JPH1012919A - 受発光素子、受発光素子アレイ、受発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度化およびチップの小型化が図れる発光
ダイオードアレイを提供する。 【解決手段】 アレイ状に多数の発光部を具える発光ダ
イオードアレイにおいて、接合界面１５ｓが凹凸１５ｙ
ａ，１５ｘ，１５ｙｂになっているＰＮ接合部１５によ
って、個々の発光部を構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、受発光素子、受
発光素子アレイ、および受発光素子の製造方法に関する
ものである。ここで、受発光素子とは、該素子への電気
信号の印加方向に応じて受光素子としても使用出来、ま
た発光素子としても使用できる素子の意味である。

【０００２】

【従来の技術】受発光素子アレイの一種として例えば発
光ダイオードアレイ（以下、ＬＥＤアレイともいう。）
がある。ＬＥＤアレイは例えば電子写真方式のプリンタ
用光源として利用されている。ＬＥＤアレイは、発光方
向に着目すると、上面発光型のものと端面発光型のもの
とに大別出来る。上面発光型のものは、例えば、Ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上にＮ型ＡｌＧａＡｓ層を成長させて構成さ
れたＮ型半導体下地と、この下地のアレイ状に点在する
個所それぞれに形成したＰ型不純物拡散領域と、Ｎおよ
びＰ側電極とを具えたものであって、半導体下地面に対
し垂直かつ上方に光を発するものである。ここで、Ｎ型
半導体下地と個々のＰ型不純物拡散領域とで構成される
ＰＮ接合部それぞれが、ＬＥＤアレイにおける個々の発
光部になる。一方の端面発光型のものは、簡単に言え
ば、上面発光型のものを半導体下地面に対し垂直な方向
に沿って切断してＰＮ接合部が露出された端面を生じさ
せたものであって、半導体下地面に平行な方向に光を発
する型のものである（例えば特開平2-125765号公報）。
いずれの型の場合も、その製造に際しては、Ｎ型半導体
下地上に、開口部をアレイ状に有した拡散防止マスクを
形成する。そしてこの拡散防止マスクを通してＰ型不純
物を下地に導入して上記のＰ型拡散領域を形成してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば電子
写真方式のプリンタに対しては、より高解像度の画像が
形成できるよう性能向上が望まれている。そのために
は、ＬＥＤアレイにおける各発光部ピッチを、小さくす
る必要がある。しかしそうすると、各発光部の、これら
発光部が並ぶ方向に沿った寸法も小さくする必要が生
じ、そのため発光部での発光量が少なくなるという問題
が生じる。これを回避するために、発光部すなわちＰＮ
接合部の、発光部が並ぶ方向と直交する方向に沿う寸法
を大きくすることも考えられる。しかしそうすると、今
度は、ＬＥＤアレイの、発光部が並ぶ方向と直交する方
向に沿った寸法がその分増大する。これは、半導体ウエ
ハにＬＥＤアレイ用の各チップを作り込む際のチップ数
を低下させることになり、ひいてはＬＥＤアレイのコス
ト増加を招く。

【０００４】受発光部の平面積を従来より小さくした場
合でも受発光部からの発光量（受光素子の場合であれば
光電変換される電気信号量）を所望の通りにできる新規
な構造の受発光素子および受発光素子アレイと、これら
を製造するに好適な製造方法とが望まれる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の受発光
素子によれば、接合界面が凹凸になっているＰＮ接合部
によって受発光部を構成してあることを特徴とする。

【０００６】この発明の受発光素子によれば、受発光部
を構成しているＰＮ接合部の接合界面が凹凸であるの
で、一般的なＰＮ接合部（ＰＮ接合部の底面側の接合界
面がほぼ平坦であるＰＮ接合部）で受発光部を構成して
ある場合より、単位面積あたりの接合面積が大きい受発
光素子が構成できる。受発光素子アレイにおいても上記
と同様の作用が得られる。そのため、従来より広い受光
面積または発光面積をもった受発光素子（受発光素子ア
レイ）が得られることになる。したがって、例えば、発
光部の平面積を従来より小さくしても従来同様の発光量
を示す発光部が実現出来る。

【０００７】なおこの発明の実施に当たり、接合界面が
凹凸になっているＰＮ接合部を以下の構造とするのが好
適である。：接合深さが他の部分より浅くされていて
かつＰＮ接合が形成された領域を第１の方向に沿って横
切っている帯状の浅接合部を少なくとも１つ具えたＰＮ
接合部。：接合深さが他の部分より浅くされていてか
つＰＮ接合が形成された領域を第１の方向および該第１
の方向と交差する第２の方向に沿って横切っている交差
状の浅接合部を少なくとも１つ具えたＰＮ接合部。これ
ら、のＰＮ接合部であると、単位面積あたりの接合
面積が大きい受発光素子、受発光素子アレイが実現され
る。

【０００８】また、請求項７でいう構成すなわち、(a).
接合界面が凹凸になっておりかつ、凸部を２以上含んで
おり、然もこれら凸部の拡散深さを互いに違えてあるＰ
Ｎ接合部によって、各受発光部をそれぞれ構成した端面
受発光型の受発光素子アレイの場合、または、(b).接合
深さが他の部分より浅くされていてかつＰＮ接合が形成
された領域を第１の方向に沿って横切っている帯状の浅
接合部を２以上具え、かつ、これら浅接合部の接合深さ
を互いに違えてあるＰＮ接合部によって各受発光部を構
成した端面受発光型の受発光素子アレイの場合それぞれ
では、接合界面が凹凸になったことによる接合面積の増
加という作用に加え、発光端面からみたとき接合界面の
高さが異なる部分が生じるという作用も得られる。

