光ダイオードアレイの発光効率
と寿命の向上を図り得る発光ダイオードアレイ及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)n型化合物半導体基板にZnを選択的に拡散して
なる発光ダイオードアレイにおいて、拡散領域内の一部
に形成される接合深さの浅い拡散層と、この接合深さの
浅い拡散層の周囲に形成される接合深さの深い拡散層
と、前記接合深さの浅い拡散層にコンタクトをとるp側
電極とを設けるようにしたものである。
【0007】(2)n型化合物半導体基板にZnを選択
的に拡散してなる発光ダイオードアレイの製造方法にお
いて、拡散開口部内に深さの異なる接合領域を形成する
工程と、接合深さの浅い領域へp側電極のコンタクトを
とる工程とを施すようにしたものである。 (3)n型化合物半導体基板にZnを選択的に拡散して
なる発光ダイオードアレイの製造方法において、拡散開
口部内の中央部に張り出す拡散防止膜を形成し、横方向
拡散による拡散層を形成する工程と、前記拡散防止膜を
除去し、この拡散防止膜が除去された領域にp側電極の
コンタクトをとる工程とを施すようにしたものである。
【0008】
【作用】
(A)上記(1)記載の発光ダイオードアレイによれ
ば、拡散領域内の一部に形成される接合深さの浅い拡散
層と、この接合深さの浅い拡散層の周囲に形成される接
合深さの深い拡散層と、前記接合深さの浅い拡散層にコ
ンタクトをとるp側電極とを設けるようにしたので、発
光ダイオードアレイの発光効率と寿命の向上を図ること
ができる。
【0009】(B)上記(2)記載の発光ダイオードア
レイの製造方法によれば、相対的にシート抵抗の高い、
浅い拡散領域にp側電極のコンタクトを形成するように
したので、光が遮光される電極直下の接合よりも周囲の
接合領域へ電流が流れ、効率よく光を取り出すことがで
きる。また、電極直下への電流集中も緩和され、寿命の
向上を図ることができる。
【0010】(C)上記(3)記載の発光ダイオードア
レイの製造方法によれば、横方向拡散により拡散開口部
内に形成した相対的にZn濃度の低い部分をp側電極コ
ンタクト領域とするので、発光効率の向上と寿命の向上
を図ることができる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例について図を参照しながら説
明する。図1は本発明の第1実施例を示す発光ダイオー
ドアレイの平面図、図2はその発光ダイオードアレイの
断面図である。これらの図に示すように、p側電極14
直下の接合深さ(xj)1 の浅い拡散層13bと、その
周囲の接合深さ(xj)2 の深い拡散層13aとからな
るZn拡散層13を有している。
【0012】例えば、(Xj)1は略1μm、(Xj)2
略5μmとする。後で述べるように気相拡散によりZn
低濃度拡散した場合、(Xj)2が略5μm程度の均一な
拡散深さのLEDを作製した場合、発光量は最大とな
り、(Xj)1略1μm程度の拡散深さでは約1/10の
発光量となることを実験的に確認している。このような
構造にすることにより、p側電極14直下に比べ、周辺
部位の抵抗が低くなるので、順方向に電圧を印加した場
合、p側電極14より供給する電流はp側電極14直下
の領域よりむしろp側電極14周辺の領域を流れ易くな
る。すなわち、p側電極14により遮光されない領域の
接合へ効率よくキャリアが注入されて効率よく光を取り
出すことができる。逆に、p側電極14直下の接合へは
供給される電流が減少し、外に取り出せない光量は減少
する。一方、p側電極14直下に電流が集中することも
ないので、寿命の観点からも性能の向上を図ることがで
きる。なお、11はn型GaAs1-X X エピタキシャ
ル基板、12は拡散防止膜(Al2 3 膜)、15はn
側電極としてのAu合金電極である。
【0013】以下、本発明の第1実施例を示す発光ダイ
オードアレイの製造方法について説明する。図3はその
発光ダイオード(発光ダイオードアレイの発光部)の概
略平面図、図4はその発光ダイオードの製造工程断面図
である。 (1)まず、図4(a)に示すように、n型化合物半導
体基板、例えばn型GaAs1-X X エピタキシャル基
板21にZn選択拡散のための拡散防止膜22、例えば
Al2 3 膜を2000Å膜付けし、アレイ状に拡散開
口部22aを形成する。その次に電極パターンにあわせ
て、拡散制御膜23、例えばAl2 3膜を100Å膜
付けし、ホトリソグラフィーによりパターニングする。
この時、横方向拡散距離を考慮して拡散制御膜のパター
