JPH08204233A

JPH08204233A - 端面発光型ｌｅｄの製造方法および端面発光型ｌｅｄの検査方法

Info

Publication number: JPH08204233A
Application number: JP859895A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nobori; 正治登; Hiroyuki Fujiwara; 博之藤原; Masumi Koizumi; 真澄小泉; Kazuyuki Shiyou; 一超蒋
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】チップに切り出す前のウェハ状態で、端面発
光型ＬＥＤの発光検査を行うことができるようにした、
端面発光型ＬＥＤの製造方法と端面発光型ＬＥＤの検査
方法を提供する。【構成】ＰＮ接合を有する発光素子部を備えた端面発
光型ＬＥＤの製造方法である。第１導電型の半導体下地
１１に第２導電型の不純物領域１３ａを形成する工程
と、不純物領域１３ａをその中間部でエッチングする工
程と、半導体下地１１上に絶縁膜１９ａを形成する工程
と、絶縁膜１９ａ上に不純物領域１３、１３に接続する
電極部１５を形成する工程と、半導体下地１１に接続す
る電極１７を形成する工程と、不純物領域１３、１３の
うち一方を発光部、他方を受光部として機能させ、発光
部の発光特性を受光部で測定する工程と、この検査工程
の後、半導体下地１１を不純物領域１３、１３の中間部
にて切断する工程とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、端面発光型ＬＥＤ（Li
ght Emitting Diode）の製造方法と、製造される端面発
光型ＬＥＤの発光特性を容易に検査することのできる端
面発光型ＬＥＤの検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤアレイは、例えば電子写真方式の
プリンタ用の光源などとして広く用いられている。この
ＬＥＤアレイには、その一つのタイプとして端面発光型
ＬＥＤアレイと称されるものがあり、このような端面発
光型ＬＥＤアレイについては、例えば特開平２−１２５
７６５号公報（以下、公報１と称する）、特開平５−３
１９５５号公報（以下、公報２と称する）に開示された
技術が知られている。

【０００３】公報１においては、その第３頁左上欄に、
Ｎ電極、Ｎ−ＧａＡｓ層（バッファ層）、Ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ層、Ｐ−ＡｌＧａＡｓ層、絶縁膜およびＰ電極が積
層された構成の半導体ウェハをダイシングすることによ
り、図７に示すようにＮ電極４１、Ｎ−ＧａＡｓ層（バ
ッファ層）４２、Ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４３、Ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ層４４、絶縁膜４５、Ｐ電極４６が積層され、Ｎ
−ＡｌＧａＡｓ層４３とＰ−ＡｌＧａＡｓ層４４とのへ
き開面から線状発光する構造の端面発光型ＬＥＤアレイ
４０が得られるとした技術が開示されている。

【０００４】また、公報２においては、その第５頁の右
欄第３１〜第３２行目に、ダブルヘテロ構造を有する半
導体ウェハに、端面発光部を作製する際、塩素系ガスを
用いたドライエッチング法により行う点が記載されてお
り、このようなドライエッチングにより、図８に示すよ
うに第１導電型電極５１、第１導電型基板５２、第１導
電型クラッド層５３、活性層５４、第２導電型クラッド
層５５、キャップ層５６、第２導電型電極５７が積層さ
れ、活性層５４が発光部となる構造の発光装置が得られ
るとした技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の端面発光型ＬＥＤアレイには以下に述べる不都
合がある。前記端面発光型ＬＥＤアレイでは、いずれも
発光面がＬＥＤの出射側（発光側）端面に一致している
ことから、各発光素子部の発光特性については、多数の
発光素子部を形成したウェハを切断（ダイシング）して
チップ化し、発光面を形成した後でなくてはその発光特
性の検査を行うことができない。そして、このように切
断後でなくては発光特性検査を行うことができないこと
から、特に、発光素子部における発光方向の寸法を小さ
くして低コスト化を図ろうとした場合には、切断して取
り出したチップが小さくてそのままでは検査することが
できず、したがってワイヤボンディングなどで駆動回路
と接続してからでないと検査が行えなくなってしまう。
その結果、検査自体が難しくなってしまうとともに、時
間と手間がかかってしまうのである。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、チップに切り出す前のウ
ェハ状態で、端面発光型ＬＥＤの発光検査を行うことが
できるようにした、端面発光型ＬＥＤの製造方法および
端面発光型ＬＥＤの検査方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の端面発光型ＬＥ
Ｄの製造方法では、第１導電型の半導体下地を用意する
とともに、この半導体下地の表面の所定位置に第２導電
型の不純物を導入して不純物領域を形成する工程と、前
記不純物領域が間隔をおいて二分されるように該不純物
領域の中間部をエッチングする工程と、前記半導体下地
上に、前記不純物領域が露出した状態となるように絶縁
膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記二分された
不純物領域に接続する電極部をそれぞれに独立して形成
する工程と、前記半導体下地の裏面に該半導体下地に接
続する電極を形成する工程と、前記二分された不純物領
域のうちの一方の側が発光部、他方の側が受光部として
機能するように前記電極間に電圧を印加し、発光部にお
ける発光特性を受光部において測定して発光部の発光特
性を検査する工程と、この検査工程の後、前記半導体下
地を前記不純物領域の中間部にて切断する工程とを備え
てなることを前記課題の解決手段とした。