【０００９】また、この発明の受発光素子の製造方法に
よれば、第１導電型の半導体下地上に該半導体下地の受
発光部形成予定領域を露出する開口部を有した拡散防止
マスクを形成する工程と、該開口部を通して前記半導体
下地に第２導電型の不純物を導入することにより該半導
体下地に第２導電型不純物拡散領域を形成して受発光部
構成用のＰＮ接合部を得る工程と、を含む受発光素子の
製造方法において、前記拡散防止マスクとして、１つの
受発光部を形成するための前記開口部が２以上の開口部
で構成されている拡散防止マスクを用いることを特徴と
する。

【００１０】この製造方法の発明によれば、各開口部下
の半導体下地部分では所定深さの接合が形成され、一
方、２以上の開口部の間の半導体下地部分ではこれら開
口部から導入された不純物の横方向拡散に起因する接合
すなわち接合深さが浅い接合が形成される。ここで、２
以上の開口部を一次元方向に配置した拡散防止マスクを
用いる場合は、２以上の開口部の間の半導体下地部分に
帯状の浅接合部が形成出来る。また３以上の開口部を二
次元配置した拡散防止マスクを用いる場合は、各開口部
の間の半導体下地部分に浅接合部が形成されるので、結
局、交差状の浅接合部が形成出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
受発光素子、受発光素子アレイ、受発光素子アレイの製
造方法の実施の形態について説明する。ただし、説明に
用いる各図はこの発明を理解できる程度に各構成成分の
寸法、形状および配置関係を概略的に示してある。ま
た、各図において同様な構成成分については同一の番号
を付して示しその重複する説明を省略する。また、ここ
では受発光素子アレイの一種であるＬＥＤアレイに本発
明を適用する例を説明する。

【００１２】１．第１の実施の形態 はじめに上面発光型のＬＥＤアレイに本発明を適用した
例を説明する。しかも、帯状の浅接合部を１つ有したＰ
Ｎ接合部によって個々の発光部を構成してある例を説明
する。先ず、その構造について説明する。この説明を図
１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して行なう。ここで、図１
（Ａ）は第１の実施の形態のＬＥＤアレイ１０の一部を
示した平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＩ−Ｉ
線断面図（ただし切り口を示した図。以下同様）、図１
（Ｃ）は図１（Ａ）におけるII−II線断面図、図１
（Ｄ）は図１（Ｃ）のＱ部を拡大して示した断面図であ
る。ただし、各断面図では、図面が複雑化するのを回避
するために断面を示すハッチングを一部省略してある
（以下の他の断面図において同じ。）。

【００１３】図１において、１１は第１導電型の半導体
下地である。この実施の形態では、Ｎ型の半導体下地１
１としている。詳細には、Ｎ型のガリウム・砒素（Ｇａ
Ａｓ）基板１１ａと、このＮ型ＧａＡｓ基板１１ａ上に
エピタキシャル成長させたＮ型のガリウム・砒素・燐
（Ｎ型ＧａＡｓＰ）層１１ｂとで、Ｎ型半導体下地１１
を構成している。１３はＮ型半導体下地１１に所定間隔
（ＬＥＤの配列ピッチに応じた間隔）で形成してあるＰ
型ＧａＡｓＰ層である。また１３ａは、Ｐ型ＧａＡｓＰ
層１３を形成する際に不純物が横方向に拡散して生じた
横方向拡散領域の輪郭を示す。このＰ型ＧａＡｓＰ層１
３とＮ型ＧａＡｓＰ層１１ｂとでＰＮ接合部１５が構成
される（図１（Ｄ）参照）。そしてこのＰＮ接合部１５
それぞれでＬＥＤアレイ１０の個々の発光部が構成され
る。ただし、このＰＮ接合部１５は、接合深さが他の部
分より浅くされていてかつＰＮ接合が形成された領域を
第１の方向に沿って横切っている帯状の浅接合部１５ｘ
を有したものとしてある。特にこの例の場合のＰＮ接合
部１５は、ＰＮ接合が形成された領域の中央点を通って
かつ発光部が並ぶ方向（この例ではこの方向がこの発明
でいう第１の方向に当たる。図１（Ｄ）では紙面に垂直
な方向））に沿って帯状の浅接合部１５ｘを具えたＰＮ
接合部となっている。そのため、このＰＮ接合部１５で
は、帯状の浅接合部１５ｘの両側のＰＮ接合部分１５ｙ
ａ，１５ｙｂそれぞれが接合深さが他より深くなった領
域となるので、これら領域１５ｙａ，１５ｘおよび１５
ｙｂにより接合界面が凹凸になっているＰＮ接合部１５
が構成される。

【００１４】また図１において１７はＰ側電極、１９は
Ｎ側電極である。Ｐ側電極１７は対応するＰ型ＧａＡｓ
Ｐ層１３上に一端が接するように設けてある。しかも、
Ｐ側電極１７は、上記の２つの領域１５ｙａ，１５ｙｂ
双方の表面に接するように、Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３上に
設けてある。またＮ側電極１９は半導体下地１１の裏面
に設けてある。

【００１５】また図１において２１で示したものは絶縁
膜である。この絶縁膜２１は、ＬＥＤアレイを製造する
段階では、Ｎ型ＧａＡｓＰ層１１ｂに選択的にＰ型不純
物を導入して上記Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３を形成するため
の拡散防止マスクとして機能し（詳細は後述する）、Ｌ
ＥＤアレイ完成後はＰ側電極１７とＮ型半導体下地１１
とを電気的に分離する膜として機能するものである。こ
の絶縁膜２１を特に後の製造方法の説明においては拡散
防止マスク２１ともいう。また図１において２１ａ，２
１ｂで示したものは、絶縁膜２１に設けられた開口部で
ある。これらの開口部２１ａ，２１ｂは、ＬＥＤアレイ
を製造する段階ではＰ型ＧａＡｓＰ層１３形成のための
不純物導入用窓として機能し、ＬＥＤアレイ完成後はＰ
側電極１７と発光部との接続用窓として機能するもので
ある。なお、この絶縁膜２１上にこれとは別に絶縁膜を
さらに設けて、Ｐ側電極１７とＮ型半導体下地１１との
絶縁性の一層の信頼性を高めることも行なえる。

