JPH10335704A - Ledアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Ledアレイおよびその製造方法

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JPH10335704A
JPH10335704A JP13806797A JP13806797A JPH10335704A JP H10335704 A JPH10335704 A JP H10335704A JP 13806797 A JP13806797 A JP 13806797A JP 13806797 A JP13806797 A JP 13806797A JP H10335704 A JPH10335704 A JP H10335704A
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JP
Japan
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electrode
conductive
led array
semiconductor substrate
film
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Withdrawn
Application number
JP13806797A
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English (en)
Inventor
Masumi Yanaka
真澄 谷中
Mitsuhiko Ogiwara
光彦 荻原
Hiroshi Hamano
広 浜野
Takaatsu Shimizu
孝篤 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 n側パッド電極の剥がれを防止して歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 n型半導体ブロック11には、p型半導
体層13が一列に複数形成されており、その上には、n
側開口部67を有する第1層間絶縁膜12が形成されて
いる。第1層間絶縁膜12上には、p型半導体層13に
接続するp側電極14と、n側電極65とが形成されて
いる。さらに、第2層間絶縁膜18を介し、所定のp側
電極14と接続するp側マトリクス配線4が形成されて
いる。n側開口部67内に形成されたn側電極65は、
その全体がn型半導体ブロック11に接続するためのn
側コンタクト電極であるとともに、外部回路に接続する
ためのn側パッド電極である。n側電極65からなるn
側パッド電極は、密着性の良くない層間絶縁膜表面では
なく、密着性の高いn型半導体ブロック11表面に形成
されているので、n側パッド電極の剥がれを防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LED(発光ダイ
オード)を同一半導体基板に複数形成したLEDアレイ
およびその製造方法に関し、特に半導体基板に接続する
電極を、LEDが形成される側の半導体基板表面に形成
したLEDアレイおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発光ダイオード(以下、単にLEDと記
す)アレイは、電子写真プリンタにおける感光ドラムの
露光光源(プリントヘッド)等に用いられる。図25は
従来のLEDアレイの構造の一例を示す図であり、
(a)は上面図、(b)は(a)におけるA−A’間の
断面図、(c)は(a)のB−B’間の断面図である。
図25に示すLEDアレイは、1200[DPI]
([Dot/Inch ])対応のLEDアレイである。
【0003】図25に示すLEDアレイは、高抵抗半導
体基板102および分離溝103により互いに素子分離
された複数のn型半導体ブロック111にそれぞれ複数
のLEDを形成したものである。n型半導体ブロック1
11には、複数のp型半導体層113と、p型半導体層
113に個別に接続するp側電極114と、n型半導体
ブロック111に接続するn側コンタクト電極115a
と、n側コンタクト電極115aに接続するn側パッド
電極115bが形成されている。ブロック内の複数のp
側電極114のうち、所定数のp側電極だけがp側パッ