ン形成を設定する。
【0014】(2)次に、図4(b)に示すように、気
相拡散において基板表面保護のための拡散保護膜24、
例えばPSG膜150Åを膜付けし、Znを含む化合物
あるいは混合物をガス源とし、封管法によりZnを拡散
する。例えば、750℃、6時間のアニールにより、拡
散開口部22aの拡散深さとして約5μm、拡散制御膜
23下の領域で約1μmの拡散深さの接合が形成され
る。この拡散工程ではZn表面濃度に概ね次のような制
限を加えることが望ましい。
【0015】接合深さの浅い拡散層25bで5×1018
cm-3<NS <1×1019cm-3が望ましい。これは、
電極のオーミックコンタクトが良好にとれ、かつ電極直
下の領域の抵抗が拡散開口部22a内のその他の領域の
抵抗より大きくなるようにするためである。例えば、こ
のような値になるように接合深さの浅い拡散層25bを
形成すれば周囲の接合深さの深い拡散層25aの抵抗に
比べ10倍以上のシート抵抗となり、電極より供給され
る大部分の電流は電極直下以外の接合領域へ流れるよう
にすることができる。
【0016】(3)次に、図4(c)に示すように、拡
散制御膜23と拡散保護膜24を除去した後、接合深さ
の浅い拡散層25bにp側電極であるAl電極26を形
成する。また、基板裏面は研磨後、n側電極であるAu
合金電極27を形成して完成する。上記実施例では拡散
制御膜23により形成した接合深さの浅い拡散層25b
にAl電極26のコンタクトをとる例を述べたが、電極
形状によっては横方向の拡散を利用することも可能であ
る。
【0017】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図7は本発明の第2実施例を示す発光ダイオード
(発光ダイオードアレイの発光部)の第1工程の概略平
面図、図8はその発光ダイオードの第1製造工程の断面
図であり、図8(a)は図7のa−a線断面図、図8
(b)は図7のb−b線断面図、図9はその発光ダイオ
ードの第2製造工程の説明図であり、図9(a)は図7
のa−a線に沿った断面図、図9(a)は図7のb−b
線に沿った断面図、図10はその発光ダイオードの第3
製造工程の説明図であり、図10(a)は図7のb−b
線に沿った断面図、図10(b)は図10(a)の平面
図である。
【0018】以下、その発光ダイオードの製造方法を説
明する。 (1)図8(a)及び図8(b)に示すように、n型G
aAs1-X X エピタキシャル基板31へ拡散防止膜
(Al2 3 膜)32を2000Å膜付けし、拡散開口
部32a及び電極パターン形状にあわせて拡散防止膜で
あるAl2 3 膜パターン(張り出し部)33をホトリ
ソグラフィーにより形成する。この場合は、電極幅が拡
散深さの2倍よりも幅の狭い電極が望ましい。
【0019】(2)次に、図9(a)及び図9(b)に
示すように、拡散保護膜34を膜付けした後、封管法に
よる気相拡散によりZn拡散領域35を形成する。 (3)次に、図10(a)及び図10(b)に示すよう
に、拡散保護膜34除去後、前工程で拡散開口部32a
内の一部領域に、横方向拡散により形成した部分にあわ
せてp側電極であるAl電極36のコンタクトを形成す
る。後の工程は第1実施例と同様なので省略する。この
場合、Al電極36のコンタクト幅は前記横方向拡散に
より形成したAl2 3 膜パターン(張り出し部)33
の幅より狭いことが望ましい。
【0020】以上、第1及び第2実施例では気相拡散に
よるZn拡散の例を述べたが、固相拡散によるZn拡散
でもよい。図11及び図12はその固相拡散によるZn
拡散の説明図である。例えば、図11に示すように、拡
散源膜(ZnドープSiO2 膜)42の下にSiO2
41を設け、n型化合物半導体基板40にZn拡散す
る。なお、43はアニールキャップである。あるいは、
図12に示すように、Znドープ量の低い拡散源膜(S
iO2 )46を部分的に用いるような例が可能である。
なお、47はZnドープ量の高い拡散源膜(Si
2 )、48はアニールキャップである。ただし、この
場合でも電極下のn型化合物半導体基板45表面のZn
濃度が周囲のZn濃度より低くなるように条件を選択す
る必要がある。
【0021】また、上記実施例では電極と基板間に一層
のAl2 3 膜が存在する例について述べたが異種材料
の膜を積層して層間絶縁膜としても効果は変わらないこ
とは明らかである。また、n型GaAs1-X X 基板以
外のGaAs、GaP、AlGaAs等の化合物半導体
基板へZnを拡散して製造するLEDアレイに対して