【００１６】この第１の実施の形態のＬＥＤアレイ１０
では、一部が帯状の浅接合部１５ｘとなっているＰＮ接
合部１５で発光部を構成してある。従来のＰＮ接合部で
あると図１（Ｄ）に１５ｘで示した部分は、１５ｙａ，
１５ｙｂに連なるほぼ平坦面になっていたのであるが、
本発明では凸状になっているのである。そのため接合界
面が凹凸になるので、その分、単位平面積あたりの接合
面積が増えることになる。したがって、例えば従来と同
様の発光量を得るとしたなら、発光部の平面積を従来に
比べ小さくできる。このため、ＬＥＤアレイを構成する
際に各発光部をより高密度に配置できるし、またＬＥＤ
の第２の方向の寸法を増大させることなく所望の発光量
を得ることができる。

【００１７】次に、この第１の実施の形態のＬＥＤアレ
イを製造する際の好ましい製造方法について、図２〜図
４を参照して説明する。ここで、図２、図３の各図は、
製造工程中の主な工程でのウエハの様子をその一部断面
によって示した工程図である。一部断面とはちょうど、
図１（Ｃ）と同様な切断位置に対応する断面図であっ
て、然も、ウエハ上の２列のＬＥＤアレイ形成予定部分
の断面図である。また、図４は図３（Ｂ）の工程をさら
に説明する平面図である。なお、図４中に示したハッチ
ングは該当領域を他の領域と明確に区分けする意味で付
したもので断面を意味しないことを付記する。

【００１８】先ず、Ｎ型半導体下地１１上に、下地１１
の発光部（ＰＮ接合部）形成予定部分を露出する開口部
を有した拡散防止マスク２１を形成する（図２
（Ａ））。ただし、この実施の形態の場合の拡散防止マ
スク２１は、１つの発光部を形成するための開口部が２
つの独立した開口部２１ａ，２１ｂによって構成され
た、マスクである。しかも、発光部の並ぶ方向とは直交
する方向（図２（Ａ）では横方向）に、これら２つの開
口部２１ａ，２１ｂが配置されるように拡散防止マスク
２１を形成してある。しかも、この２つ開口部２１ａ，
２１ｂの互いに近接する側の端同士の距離ｄ（図２
（Ａ）における拡大図参照）が、これら開口部２１ａ，
２１ｂを通してＮ型半導体下地１１に導入されるＰ型不
純物の横方向拡散距離の２倍以内に納まるよう、これら
開口部２１ａ，２１ｂを配置してある。このように距離
ｄを規定しておくと、後の不純物拡散領域形成工程にお
いてこれら開口部２１ａ，２１ｂ下に形成されるＰ型不
純物拡散領域の横方向拡散領域同士が接するようにな
る。このため、開口部２１ａ，２１ｂ下の半導体下地部
分それぞれには、図１（Ｄ）に示した領域１５ｙａ，１
５ｙｂが形成出来、かつ、開口部２１ａ，２１ｂ間の半
導体下地部分には帯状の浅接合部１５ｘが形成でき、し
かも、これら領域１５ｙａ，１５ｙｂ，１５ｘは連続し
た状態になる。なおこの拡散防止マスク２１の形成に当
たっては、１つの受発光部を形成するための開口部を１
つの開口部で構成するとした場合に予定されていた面積
より小さい範囲に、開口２１ａ，２１ｂが納まるよう
に、開口部２１ａ，２１ｂ配置するのが良い。具体例で
いえば、従来技術では１つの発光部を形成する際に面積
Ａの１つの開口部を用いていたとしたならば、本願で
は、この面積Ａより小さい範囲に開口２１ａ，２１ｂが
納まるように、開口部２１ａ，２１ｂを配置する。こう
すると従来に比べて平面積の小さなＰＮ接合部が形成で
きるからである。またそのようにしても、既に図１
（Ｄ）を参照して説明したようにこの発明にかかるＰＮ
接合部１５は接合界面１５ｓが凹凸となるので、接合面
積自体は従来のＰＮ接合部のそれと同等に出来るからで
ある。もちろん、開口部２１ａ，２１ｂの面積が小さす
ぎては、ＰＮ接合部１５の接合界面１５ｓがいくら凹凸
となっていても所望の接合面積は得られないから、開口
部２１ａ，２１ｂの大きさはこの点をも考慮する。この
拡散防止マスク２１は公知の成膜方法、例えばスパッタ
法、ＣＶＤ法などの成膜方法と、ホトリソグラフィ技術
およびエッチング技術により、形成出来る。また、この
拡散防止マスク２１は、例えばアルミナ膜、窒化珪素
膜、酸化珪素膜、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜
などから選ばれる膜で構成できる。またその膜厚は、例
えば５０〜５００ｎｍの範囲の好適な膜厚とできる。

【００１９】拡散防止マスク２１の形成が済んだＮ型半
導体下地１１上に、次に、拡散制御膜２３を形成する
（図２（Ａ））。この拡散制御膜２３は公知の成膜方
法、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法などで形成出来る。こ
の拡散制御膜２３は、例えばアルミナ膜、窒化珪素膜、
酸化珪素膜、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜など
から選ばれる膜で構成できる。またその膜厚は、例えば
１０〜３００ｎｍの範囲の好適な膜厚とできる。この拡
散制御膜２３は、拡散時のＮ型半導体下地への不純物導
入に伴う損傷を低減させるために用いるものであり、拡
散制御膜を用いない工程も可能である。