ド電極114bを有する(図25では、1ブロックにつ
き1つのp側パッド電極114bを形成している)。n
側コンタクト電極115aおよびn側パッド電極115
bにより構成されるn側電極115は、ブロック内のL
EDに共通の電極である。
【0004】LED110は、p側電極114とn側電
極115との間に電圧を印加すると、n型半導体基板1
02とp型半導体層113の接合面で発光現象を生じ、
この発光光をp型半導体層113表面から外部に放射す
る。p側電極114はアルミ(Al)膜あるいはAl合
金膜により形成され、またn側電極115は金(Au)
膜あるいはAu合金膜により形成される。
【0005】さらに、ブロック間の所定のp側電極11
4にビアホール121において接続するp側マトリクス
配線104を形成し、このp側マトリクス配線104に
より、p側パッド電極を持たないp側電極114を他の
n型半導体ブロック111のp側パッド電極を有するp
側電極144に接続している。n型半導体ブロック11
1とp側マトリクス配線104の間には、第1層間絶縁
膜112が形成されており、またp側マトリクス配線1
04とp側電極114の間には、第2層間絶縁膜118
が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のLEDアレ
イにおいては、図26に示すように、第1層間絶縁膜1
12のn側コンタクト電極形成予定領域にn側開口部1
17を設け、n側コンタクト電極115aはこのn側開
口部117に形成されており、またn側パッド電極11
5bはその一部分をn側コンタクト電極115aにオー
バーラップさせて、第1層間絶縁膜112上に形成され
ている。しかし、一般に導電膜と絶縁膜の密着性は良い
とは言えず、n側パッド電極115bとなる導電膜材料
と、第1層間絶縁膜112となる絶縁膜材料との組み合
わせによっては、図27にDで示すように、n側パッド
電極115bが剥がれてしまうことがあった。例えば、
n側パッド電極115bとなる導電膜として、Αu、ゲ
ルマニウム(Ge)、ニッケル(Ni)の合金膜とAu
膜との積層合金膜(以下、ΑuGeNi/Au膜と表記
する)を用い、第1層間絶縁膜112として、シリコン
窒化膜(SiN膜)を用いる場合には、n側パッド電極
115bが剥がれてしまうことがあり、歩留まりの低下
を招くという問題があった。
【0007】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、パッド電極の剥がれを防止することができ
る高歩留まりのLEDアレイを実現することを目的とす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のLEDアレイは、第1導電型の半導体基板
に第2導電型の半導体層を形成し、外部回路に接続する
ための第1導電側パッド電極を含み、第1導電型の半導
体基板に接続する第1導電側電極を、前記半導体層が形
成された側の前記半導体基板の表面に形成したLEDア
レイにおいて、前記第1導電側パッド電極が、前記半導
体基板表面に密着形成されていることを特徴とするもの
である。
【0009】具体的には、例えば、半導体基板表面にn
側開口部を有する層間絶縁膜を形成し、このn側開口部
内に第1導電側パッド電極を含む第1導電側電極を形成
することにより、第1導電側電極全体を半導体基板表面
に密着させた構造とする。上記の第1導電側電極を、一
層の導電膜のみからなる単一層構造とし、第1導電側電
極全体が第1導電側パッド電極となるようにしても良
い。また上記単一層構造の第1導電側電極と第2導電側
電極とを同じ導電膜材料により形成しても良い。
【0010】次に、本発明のLEDアレイの製造方法
は、第1導電型の半導体基板に第2導電型の半導体層を
形成し、外部回路に接続するための第1導電側パッド電
極を含み、第1導電型の半導体基板に接続する第1導電
側電極を、前記半導体層が形成された側の前記半導体基
板表面に形成するLEDアレイの製造方法において、前
記半導体基板表面の第1導電側パッド電極の形成予定領
域表面が露出された前記半導体基板上に、第1導電側パ
ッド電極となる導電膜を成膜し、この導電膜をパターニ
ングすることにより、前記半導体基板表面に密着する第
1導電側パッド電極を形成する工程を実施することを特
徴とするものである。