【０００８】本発明の端面発光型ＬＥＤの検査方法で
は、少なくとも一対の端面発光型ＬＥＤ素子部が、該対
をなす各端面発光型ＬＥＤ素子部の発光部が互いに間隔
をあけて形成配置されるとともにその発光方向が相対向
して形成配置された端面発光型ＬＥＤ中間品を、該対を
なす端面発光型ＬＥＤ素子部間を切断分離するに先立
ち、その一方を発光素子、他方を受光素子として機能さ
せることにより、発光素子として機能させた端面発光型
ＬＥＤ素子部の発光特性を測定することを前記課題の解
決手段とした。

【０００９】

【作用】本発明の端面発光型ＬＥＤの製造方法によれ
ば、第１導電型の半導体下地に第２導電型の不純物が導
入されることによってＰＮ接合が形成される。そして、
不純物が導入されてなる不純物領域が所定の間隔をおい
てエッチングにより二分されることにより、これら二分
されてなる不純物領域はエッチング箇所において互いに
対向したものとなる。したがって、これら不純物領域と
前記半導体下地に電極を接続した後、該不純物領域の一
方を発光部、他方を受光部として機能させることによ
り、発光部とした側の発光特性を受光部において測定す
ることが可能になり、これによってウェハからチップと
して切り出される前に、得られるＬＥＤの発光特性の検
査を行うことが可能になる。

【００１０】本発明の端面発光型ＬＥＤの検査方法によ
れば、対をなす端面発光型ＬＥＤ素子部間を切断分離す
るに先立ち、その一方を発光素子、他方を受光素子とし
て機能させ、発光素子として機能させた端面発光型ＬＥ
Ｄ素子部の発光特性を測定するので、ウェハからチップ
として切り出される前に、位置決めなどの手間をかける
ことなく容易に得られるＬＥＤの発光特性の検査を行う
ことが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面を利用して詳しく説明す
る。まず、本発明の端面発光型ＬＥＤの製造方法を、Ｌ
ＥＤアレイの製造に適用したた場合の一実施例について
図１（ａ）〜（ｅ）、図２（ａ）〜（ｄ）、図３
（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本実施例では、図
１（ａ）に示すようにＮ型（第１導電型）半導体下地１
１を用意し、このＮ型半導体下地１１上に拡散防止膜２
１を所定パターンに形成する。ここで、Ｎ型半導体下地
１１としては、Ｎ型のガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）基板
と、このＮ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長させ
たＮ型のガリウム・ヒ素・リン（Ｎ型ＧａＡｓＰ）層と
から構成されたものが用いられている。

【００１２】また、拡散防止膜２１は、後述するように
Ｐ型不純物をＮ型半導体下地１１に導入する際、所定領
域以外に拡散するのを防止するためのものであり、具体
的にはアルミナ膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜等からなる
ものである。このような拡散防止膜２１は、公知の成膜
方法、例えば蒸着法、スパッタ法あるいはＣＶＤ法など
によって膜厚が例えば５０〜５００ｎｍ程度の範囲とな
るように成膜され、さらにホトリソグラフィ技術、エッ
チング技術によってパターニングされる。拡散防止膜２
１のパターンについては、Ｎ型半導体下地１１の、Ｐ型
不純物を直接導入しない位置に略対応したパターンとさ
れる。すなわち、この例では、少なくとも不純物導入領
域を挟んでその両側に、拡散防止膜２１がパターニング
されている。