【００２０】次に、Ｐ型不純物として例えば亜鉛（Ｚ
ｎ）を、拡散制御膜２３および拡散防止マスク２１の各
開口部を通してＮ型ＧａＡｓＰ層１１ｂに導入する。こ
の不純物導入は例えば気相拡散法あるいは固相拡散法で
行なう。この結果、Ｎ型ＧａＡｓＰ層１１ｂの一部はＰ
型ＧａＡｓＰ層１３になる。またこの拡散工程に当た
り、既に説明したように、拡散防止マスクとして、１つ
の発光部形成のための開口部を２つの開口部２１ａ，２
１ｂで構成した拡散防止マスク２１を用いるので、開口
部２１ａ，２１ｂ下のＮ型ＧａＡｓＰ層部分それぞれに
は、図１（Ｄ）に示した領域１５ｙａ，１５ｙｂが形成
出来、開口部２１ａ，２１ｂ間のＮ型ＧａＡｓＰ層部分
には帯状の浅接合部１５ｘが形成できることになる（図
２（Ｂ））。よって、図１（Ｄ）を参照して説明したＰ
Ｎ接合部１５が簡易に形成できる。

【００２１】次に、拡散制御膜２３を公知のエッチング
方法例えばウエットエッチング方法やドライエッチング
方法により除去する（図２（Ｂ））。

【００２２】次に、Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３に接続される
Ｐ側電極１７を、蒸着法、スパッタ法などの好適な成膜
方法および微細加工技術により形成する（図３
（Ａ））。この実施の形態のＰ側電極１７は、拡散防止
マスク２１上から２つの開口部２１ａ，２１ｂ下のＰ型
ＧａＡｓＰ層それぞれの上を経由した後再び拡散防止マ
スク２１上に及ぶように形成してある。このＰ側電極１
７は、２つの開口部２１ａ，２１ｂ下のＰ型ＧａＡｓＰ
層それぞれに接するように形成した方が好ましい。ＰＮ
接合部１５における領域１５ｙａ，１５ｙｂそれぞれと
Ｐ側電極１７との電気的接続がより確保されるからであ
る。しかし、Ｐ側電極１７の、拡散防止マスク２１上に
形成される部分については、ボンディングパッド側のみ
でも良い。Ｐ側電極１７の構成材料としては、Ｐ側電極
１７およびＰ型ＧａＡｓＰ層１３間でオーミックコンタ
クトが行なわれるなら、特に限定されない。例えばアル
ミニウムはＰ側電極１７を構成する材料として挙げられ
る。

【００２３】次に、Ｎ型半導体下地１１の裏面にＮ側電
極１９を形成する（図３（Ｂ））。なお、特性向上のた
めに、Ｎ型半導体１１の裏面を研磨した後にＮ側電極１
９を形成しても良い。また、Ｐ側電極１７とＮ側電極１
９の形成順序はこの逆でも良い。

【００２４】また、各発光部上に保護膜を形成しても良
い。また不純物拡散の工程が済んだ後においては、後に
なされるダイシング工程中での拡散防止マスク２１の剥
離が生じる危険性をより低減させる意味で、拡散マスク
２１のダイシング予定領域に当たる部分３１を除去する
ことも可能である。この実施の形態ではその例を示して
ある（図３（Ｂ））。図４はこれをより理解し易くする
ための平面図である。図４（Ａ）中のＹ−Ｙ線に沿った
断面図が図３（Ｂ）に相当する。

【００２５】次に、プロービングにより個々の発光部の
発光特性・電気特性の検査を行なう。次に、ダイシング
ソーを用い、ウエハから個々のＬＥＤアレイ１０を分離
する（図３（Ｃ））。

【００２６】その後、上述のプロービングによる検査結
果を基に良品ＬＥＤアレイのみを選別して、例えば電子
写真方式のプリンタヘッド組み立てに用いる。

【００２７】なお、上述の例では１つの発光部を構成す
るためのマスク開口部を２つの開口部２１ａ，２１ｂで
構成した例を示したが、３つ以上の開口部で構成しても
良い。１つの発光部を形成するための開口部を３つ以上
（例えばｎ個）の開口部で構成した場合は、帯状の浅接
合部１５ｘをｎ−１個具えたＰＮ接合部を簡易に形成出
来る。また、上述の例では発光部が並ぶ方向に直交する
方向に沿って２以上の開口部を配置する例であったが、
発光部が並ぶ方向に沿って２以上の開口部を配置するよ
うにしても良い。こうした場合は、ＰＮ接合が形成され
た領域を発光部が並ぶ方向に直交する方向に沿って横切
っている帯状の浅接合部を簡易に形成出来る。

【００２８】２．第２の実施の形態 次に、第２の実施の形態として、上面発光型のＬＥＤア
レイであって、個々の発光部を、交差状の浅接合部を具
えたＰＮ接合部によって構成してあるＬＥＤアレイの例
を説明する。この説明を図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。ここで図５（Ａ）はこの第２の実施の形態の
ＬＥＤアレイ４０の一部を示した平面図、図５（Ｂ）は
図５（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、図５（Ｃ）は図５
（Ａ）におけるII−II線断面図である。

【００２９】この第２の実施の形態のＬＥＤアレイ４０
の第１の実施の形態との主な違いはＰＮ接合部４１にお
ける接合界面の構造と、絶縁膜４３（特に製造では拡散
防止マスクともいう）における開口部の配置にある。そ
こで、以下、これら相違点について主に説明する。