【0011】具体的には、例えば、前記半導体基板表面
に層間絶縁膜を成膜し、この層間絶縁膜の第1導電側パ
ッド電極形成予定領域を含む領域に、前記半導体基板表
面を露出させるn側開口部を予め形成しておき、このn
側開口部が形成された半導体基板上に、第1導電側電極
となる導電膜を成膜し、この導電膜をパターニングする
ことにより、全体が前記n側開口部内に形成されて前記
半導体基板表面に密着する単一層構造の第1導電側電極
を形成する。また、上記導電膜のパターニング時に、上
記導電膜からなる第2導電側電極を同時形成しても良
い。
【0012】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態 図1は本発明の第1の実施形態のLEDアレイ1の構造
を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)にお
けるA−A’間の断面図である。LEDアレイ1は、半
導体基板2上に一列に配置されたn型半導体ブロック1
1に、LED10を複数個ずつ形成した、1200[D
ΡI]対応のLEDアレイである。またLEDアレイ1
は、LED10のp側電極14とn側電極15とを、半
導体基板2の同一面に形成した構造である。半導体基板
2は、高抵抗半導体基板2b上にエピタキシャル層等の
n型半導体基板2aを形成したものである。n型半導体
ブロック11は、n型半導体基板2aを分割したもので
ある。このn型半導体ブロック11は、高抵抗半導体基
板2bと分離溝(エッチング溝)3により互いに電気的
に分離されている。なお、LEDアレイ1は、第1導電
型をn型、第2導電型をp型としたLEDアレイであ
る。
【0013】n型半導体ブロック11には、一列にN
(Nは正の整数)個のLED10が形成されている。図
1では、N=3である。n型半導体ブロック11には、
拡散法等によるp型半導体層(p型半導体領域)13が
一列にN個形成されている。また、n型半導体ブロック
11上には、第1層間絶縁膜12が形成されている。こ
の第1層間絶縁膜12には、p型半導体層13のほぼ表
面全域を露出させる第1開口部16aと、n型半導体ブ
ロック11表面を露出させるn側開口部17が形成され
ている。n型開口部17は、一つながりの第1コンタク
ト開口部17aと第2コンタクト開口部17bとにより
構成される。
【0014】第1層間絶縁膜12上には、N個のp側電
極14が形成されている。p側電極14は、第1開口部
16aにおいてp型半導体層13と接続している。n側
パッド電極15bは、外部回路と接続するためのもので
あり、その一部がn側コンタクト電極15aにオーバー
ラップして形成されている。n側コンタクト電極15a
とn側パッド電極15bとは、積層構造のn側電極15
を構成している。n側コンタクト電極15aはn側開口
部17の第1コンタクト開口部17a内に形成されてお
り、またn側パッド電極15bは、n側開口部17の第
2コンタクト開口部17b内に形成されている。n側コ
ンタクト電極15aおよびn側パッド電極15bは、い
ずれもn型半導体ブロック11表面に密着形成されてお
り、n型半導体ブロック11にオーミック接続してい
る。一般にn型半導体ブロック11のような半導体は、
n側コンタクト電極15aとなる導電膜との密着性が高
い。
【0015】このように、LEDアレイ1は、n型コン
タクト電極15aを層間絶縁膜12上ではなく、n型半
導体ブロック11表面に密着形成している点が、従来の
LEDアレイとは異なる。従来のように、n側パッド電
極を層間絶縁膜上に形成する場合にはn側パッド電極の
剥がれてしまうことがあったが、LEDアレイ1のよう
に、n型半導体ブロック11表面にn側コンタクト電極
15aを密着形成することにより、n側パッド電極15
aの剥がれを防止することができる。
【0016】p側電極14が形成された第1層間絶縁膜
12上には、第2層間絶縁膜18が形成されている。こ
の第2層間絶縁膜18には、第1開口部16aのほぼ全
域を露出させる第2開口部16bと、p側電極14のパ
ッド電極を露出させるp側パッド開口部19と、n側パ
ッド電極15bを露出させるn側パッド開口部20と、
p側電極14の第1層間絶縁膜12上に形成された部分
を露出させるヴィアホール21とが形成されている。第
1開口部16aと第2開口部16bとは、p側開口部1
6を構成している。また、第2層間絶縁膜18上には、