【００１３】次に、Ｎ型半導体下地１１および拡散防止
膜２１上に、拡散制御膜２５を公知の成膜方法によって
形成する。拡散制御膜２５は、例えばアルミナ膜、窒化
珪素膜、酸化珪素膜、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glas
s）膜等からなるもので、その膜厚は例えば１０〜３０
０ｎｍ程度の範囲とされる。次いで、Ｎ型半導体下地１
１の拡散防止膜２１で覆われていない部分に、拡散制御
膜２５を通して、Ｐ型（第２導電型）不純物を導入す
る。導入するＰ型不純物としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）
を選択することができ、これを例えば気相拡散法によっ
て前記半導体下地１１表層部中に拡散させることによ
り、図１（ｂ）に示すようにＰ型ＧａＡｓＰ層（不純物
領域）１３ａを形成する。続いて、拡散制御膜２５を公
知の適宜な手法で除去する。

【００１４】次いで、前記Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３ａが間
隔をおいて二分されるようにその中間部をエッチングす
る。このエッチングを行うにあたっては、まず、図１
（ｃ）に示すようにＮ型半導体下地１１における、前記
Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３ａの中間部を除く位置にホトレジ
スト等からなるエッチングマスク２７を形成する。次
に、このエッチングマスク２７を用いてエッチングを行
い、図１（ｄ）に示すようにＰ型ＧａＡｓＰ層１３ａの
中間部に凹部２９を形成して該Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３ａ
を二分する。エッチングとしては、クエン酸系やフッ酸
系、硫酸系などのエッチング液を用いたウェットエッチ
ングや、塩素系などのエッチングガスを用いたドライエ
ッチングなどが採用される。凹部２９については、Ｐ型
ＧａＡｓＰ層１３ａとＮ型半導体下地１１とで形成され
るＰＮ接合を越える深さとなるように形成される。な
お、本実施例では、図１（ｄ）に示すように凹部２９の
両側面を順テーパ状としたが、垂直面としてよく、また
逆テーパ状としてもよい。また、この凹部２９は、後述
する切断工程における切断ラインとなるものであり、し
たがってその底面の幅が切断幅より大きくなるように形
成されている。

【００１５】次いで、図１（ｅ）に示すようにエッチン
グマスク２７を除去し、さらに図２（ａ）に示すように
Ｎ型半導体下地１１の全面に公知の成膜方法によって絶
縁膜１９ａを形成する。この絶縁膜１９ａは、Ｎ型半導
体下地１１と後述するＰ側電極との間を絶縁するための
ものであり、例えばアルミナ膜、窒化珪素膜、酸化珪素
膜等からなるものである。また、その膜厚については、
例えば５０〜５００ｎｍ程度の範囲とされる。次いで、
この絶縁膜１９ａを公知のホトリソグラフィ技術、エッ
チング技術によって加工し、図２（ｂ）に示すように二
分されてなるＰ型ＧａＡｓＰ領域（不純物領域）１３、
１３にそれぞれ対応する位置、すなわち該Ｐ型ＧａＡｓ
Ｐ領域１３、１３の、前記凹部２９と反対の側の拡散防
止膜２１上にそれぞれ絶縁膜１９を形成する。

【００１６】次いで、Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１３、１３に
それぞれ独立して接続するＰ側電極１５を、公知の成膜
方法および微細加工技術によって図２（ｃ）に示すよう
に前記絶縁膜１９、１９の上に形成する。また、これと
は別に、Ｎ型半導体下地１１の裏面にＮ側電極１７を形
成する。そして、これにより図３（ａ）、（ｂ）に示す
ような端面発光型ＬＥＤ中間品１０を得る。すなわち、
このＬＥＤ中間品１０は、発光層となるＰ型ＧａＡｓＰ
領域１３、１３と、これらにそれぞれ接続するＰ側電極
１５とから構成された対の端面発光型ＬＥＤ素子部を、
Ｎ側電極１７と接続するＮ型半導体下地１１上に複数形
成したものであり、図３（ａ）に示すように、該対をな
す各端面発光型ＬＥＤ素子部の発光部（Ｐ型ＧａＡｓＰ
領域１３、１３）が互いに間隔をあけて形成配置される
とともに、その発光方向が相対向して形成配置されたも
のである。