【００３０】この第２の実施の形態においても、ＬＥＤ
アレイ４０のそれぞれの発光部を構成しているＰＮ接合
部４１は、Ｎ型ＧａＡｓＰ層１１ｂとＰ型ＧａＡｓＰ層
１３とで構成してある。ただしこの第２の実施の形態で
は、それぞれのＰＮ接合部４１は、接合深さが他の部分
より浅くされていてかつＰＮ接合が形成される領域の中
央点を通って第１の方向および第２の方向に沿っ該領域
を横切っている浅接合部（交差状の浅接合部４１ｘ。こ
こでは十字状の浅接合部４１ｘ）を具えたものとなって
いる。そのため、このＰＮ接合部４１では、交差状の浅
接合部４１ｘの周囲に接合深さが他より深くなった４つ
の領域が構成される。これら４つの領域のうちの３つの
領域４１ｙａ〜４１ｙｃを図４（Ｂ）、（Ｃ）に示して
ある。

【００３１】この第２の実施の形態のＬＥＤアレイ４０
では、接合深さが浅くなった交差状の浅接合部４１ｘを
具えたＰＮ接合部４１によって各発光部が構成される。
そのため、第１の実施の形態に比べ、ＰＮ接合部におけ
る接合界面の凹凸はさらに多くなるから、単位平面積当
たりの接合面積を第１の実施の形態に比べさらに広くで
きる。

【００３２】次に、この第２の実施の形態のＬＥＤアレ
イを製造する際の好ましい製造方法について上記の図５
を参照して説明する。なおこの製造方法の、第１の実施
の形態において説明した製造方法との相違点は、拡散防
止マスク４３における開口部の配置にある。拡散防止マ
スク４３を形成する際に、１つの発光部形成用の開口部
を４つの開口部４３ａ〜４３ｄを２次元配置、具体的に
は４つの開口部４３ａ〜４３ｄを略田の字状に配置す
る。それ以外は、第１の実施の形態において図２、図３
を参照して説明した製造手順を実施する。

【００３３】４つの開口部４３ａ〜４３ｄの形成に当た
っては、それらの間隔やその面積に関して、第１の実施
の形態における開口部２１ａ，２１を形成する際の考え
を適用する。

【００３４】この第２の実施の形態の製造方法によれ
ば、平面形状が十字状の浅接合部４１ｘを具えたＰＮ接
合部４１を簡易に形成することができる。そのため、第
２の実施の形態に係るＬＥＤアレイを簡易に製造するこ
とができる。

【００３５】なお、ここでは２次元方向に２個ずつ合計
４つの開口部を配置する例を説明したが、配置個数はこ
れに限られずさらに多い場合があっても良い。また、各
方向の開口部数が異なる場合があってももちろん良い。

【００３６】３．第３の実施の形態 上述の第１および第２の実施の形態は、この発明を上面
発光型のＬＥＤアレイに適用した例であった。しかし、
この発明は端面発光型のＬＥＤアレイに対しても適用で
きる。まず第３の実施の形態として、上記第１の実施の
形態の考えを端面発光型に適用した例を説明する。この
説明を図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して行なう。ここで、
図６（Ａ）は第３の実施の形態のＬＥＤアレイ５０の一
部を示した平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＩ
−Ｉ線断面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）におけるII−II
線断面図である。

【００３７】図６において、５０ａは発光端面を示す。
発光端面５０ａの構造は製造方法に関係する部分が多い
ので後の製法説明の際に説明する。この第３の実施の形
態のＬＥＤアレイの場合も、第１の実施の形態と同様、
各発光部を構成している各ＰＮ接合部は帯状の浅接合部
１５ｘ（図６（Ｃ）参照）を有したＰＮ接合部１５によ
って構成してある。そのため、第１の実施の形態の場合
と同様に単位平面積当たりの接合面積が従来に比べ広く
出来る。

【００３８】またこの第３の実施の形態のＬＥＤアレイ
を製造するに当たっての特徴的な工程は、第１、第２の
実施の形態における製造方法の場合と同様に、拡散防止
マスクにおける１つの発光部形成用開口部を２以上の開
口部により構成する点にある。すなわち拡散防止マスク
２１における１つの発光部形成用の開口部を、この第３
の実施の形態の場合も第１の実施の形態での製造方法と
同様に２つの開口部２１ａ，２１ｂで構成する。ただ
し、発光端面側に当たる開口部は、この下方の半導体下
地に形成されるＰＮ接合の一部が端面に露出されるよう
その大きさを考慮する。それ以外は図２〜図４を用いて
説明した製造手順で製造を行なえば良い。ただし、発光
端面を形成するための工程は付加される。この付加され
る工程について以下、図７を参照して簡単に説明する。

【００３９】先ず、図２の（Ａ）〜図３（Ｂ）を参照し
て説明した手順と同様の手順で各工程を実施して、拡散
防止膜２１のダイシング予定領域に当たる部分を除去し
た構造体を得る（図７（Ａ））。

【００４０】次に、この図７（Ａ）に示した構造体上
に、この構造体における隣り合う２つのＬＥＤアレイ間
のダイシング予定領域５１のみを露出するエッチングマ
スク５３を形成する（図７（Ｂ））。このエッチングマ
スク５１は例えばホトレジストで構成出来る。