M(MはN以上の整数)本のp側マトリクス配線4が形
成されている。図1のLEDアレイ1においては、M=
9である。このp側マトリクス配線4は、全てのn型半
導体ブロック11に渡って形成されており、ヴィアホー
ル21においてp側電極14と接続している。
【0017】LED10は、N個のLED10に共通な
n型半導体ブロック11と、このn型半導体ブロック1
1に個別に形成されたp型半導体層13と、p型半導体
層13に個別に形成されたp型電極14と、n型半導体
ブロック11内のN個LED10に共通に形成されたn
型電極15とにより構成されている。p型半導体層13
の深さ寸法は、n型半導体ブロック11の厚さ寸法より
も小さい。従って、p型半導体層13は、n型半導体ブ
ロック11に浮島状に形成されている。p型電極14と
n型電極15の間に電圧を印加すると、p型半導体層1
3とn型半導体ブロック11との接合面で発光現象が起
こり、この発光光がp型半導体層13の表面から外部に
放射される。
【0018】図1に示す第1の実施形態のLEDアレイ
1の製造工程を以下に説明する。図2ないし図13はL
EDアレイ1の製造工程の一例を示す図である。それぞ
れの図において、(a)は上面図であり、(b)は
(a)におけるA−A’間の断面図である。また図8
(c)は図8(a)におけるB−B’間の断面図であ
り、図10(c)は図10(a)におけるB−B’間の
断面図である。
【0019】まず図2に示すように、高抵抗半導体基板
2b上にn型半導体基板2aを有する半導体基板2を作
製する。ここでは、高抵抗半導体基板2bとして半絶縁
性GaAs基板を用いる。また、この半絶縁性GaAs
基板上に、n型のAlGaAs層をエピタキシャル成長
させ、このAlGaAsエピタキシャル層をn型半導体
基板2aとする。n型半導体基板2a(n型エピタキシ
ャル層)の厚さは、例えば約3[μm]とする。
【0020】次に図3に示すように、n型半導体基板2
aの表面に拡散マスク25となる第1層間絶縁膜12を
成膜し、この第1層間絶縁膜12をホトリソおよびエッ
チング法によりパターニングして第1開口部16aおよ
び拡散マスク25を形成する。第1層間絶縁膜12(拡
散マスク25)としては、例えばSiN膜を用いる。こ
のSiN膜はCVD法により成膜され、その膜厚は、例
えば500〜3000[Å]程度である。次に図4ない
し図6に示すように、n型半導体2aにp型半導体層1
3を形成する。ここではZn固相拡散法を用いる。すな
わち、第1開口部16aの形成が済んだn型半導体基板
2aの表面に、Ζn拡散源膜26を成膜し、さらにその
上にアニールキャップ膜27を成膜する。Ζn拡散源膜
26としては、例えばZnO−SiO2 混合膜を成膜す
る。このZnO−SiO2 混合膜は、酸化亜鉛(Zn
O)と酸化シリコン(SiO2 )とを1:1に混合した
膜であり、スパッタ法により成膜される。アニールキャ
ップ膜27としては、例えばスパッタ法により成膜され
るアルミ窒化膜(AlN膜)を用いる。上記のZnO−
SiO2 混合膜の膜厚は、例えば500〜3000
[Å]程度であり、また上記のAlN膜の膜厚は、例え
ば500〜3000[Å]程度である。
【0021】続いて、アニーリングキャップ膜27の形
成が済んだn型半導体基板2aに高温アニールを施し、
Ζn拡散源膜26からn型半導体基板2a中にZnを拡
散させる。第1開口部16aにおいてはZnがn型半導
体基板2a中に拡散するが、拡散マスク25が形成され
ている領域においては、Znは拡散しないので、n型半
導体基板2aの第1開口部16aに対応する領域に選択
的にp型半導体層13が形成される。上記の高温アニー
ルの条件は、例えば窒素大気圧下においてアニール温度
700[℃]、アニール時間2時間である。このアニー
ル条件により深さが約1[μm]、表面Zn濃度が10
20[cm3 ]のp型半導体層13が形成される。n型半
導体基板2aの厚さは上述のように約3[μm]である
から、p型半導体層の深さ寸法は、n型半導体基板2a
の厚さ寸法よりも小さい。なお、アニールキャップ膜2
7は、Znがアニール雰囲気中に拡散してしまうのを防
止する。
【0022】次に図7に示すように、p型半導体層13
の形成が済んだn型半導体基板11において、表面に形
成されている拡散源膜26およびアニールキャップ膜2