も、本発明が適用できることも明らかである。
【0022】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 (1)請求項1記載の発明によれば、拡散領域内の一部
に形成される接合深さの浅い拡散層と、この接合深さの
浅い拡散層の周囲に形成される接合深さの深い拡散層
と、前記接合深さの浅い拡散層にコンタクトをとるp側
電極とを設けるようにしたので、発光ダイオードアレイ
の発光効率と寿命の向上を図ることができる。
【0024】(2)請求項2記載の発明によれば、相対
的にシート抵抗の高い、浅い拡散領域に電極のコンタク
トを形成するようにしたので、光が遮光される電極直下
の接合よりも周囲の接合領域へ電流が流れ、効率よく光
を取り出すことができる。また、電極直下への電流集中
も緩和され、寿命の向上を図ることができる。 (3)請求項3記載の発明によれば、横方向拡散により
拡散開口部内に形成した相対的にZn濃度の低い部分を
電極コンタクト領域とするので、発光効率の向上と寿命
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す発光ダイオードアレ
イの平面図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す発光ダイオードアレ
イの断面図である。
【図3】本発明の第1実施例を示す発光ダイオード(発
光ダイオードアレイの発光部)の概略平面図である。
【図4】本発明の第1実施例を示す発光ダイオードの製
造工程断面図である。
【図5】従来の発光ダイオードアレイの平面図である。
【図6】従来の発光ダイオードアレイの断面図である。
【図7】本発明の第2実施例を示す発光ダイオード(発
光ダイオードアレイの発光部)の第1工程の概略平面図
である。
【図8】本発明の第2実施例を示す発光ダイオードの第
1製造工程の断面図である。
【図9】本発明の第2実施例を示す発光ダイオードの第
2製造工程の説明図である。
【図10】本発明の第2実施例を示す発光ダイオードの
第3製造工程の説明図である。
【図11】本発明の第3実施例を示す発光ダイオードの
拡散層の形成の説明図である。
【図12】本発明の第4実施例を示す発光ダイオードの
拡散層の形成の説明図である。
【符号の説明】
11,21,31 n型GaAs1-X X エピタキシ
ャル基板 12,22,32 拡散防止膜(Al2 3 膜) 13,35 Zn拡散領域 13a,25a 接合深さの深い拡散層 13b,25b 接合深さの浅い拡散層 14 p側電極(Al電極) 15,27 n側電極(Au合金電極) 22a,32a 拡散開口部 23 拡散制御膜(Al2 3 膜) 24,34 拡散保護膜(PSG膜) 26,36 Al電極 33 Al2 3 膜パターン(張り出し部) 40,45 n型化合物半導体基板 41 SiO2 膜 42 拡散源膜(ZnドープSiO2 膜) 43,48 アニールキャップ 46 Znドープ量の低い拡散源膜(SiO2 ) 47 Znドープ量の高い拡散源膜(SiO2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型化合物半導体基板にZnを選択的に
    拡散してなる発光ダイオードアレイにおいて、(a)拡
    散領域内の一部に形成される接合深さの浅い拡散層と、
    (b)該接合深さの浅い拡散層の周囲に形成される接合
    深さの深い拡散層と、(c)前記接合深さの浅い拡散層
    にコンタクトをとるp側電極とを具備する発光ダイオー
    ドアレイ。
  2. 【請求項2】 n型化合物半導体基板にZnを選択的に
    拡散してなる発光ダイオードアレイの製造方法におい
    て、(a)拡散開口部内に深さの異なる接合領域を形成
    する工程と、(b)接合深さの浅い領域へp側電極のコ
    ンタクトをとる工程とを施すことを特徴とする発光ダイ
    オードアレイの製造方法。
  3. 【請求項3】 n型化合物半導体基板にZnを選択的に
    拡散してなる発光ダイオードアレイの製造方法におい
    て、(a)拡散開口部内の中央部に張り出す拡散防止膜
    を形成し、横方向拡散による拡散層を形成する工程と、
    (b)前記拡散防止膜を除去し、該拡散防止膜が除去さ
    れた領域にp側電極のコンタクトをとる工程とを施すこ
    とを特徴とする発光ダイオードアレイの製造方法。
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