【００４１】次に、例えばリン酸：過酸化水素系エッチ
ング液、あるいはクエン酸系エッチング液、あるいはフ
ッ酸系エッチング液、あるいは硫酸系エッチング液など
を用いたウエットエッチング手法によって、半導体層１
１ｂの、エッチングマスク５１で覆われていない部分を
エッチングする。このエッチングの際は、Ｐ型ＧａＡｓ
Ｐ層１３とＮ型ＧａＡｓＰ層１１ｂとで構成されるＰＮ
接合界面を越える深さまでエッチングをする。後のダイ
シングがＰＮ接合界面よりも下方から開始されるように
するためである。こうしておくとダイシング時の衝撃が
ＰＮ接合界面に及ぶのを防止できるからである。このエ
ッチングにより、Ｎ型ＧａＡｓｐ層１１ｂの所定部分に
凹部５５を形成出来る。しかも、発光端面５０ａが形成
出来る（図７（Ｃ））。なおこの図７（Ｃ）の例では凹
部５５としてその断面形状が逆テーパー状の凹部を形成
しているが、この凹部５５は断面形状が順テーパ状の凹
部でも、側壁が半導体下地面に垂直になった凹部でも良
い。また凹部形成のエッチングはドライエッチング手法
を用いることも可能である。

【００４２】次に、半導体下地１１裏面にＮ側電極１９
を形成する（図示せず）。次に、プロービングにより個
々の発光部の発光特性・電気特性の検査を行なう。次
に、ダイシングソーを用い、ウエハから個々のＬＥＤア
レイを分離する。

【００４３】その後、上述のプロービングによる検査結
果を基に良品ＬＥＤアレイのみを選別して、例えば電子
写真方式のプリンタヘッド組み立てに用いる。

【００４４】４．第４の実施の形態 第４の実施の形態として、上記第２の実施の形態の考え
を端面発光型に適用した例を説明する。この説明を図８
（Ａ）〜（Ｃ）参照して行なう。ここで、図８（Ａ）は
第４の実施の形態のＬＥＤアレイ６０の一部を示した平
面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面
図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）におけるII−II線断面図で
ある。

【００４５】図８において６０ａは、発光端面を示す。
この第４の実施の形態のＬＥＤアレイ６０の場合も、第
２の実施の形態と同様、各発光部を構成している各ＰＮ
接合部は交差状の（ここでは十字状の）浅接合部４１ｘ
を有したＰＮ接合部４１によって構成してある。そのた
め、第２の実施の形態の場合と同様に単位平面積当たり
の接合面積が従来に比べ広く出来る。

【００４６】またこの第４の実施の形態のＬＥＤアレイ
を製造するに当たっての特徴的な工程は、第１、２の実
施の形態における製造方法の場合と同様に、拡散防止マ
スクにおける１つの発光部形成用開口部を２以上の開口
部により構成する点にある。すなわち拡散防止マスク４
３における１つの発光部形成用の開口部を、この第４の
実施の形態の場合も第２の実施の形態での製造方法と同
様に４つの開口部４３ａ〜４３ｄで構成する。ただし、
発光端面側に当たる開口部４３ｃ，４３ｄは、この下方
の半導体下地に形成されるＰＮ接合の一部が端面に露出
されるようその大きさを考慮する。それ以外は図２〜図
４および図７を用いて説明した製造手順で製造を行なえ
ば良いので、製造方法の詳細な説明はここでは省略す
る。

【００４７】５．第５の実施の形態 次に、第５の実施の形態のＬＥＤアレイについて説明す
る。なおこの第５の実施の形態は、端面受発光型の受発
光素子アレイ（ここでは端面発光型のＬＥＤアレイ）に
この発明を適用する場合に特に好ましい構造およびその
製造方法の例である。

【００４８】先ず、構造について図９（Ａ）〜（Ｃ）を
参照して説明する。ここで、図９（Ａ）は第５の実施の
形態のＬＥＤアレイ７０の一部を示した平面図、図９
（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、図９
（Ｃ）は図９（Ａ）におけるII−II線断面図である。

【００４９】図９において７０ａは発光端面を示す。さ
らに７１は絶縁膜である。この絶縁膜７１は上記絶縁膜
２１と同様のもので、ＬＥＤアレイを製造する段階で
は、Ｎ型ＧａＡｓＰ層１１ｂに選択的にＰ型不純物を導
入して上記Ｐ型ＧａＡｓＰ層１３するための拡散防止マ
スクとして機能し、ＬＥＤアレイ完成後はＰ側電極１７
とＮ型半導体下地１１とを電気的に分離する膜として機
能するものである。この絶縁膜７１を特に後の製造方法
の説明においては拡散防止マスク７１ともいう。また、
また図９において７１ａ〜７１ｃで示したものは、絶縁
膜７１に設けられた開口部である。これらの開口部７１
ａ〜７１ｃは、ＬＥＤアレイを製造する段階ではＰ型Ｇ
ａＡｓＰ層１３形成のための不純物導入用窓として機能
し、ＬＥＤアレイ完成後はＰ側電極１７と発光部との接
続用窓および光取り出し用窓として機能するものであ
る。

【００５０】この第５の実施の形態のＬＥＤアレイ７０
の第１〜第４の実施の形態のものとの主な相違点は、Ｐ
Ｎ接合部７３にある。この第５の実施の形態では、接合
界面が凹凸になっておりかつ、凸部を２以上含んでお
り、然もこれら凸部の拡散深さを互いに違えてあるＰＮ
接合部７３によって、各受発光部を構成してある。詳細
には、図９（Ｃ）に示したように、接合深さが他の部分
より浅くされていてかつＰＮ接合が形成された領域を発
光部が並ぶ方向（図９（Ｃ）では紙面に垂直な方向）に
沿って横切っている帯状の２つの浅接合部７３ｘａ，７
３ｘｂを具え、かつ、これら浅接合部７３ｘａ，７３ｘ
ｂの接合深さを互いに違えてあるＰＮ接合部７３によっ
て各受発光部を構成してある。この図９（Ｃ）に示した
例では、浅接合部７３ｘａ，７３ｘｂのうちの、発光端
面７０ａ側の浅接合部７３ｘｂは接合深さがＪ２である
浅接合部となっており、発光端面７０ａから離れた浅接
合部７３ｘａは接合深さがＪ１（Ｊ１＜Ｊ２）である浅
接合部となっている。