7を例えば選択的なウエットエッチング法により全面的
に除去し、第1層間絶縁膜12(拡散マスク25)のみ
を残す。
【0023】次に図8に示すように、拡散源膜26およ
びアニールキャップ膜27の除去が済んだn型半導体基
板2aにおいて、層間絶縁膜12にホトリソおよびエッ
チング法によりn側開口部17を形成する。このn側開
口部17は、一つながりの第1コンタクト開口部17a
と第2コンタクト開口部17bとにより構成される。
【0024】第1コンタクト開口部17aはn型コンタ
クト電極15aの形成予定領域に形成され、また第2コ
ンタクト開口部17bはn型パッド電極15bの形成予
定領域に形成される。これにより、層間絶縁膜12に
は、p型半導体層13表面を開口する第1開口部16a
と、n型半導体基板2a表面のn側電極15(n型コン
タクト電極15aおよびn側パッド電極15b)の形成
予定領域を開口するn側開口部17とが形成されたこと
になる。
【0025】次に図9に示すように、n側開口部17の
形成が済んだn型半導体基板2a全面に、p側電極14
となる導電膜を成膜し、この導電膜をリフトオフ法によ
りパターニングし、p側電極14を形成する。すなわ
ち、p側電極14の形成予定領域以外の領域を抜きパタ
ーンとするホトレジストパターンを形成し、その上全面
にp側電極14となる導電膜を成膜し、上記のホトレジ
ストおよびその上に成膜された導電膜をリフトオフする
ことにより、p側電極14を形成する。p側電極14
は、その一部が第1開口部16aのp半導体層13表面
にオーバーラップするように形成される。p側電極14
となる導電膜としては、例えばアルミ(Al)膜を用い
る。このあと、p側電極14を第1開口部16aにおい
てp型半導体層13にオーミック接続させるためのシン
ター処理(熱処理)を施す。
【0026】続いて、p側電極14の形成が済んだn型
半導体基板2a全面に、n側コンタクト電極15aとな
る導電膜を成膜し、この導電膜をリフトオフ法によりパ
ターニングし、n側コンタクト電極15aを形成する。
n型コンタクト電極15aは、n側開口部17の第1コ
ンタクト開口部17a内に形成され、n型半導体基板2
aに接続する。このあと、n型コンタクト電極15aを
n型半導体基板2aにオーミック接続させるためのシン
ター処理を施す。n型コンタクト電極15aとなる導電
膜としては、n型半導体基板2aにオーミック接続でき
る導電膜、例えばAu膜またはAu合金膜を用いる。こ
こで、Au合金膜には積層金属膜あるいは積層合金膜も
含まれる。上記のAu合金膜としては、チタン(Ti)
と白金(Pt)とAuとの積層金属膜(Ti/Pt/A
u膜)、またはΑuGeNi/Au膜、またはΑuとG
eの合金膜とNi膜とAu膜の積層合金膜(ΑuGe/
Ni/Au膜)、等がある。
【0027】次に図10に示すように、n型コンタクト
電極15aの形成が済んだn型半導体基板2aに、n側
パッド電極15bとなる導電膜を成膜し、この導電膜を
リフトオフ法によりパターニングし、n側パッド電極1
5bを形成する。このあとシンター処理を施す。n側パ
ッド電極15bは、n側開口部17の第2コンタクト開
口部17b内に形成され、かつその一部が第1コンタク
ト開口部17aにおいてn側コンタクト電極15aとオ
ーバーラップするように形成されている。n側コンタク
ト電極15aとn側パッド電極15bとは、積層構造の
n側電極15を構成する。n型電極パッド電極15bと
なる導電膜としては、例えばAu膜またはAu合金膜を
用いる。
【0028】このように、LEDアレイ1の製造工程
は、n型コンタクト電極15aの形成予定領域だけでな
く、n側パッド電極15bの形成予定領域をも含めた領
域にn側開口部17を設け(図8参照)、n側パッド電
極15bを層間絶縁膜12上ではなくn型半導体基板2
a表面に密着させて形成する(図10参照)という点
が、従来のLEDアレイの製造工程とは異なる。従来の
ように、n側パッド電極を層間絶縁膜上に形成する場合
にはn側パッド電極の剥がれてしまうことがあったが、
LEDアレイ1のように、n側コンタクト電極15aと
なる導電膜との密着性が高いn型半導体基板2a上にn
側コンタクト電極15aを形成することにより、n側パ
ッド電極15aの剥がれを防止することができる。
【0029】次に図11に示すように、n側電極15の
形成が済んだn型半導体基板2aに高抵抗半導体基板2