【００１７】なお、Ｐ側電極１５を形成材料としては、
Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１３との間でオーミックコンタクト
がとれる材料であればよく、例えばアルミニウムが好適
に用いられる。また、Ｎ側電極１７の形成については、
特性向上のため予めＮ型半導体下地１１の裏面を研磨し
ておき、この研磨面にＮ側電極１７を形成してもよい。
また、ここまでの工程において、凹部２９の形成と、絶
縁膜１９、１９の形成、Ｐ側電極１５、１５の形成、お
よびＮ側電極１７の形成との順序を逆にしてもよい。

【００１８】そして、このようにして得られた端面発光
型ＬＥＤ中間品１０の、ＬＥＤ素子部がそれぞれ十分な
発光特性・電気特性を有しているか否かをプロービング
により検査する。この検査方法は、本発明における端面
発光型ＬＥＤの検査方法の実施例となる方法であり、向
かい合う発光部（Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１３、１３）のう
ちの一方を発光素子として機能させ、他方を受光素子と
して機能させることにより、発光させたＬＥＤ素子部の
特性を検査し、その後、これらを入れ換えることによっ
て他方のＬＥＤ素子部の特性についても検査するもので
ある。

【００１９】このような検査方法について具体的に説明
すると、例えば図４（ａ）に示す第一の検査例（太陽電
池モード）では、発光側素子に順方向電圧を印加してこ
れを発光させる。一方、受光側素子には電圧を印加せ
ず、この状態で受光側素子に入射した光による起電力を
測定し、これによって発光側素子の発光特性・電気特性
を検査する。

【００２０】図４（ｂ）に示す第二の検査例（フォトダ
イオードモード）では、発光側素子に順方向電圧を印加
してこれを発光させる。一方、受光側素子には逆方向電
圧を印加し、この状態で受光素子に入射した光によって
流れる電流を測定し、発光側素子の発光特性・電気特性
を検査する。図４（ｃ）に示す第三の検査例（アバラン
シェフォトダイオードモード）では、発光側素子に順方
向電圧を印加してこれを発光させる。一方、受光側素子
には逆方向電圧を印加する。このとき、逆方向電圧を受
光側素子のブレークダウン電圧近傍まで印加すると、入
射した光によって流れる電流は非常に大きくなる。そし
て、この電流を測定することにより、発光側素子の発光
特性・電気特性を検査する。

【００２１】図５は、図４のバイアス電圧Ｖｂを変化さ
せたときの電流ＩＬの変化を示す図である。図５におい
て「光照射なし」の曲線は、受光側素子に対向したＬＥ
Ｄ素子が点灯していない状態での、該受光側素子の電圧
−電流特性である。また、「光照射あり」の曲線は、対
向したＬＥＤ素子が点灯している状態での、該受光側素
子の電圧−電流特性である。この図から明らかなよう
に、対向したＬＥＤ素子の点灯・消灯によって受光側素
子の電圧−電流特性が変化する。ここで、受光側素子の
バイアス電圧Ｖｂを一定にして、受光側素子に流れる電
流ＩＬを測定すると、ＬＥＤ素子の発光強度によってＩ
Ｌが変化する。

【００２２】図６に、発光側素子の発光強度と、受光側
素子に流れる電流との関係の一例を示す。図６に示した
ように、発光側ＬＥＤ素子の発光強度によって受光側素
子に流れる電流が変化する。したがって、受光側素子に
流れる電流を測定することにより、発光側素子の発光強
度を測定することができるのである。このような発光側
素子と受光側素子との関係は、図４（ａ）〜（ｃ）に示
した三つのモードのいずれにおいて成立する。よって、
いずれのモードでも発光特性の測定が可能となるのであ
る。このようにして発光特性の検査を行うとともに、Ｌ
ＥＤ素子の電気的特性（しきい値電圧、逆耐圧など）を
も測定し、各素子の良否を判定する。その後、発光側と
受光側との接続を入れ換えて同様の測定を行うことによ
り、全素子の発光特性と電気特性とを測定する。

【００２３】このようにして検査を終了したら、図２
（ｄ）に示すように凹部２９を切断ラインとしてダイシ
ング（切断）を行い、相対向したＬＥＤ素子部を互いに
分離させ、これにより一対のＬＥＤアレイチップを得
る。その後、プロービングによる検査での良否判定デー
タをもとに、良品チップのみを取り出し、例えば駆動回
路と接続してプリンタヘッド等を作製する。