【００５１】この第５の実施の形態のＬＥＤアレイ７０
によれば、接合界面が凹凸であるＰＮ接合部７３によっ
て発光部を構成してあるので、第１〜第４の各実施の形
態同様に、単位平面積当たりの接合面積を従来に比べて
大きくできる。さらにこの第５の実施の形態の場合は、
発光端面からＰＮ接合部７３をみると浅接合部７３ｘａ
における接合界面と、浅接合部７３ｘｂにおける接合界
面とが重ならない部分が生じる。この重ならない接合部
分から発光端面側にそれぞれ発光を取り出せるという、
第１〜第４の実施の形態ではなかった第５の実施の形態
独特の効果が得られる。

【００５２】またこの第５の実施の形態のＬＥＤアレイ
を製造するに当たっての特徴的な工程は、拡散防止マス
ク７１における１つの発光部形成用開口部を３つの開口
部７１ａ，７１ｂ，７１ｃにより構成すると共にこれら
開口部間隔を違える点にある。詳細には、図９（Ａ）に
示したように、拡散防止マスク７１における１つの発光
部を形成するための開口部を、発光端面側から発光部が
並ぶ方向と垂直な方向に沿って配置した７１ａ，７１
ｂ，７１ｃで示した３つの開口部によって、構成する。
然も、開口部７１ａと開口部７１ｂとの間隔（両開口部
間に残存させる絶縁膜の幅）をｄ２とし、開口部７１ｂ
と開口部７１ｃとの間隔（両開口部間に残存させる絶縁
膜の幅）をｄ１（ｄ１＞ｄ２）としている。もちろん、
これらｄ１、ｄ２は、隣接する開口部それぞれを通って
半導体下地に導入されるＰ型不純物の横方向拡散距離の
２倍以内の値から選ばれる。ｄ１、ｄ２を上記のごとく
しておくと、開口部７１ｂ、７１ｃそれぞれを不純物が
通って横方向に拡散して形成される横方向拡散領域同士
は、間隔ｄ１が比較的広いのですぐには接することな
く、それぞれの横方向拡散領域の接合深さが浅くなった
所で接する。そのため、これら開口部７１ｂ，７１ｃ間
の半導体下地部分に生じる浅接合部７３ｘａの接合深さ
は、開口部７１ａ，７１ｂ間の半導体下地部分に生じる
浅接合部７３ｘｂに比べて浅くなる。したがって、この
拡散防止マスク７１を用いると、拡散深さが異なる浅接
合部７３ｘａ，７３ｘｂを有したＰＮ接合部７３を簡易
に形成することができる。

【００５３】なお、この第５の実施の形態では１つの発
光部を形成するための開口部を３つの開口部で形成する
例を示したが、４つ以上の開口部で構成しても良い。

【００５４】また、上述の各実施の形態ではこの出願の
各発明をＬＥＤアレイに適用する例を説明したが、これ
ら発明はＰＮ接合部で受光部を構成する受光素子や受光
素子アレイとその製法にも適用出来、その場合は単位平
面積当たりの受光面積が従来より大きい受光素子（受光
素子アレイ）を実現出来、またそのような素子を簡易に
製造することができる。

【００５５】

【発明の効果】上述した説明から明らかなようにこの発
明の受発光素子によれば、接合界面が凹凸になっている
ＰＮ接合部によって受発光部を構成してある。また、こ
の発明の受発光素子アレイによれば、接合界面が凹凸に
なっているＰＮ接合部によって各々の受発光部を構成し
てある。そのため、単位平面積当たりの接合面積を従来
に比べ大きくできるので、従来に比べ受発光部の平面積
を狭くした場合でも所望の発光量もしくは受光量を示す
受発光素子、受発光素子アレイが構成出来る。したがっ
て、受発光を高密度に並べることや、チップサイズを小
さくすることが可能になる。

【００５６】またこの出願の製造方法の発明によれば、
１つの受発光部を形成するための開口部を２以上の開口
部で構成した拡散防止マスクを用い第１導電型の半導体
下地に第２導電型の不純物拡散領域を形成する。そのた
め、各開口部下方の半導体下地部分には所定深さの第２
導電型の不純物拡散領域が形成出来、かつ、各開口部間
の半導体下地部分には横方向拡散に起因する浅接合部が
形成出来る。したがって、接合界面が凹凸になっている
ＰＮ接合部を容易に形成出来るので、この出願の受発光
素子、受発光素子アレイを簡易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の説明図であり、第１の実施
の形態のＬＥＤアレイの要部平面図、要部断面図であ
る。