bに至る分離溝3を形成し、n型半導体基板2aをn型
半導体ブロック11に分割する。すなわち、ホトリソお
よびエッチング法により分離溝形成予定領域にある第1
層間絶縁膜12およびその下のn型半導体基板2aをエ
ッチングし、高抵抗半導体基板11bを露出させる。こ
れにより、n型半導体ブロック11は、分離溝3および
高抵抗半導体基板2bにより、互いに電気的に分離され
たものとなる。厚さ約3[μm]のn型半導体ブロック
11(n型半導体基板2a)および膜厚500〜300
0[Å]程度の第1層間絶縁膜12に対し、分離溝3の
深さは、例えば約3.5[μm]とする。また分離溝3
の幅は、p型半導体層13の間隔により制限される。1
200[DPI]のLEDアレイにおいては、p型半導
体層13のピッチ寸法は約21[μm]であり、p型半
導体層13の幅を約8[μm]とすると、分離溝3の幅
は13[μm]未満でなければならない。
【0030】次に図12に示すように、分離溝3の形成
が済んだ半導体基板2の全面に、第2層間絶縁膜18を
形成し、この第2層間絶縁膜18に、ほぼ第1開口部1
6aと同じ領域を開口する第2開口部16bと、p側電
極14のパッド電極部を開口するp側パッド開口部19
と、n側パッド電極15bを開口するn側パッド開口部
20と、p側電極14に至るヴィアホール21とを形成
する。第2層間絶縁膜18としては、例えばポリイミド
膜を用いる。ポリイミド膜は、例えばホトレジストの現
像液(アルカリ性溶液)に溶解するポリイミドを用いて
以下のように形成およびパターニングする。ポリイミド
ソースを半導体基板2(ウエハ)にスピンコートし、1
00[℃]程度でプリベークする。次に、プリベークが
済んだポリイミド膜の上にホトレジストをスピンコート
し、このホトレジストに上記の開口部およびヴィアホー
ル21が抜きパターンとなるような露光を施す。ホトレ
ジストの現像の際に、レジストが形成されていないポリ
イミド膜領域も除去され、ポリイミド膜がパターニング
される。次に残ったレジストを剥離し、パターニングさ
れたポリイミド膜を350[℃]程度で焼成する。
【0031】最後に図13に示すように、第2層間絶縁
膜18のパターニングが済んだ半導体基板2全面に、p
側マトリクス配線4となる導電膜を成膜し、この導電膜
をリフトオフ法によりパターニングし、p側マトリクス
配線4を形成する。このあとシンター処理を施し、ヴィ
アホール21においてp側マトリクス配線4をp側電極
14にオーミック接続させる。p型マトリクス配線4と
なる導電膜としては、例えばAl膜を用いる。もちろ
ん、p側マトリクス配線4となる導電膜は、p側電極1
4にオーミック接続でき、接続部で断線を生じないもの
であれば、Al膜でなくても良い。以上のようにして、
図1に示すLEDアレイ1が製造される。
【0032】次に、LEDアレイ1の動作について簡単
に説明する。n型半導体ブロック11を図1の右側から
順に11−1、11−2、11−3…とする。また、n
型半導体ブロック11内において、LED10を図1の
右側から順に10−1、10−2、10−3とし、p側
電極14を図1の右側から順に14−1、14−2、1
4−3とし、p側パッド電極14bを図1の右側から順
に14b−1、14b−2とする。また、p側マトリク
ス配線4を図1の下側から順に4−1、4−2…4−9
とする。
【0033】n型半導体ブロック11−1において、p
側電極14−1はp側マトリクス配線4−1に接続し、
p側電極14−2はp側マトリクス配線4−2に接続
し、またp側電極14−3はp側マトリクス配線4−3
に接続している。n型半導体ブロック11−2において
p側電極14−1はp側マトリクス配線4−4に接続
し、またn型半導体ブロック11−3においてp側電極
14−1はp側マトリクス配線4−7に接続している。
さらに図示しないn型半導体ブロック11−4において
は、n型半導体ブロック11−1と同じように、p側電
極14−1はp側マトリクス配線4−1に接続し、p側
マトリクス配線4−2に接続し、またp側電極14−3
はp側マトリクス配線4−3に接続している。
【0034】n型半導体ブロック11−1〜11−3に
おいては、p側電極14−1および14−2がp側パッ
ド電極を有する。また図示しないn型半導体ブロック1
1−4〜11−6においてはp側電極14−2および1
4−3がp側パッド電極を有し、図示しないn型半導体