【００２４】このような製造方法にあっては、ＬＥＤ素
子部を互いに対向させて形成し、これらを切断するに先
立ってその発光特性を検査することから、ワイヤボンデ
ィングなどによって駆動回路と接続することなく発光検
査を行うことができ、時間や手間を多くかけることなく
容易に検査を行うことができる。また、特に検査方法に
あっても、製造方法の場合と同様に位置決めなどの手間
をかけることなく発光検査を容易に行うことができる。
なお、前記実施例では第１導電型としてＮ型を、第２導
電型としてＰ型を選択してＰＮ接合を形成したが、これ
らを逆にしてもよいのはもちろんである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明における端面
発光型ＬＥＤの製造方法は、二分した不純物領域と半導
体下地に電極を接続した後、該不純物領域の一方を発光
部、他方を受光部として機能させることにより、発光部
とした側の発光特性を受光部において測定するようにし
たものであるから、ウェハからチップとして切り出され
る前に、得られるＬＥＤの発光特性の検査を行うことが
できる。したがって、従来は困難であった端面発光型Ｌ
ＥＤの良否判定を容易に行うことができ、しかも不良品
を駆動回路に接続する工程の前に除去できるため、生産
コストの低減を可能にすることができる。

【００２６】本発明における端面発光型ＬＥＤの検査方
法は、対をなす端面発光型ＬＥＤ素子部間を切断分離す
るに先立ち、その一方を発光素子、他方を受光素子とし
て機能させ、発光素子として機能させた端面発光型ＬＥ
Ｄ素子部の発光特性を測定するものであるから、ウェハ
からチップとして切り出される前に、位置決めなどの手
間をかけることなく容易に得られるＬＥＤの発光特性の
検査を行うことができ、検査の効率化を図れるととも
に、検査に要するコストの低減を可能にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の製造方法を工程順に
説明するための要部側断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は図１に続く工程を説明するた
めの要部側断面図である。

【図３】（ａ）は端面発光型ＬＥＤ中間品の拡大平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明における検査
方法の具体例を示す図であり、（ａ）は太陽電池モード
を示す図、（ｂ）はフォトダイオードモードを示す図、
（ｃ）はアバランシェフォトダイオードモードを示す図
である。

【図５】受光側素子の特性例を示すグラフである。

【図６】発光側素子の発光強度と、受光側素子に流れる
電流との関係を示すグラフである。

【図７】従来の端面発光型ＬＥＤの一例を示す要部斜視
図である。

【図８】従来の端面発光型ＬＥＤの他の例を示す要部側
断面図である。

【符号の説明】

１０端面発光型ＬＥＤ中間品１１Ｎ型（第１導電型）半導体下地１３Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１３ａＰ型ＧａＡｓＰ層（不純物領域）１５Ｐ側電極１７Ｎ側電極１９、１９ａ絶縁膜２１拡散防止膜２９凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蒋一超東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＮ接合を有する発光素子部を備えた端
面発光型ＬＥＤの製造方法であって、第１導電型の半導体下地を用意するとともに、この半導
体下地の表面の所定位置に第２導電型の不純物を導入し
て不純物領域を形成する工程と、前記不純物領域が間隔をおいて二分されるように該不純
物領域の中間部をエッチングする工程と、前記半導体下地上に、前記不純物領域が露出した状態と
なるように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記二分された不純物領域に接続する
電極部をそれぞれに独立して形成する工程と、前記半導体下地の裏面に該半導体下地に接続する電極を
形成する工程と、前記二分された不純物領域のうちの一方の側が発光部、
他方の側が受光部として機能するように前記電極間に電
圧を印加し、発光部における発光特性を受光部において
測定して発光部の発光特性を検査する工程と、この検査工程の後、前記半導体下地を前記不純物領域の
中間部にて切断する工程とを備えてなることを特徴とす
る端面発光型ＬＥＤの製造方法。
【請求項２】少なくとも一対の端面発光型ＬＥＤ素子
部が、該対をなす各端面発光型ＬＥＤ素子部の発光部が
互いに間隔をあけて形成配置されるとともにその発光方
向が相対向して形成配置された端面発光型ＬＥＤ中間品
を、該対をなす端面発光型ＬＥＤ素子部間を切断分離す
るに先立ち、その一方を発光素子、他方を受光素子とし
て機能させることにより、発光素子として機能させた端
面発光型ＬＥＤ素子部の発光特性を測定することを特徴
とする端面発光型ＬＥＤの検査方法。