【図２】製造方法の説明に供する工程図である。

【図３】製造方法の説明に供する図２に続く工程図であ
る。

【図４】製造方法の説明に供する図３に続く工程図であ
る。

【図５】第２の実施の形態の説明図であり、第２の実施
の形態のＬＥＤアレイの要部平面図、要部断面図であ
る。

【図６】第３の実施の形態の説明図であり、第３の実施
の形態のＬＥＤアレイの要部平面図、要部断面図であ
る。

【図７】端面発光型の場合に付加される製造工程の説明
図である。

【図８】第４の実施の形態の説明図であり、第４の実施
の形態のＬＥＤアレイの要部平面図、要部断面図であ
る。

【図９】第５の実施の形態の説明図であり、第５の実施
の形態のＬＥＤアレイの要部平面図、要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０：第１の実施の形態の受発光素子アレイ（ＬＥＤア
レイ） １１：第１導電型半導体下地 １１ａ：Ｎ型ＧａＡｓ基板 １１ｂ：Ｎ型ＧａＡｓＰ層 １３：第２導電型不純物拡散領域（Ｐ型ＧａＡｓＰ層） １３ａ：輪郭（Ｐ型ＧａＡｓＰ層の輪郭） １５：ＰＮ接合部 １５ｓ：接合界面 １５ｘ：帯状の浅接合部 １５ｙａ，１５ｙｂ：接合深さが深くなっている領域 １７：Ｐ側電極 １９：Ｎ側電極 ２１：絶縁膜（拡散防止マスクともいう） ２１ａ，２１ｂ：開口部 ２３：拡散制御膜 ３１：ダイシング予定領域 ４０：第２の実施の形態の受光発光素子アレイ（ＬＥＤ
アレイ） ４１：ＰＮ接合部 ４１ｓ：接合界面 ４１ｘ：交差状の浅接合部 ４１ｙａ〜４１ｙｃ：接合深さが深くなっている領域 ４３：絶縁膜（拡散防止マスクともいう） ４３ａ〜４３ｄ：開口部 ５０：第３の実施の形態の受光発光素子アレイ（ＬＥＤ
アレイ） ５０ａ：発光端面 ５１：ダイシング予定領域 ５３：エッチングマスク ６０：第４の実施の形態の受光発光素子アレイ（ＬＥＤ
アレイ） ６０ａ：発光端面 ７０：第５の実施の形態の受光発光素子アレイ（ＬＥＤ
アレイ） ７０ａ：発光端面 ７１：絶縁膜（拡散防止マスクともいう） ７３：接合深さが異なる２以上の浅接合部を具えたＰＮ
接合部 ７３ｘａ，７３ｘｂ：帯状の浅接合部 ｄ１，ｄ２：開口部間の間隔 Ｊ１，Ｊ２：接合深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 幸夫 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 (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合界面が凹凸になっているＰＮ接合部
   によって受発光部を構成してあることを特徴とする受発
   光素子。
2. 【請求項２】 接合深さが他の部分より浅くされていて
   かつＰＮ接合が形成された領域を第１の方向に沿って横
   切っている帯状の浅接合部を少なくとも１つ具えたＰＮ
   接合部によって、受発光部を構成してあることを特徴と
   する受発光素子。
3. 【請求項３】 接合深さが他の部分より浅くされていて
   かつＰＮ接合が形成された領域を第１の方向および該第
   １の方向と交差する第２の方向に沿って横切っている交
   差状の浅接合部を少なくとも１つ具えたＰＮ接合部によ
   って、受発光部を構成してあることを特徴とする受発光
   素子。
4. 【請求項４】 接合界面が凹凸になっておりかつ、凸部
   を２以上含んでおり、然もこれら凸部の拡散深さを互い
   に違えてあるＰＮ接合部によって、受発光部を構成して
   あることを特徴とする端面受発光型の受発光素子。
5. 【請求項５】 接合深さが他の部分より浅くされていて
   かつＰＮ接合が形成された領域を第１の方向に沿って横
   切っている帯状の浅接合部を２以上具え、かつ、これら
   浅接合部の接合深さを互いに違えてあるＰＮ接合部によ
   って受発光部を構成してあることを特徴とする端面受発
   光型の受発光素子。
6. 【請求項６】 アレイ状に多数の受発光部を具える受発
   光素子アレイにおいて、 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＰＮ接合部によっ
   て各々の受発光部を構成してあることを特徴とする受発
   光素子アレイ。
7. 【請求項７】 アレイ状に多数の受発光部を具える端面
   受発光型の受発光素子アレイにおいて、 請求項４または５に記載のＰＮ接合部によって各々の受
   発光部を構成してあることを特徴とする端面受発光型の
   受発光素子アレイ。
8. 【請求項８】 第１導電型の半導体下地上に該半導体下
   地の受発光部形成予定領域を露出する開口部を有した拡
   散防止マスクを形成する工程と、該開口部を通して前記
   半導体下地に第２導電型の不純物を導入することにより
   該半導体下地に第２導電型不純物拡散領域を形成して受
   発光部構成用のＰＮ接合部を得る工程と、を含む受発光
   素子の製造方法において、 拡散防止マスクとして、１つの受発光部を形成するため
   の前記開口部が２以上の開口部で構成されている拡散防
   止マスクを用いることを特徴とする受発光素子の製造方
   法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の受発光素子の製造方法
   において、 前記拡散防止マスクとして、前記２以上の開口部を一次
   元方向に配置してある拡散防止マスクを用いることを特
   徴とする受発光素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の受発光素子の製造方
    法において、 前記拡散防止マスクとして、前記２以上の開口部を３以
    上の開口部としてありかつこれら３以上の開口部を二次
    元配置してある拡散防止マスクを用いることを特徴とす
    る受発光素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の受発光素子の製造方
    法において、 前記拡散防止マスクとして、前記２以上の開口部を３以
    上の開口部としてありかつこれら３以上の開口部を一次
    元方向に然も開口部間の間隔を違えて配置してある拡散
    防止マスクを用いることを特徴とする受発光素子の製造
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項８に記載の受発光素子の製造方
    法において、 前記２つ以上の開口部の互いに近接する側の端同士の距
    離が、これら開口部を通して前記半導体下地に導入され
    る前記第２導電型の不純物の横方向拡散距離の２倍以内
    に納まるよう、これら開口部を配置してあることを特徴
    とする受発光素子の製造方法。