ブロック11−7〜11−9においてはp側電極14−
1および14−3がp側パッド電極を有する。
【0035】例えば、n型半導体ブロック11−1のL
ED10−1を点灯させるには、n型半導体ブロック1
1−1のp側電極14−1(そのp側パッド電極14b
−1)と、n型半導体ブロック11−1のn側電極15
(そのn側パッド電極15b)との間に電圧を印加す
る。このとき、図示しないn型半導体ブロック11−4
のLED10−1を同時に点灯させるのであれば、n型
半導体ブロック11−4のn側電極15をn型半導体ブ
ロック11−1のn側電極15と同じ電位にすれば良
い。なぜならば、n型半導体ブロック11−4のp側電
極14−1は、p側マトリクス配線4−1により、n型
半導体ブロック11−1のp側電極14−1と接続して
いるからである。n型半導体ブロック11−1のLED
10−1を点灯させているときに、n型半導体ブロック
11−4のLED10−1を消灯させるのであれば、n
型半導体ブロック11−4のn側電極15を開放とすれ
ば良い。
【0036】また、n型半導体ブロック11−1のLE
D10−3を点灯させるには、p側マトリクス配線4−
3に接続し、かつp側パッド電極14bを有する他のn
型半導体ブロック11のp側電極14、すなわち例えば
図示しないn型半導体ブロック11−4のp側電極14
−3と、n型半導体ブロック11−1のn側電極15と
の間に電圧を印加する。
【0037】このように第1の実施形態によれば、n側
パッド電極15bを含むn側電極15の形成予定領域に
開口部17を設け、この開口部17内にn側電極15を
形成し、n側パッド電極15bを層間絶縁膜12上では
なく、n型半導体ブロック11表面に密着形成すること
により、n側パッド電極の剥がれを防止することができ
るので、高歩留のLEDアレイを実現することができ
る。
【0038】第2の実施形態 図14は本発明の第2の実施形態のLEDアレイ31の
構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)
におけるA−A’間の断面図である。なお、図14にお
いて、図1と同じものには同一符号を付してある。LE
Dアレイ31は、図1に示した第1の実施形態のLED
アレイ1において、n側電極15をn側電極45とした
ものである。
【0039】LEDアレイ31は、n側電極45が単一
層構造であることを特徴とする。n側電極45は、n側
開口部17の第1コンタクト開口部17a内に形成され
たn側コンタクト電極45aと、第2コンタクト開口部
17b内に形成されたn側パッド電極45bからなる。
この単一層構造のn側電極45は、n側コンタクト電極
45aとn側パッド電極45bとなる導電膜を成膜し、
この導電膜をパターニングすることにより形成される。
この単一層構造のn側電極45全体は、n側開口部17
内にn型半導体ブロック11に密着して形成されてお
り、n型半導体ブロック11にオーミック接続してい
る。n側電極45となる導電膜としては、n型半導体ブ
ロック11にオーミック接続できる導電膜、例えばAu
膜あるいはAu合金膜を用いる。なお、LEDアレイ3
1の動作は、上記第1の実施形態のLEDアレイ1と同
じである。
【0040】このように第2の実施形態によれば、n側
パッド電極45bを含むn側電極45の形成予定領域に
開口部17を設け、この開口部17内にn側電極45を
形成し、n側パッド電極45bを層間絶縁膜12上では
なく、n型半導体ブロック11表面に密着形成すること
により、n側パッド電極の剥がれを防止することができ
るので、高歩留のLEDアレイを実現することができ
る。
【0041】また、n側電極45を単一層構造とするこ
とにより、n型コンタクト電極45aとn側パッド電極
45bとを同じ工程(導電膜の成膜工程およびそのパタ
ーニング工程)で形成することができるので、工程の簡
略化を図ることができ、従って上記第1の実施形態より
も低コストのLEDアレイを実現することができる。
【0042】第3の実施形態 図15は本発明の第3の実施形態のLEDアレイ51の
構造を示す上面図である。なお、図15において、図1
および図14と同じものには同一符号を付してある。第
3の実施形態のLEDアレイ51は、図1に示すLED
アレイ1において、n側電極15をn側電極65とし、
n側開口部17をn側開口部67としたたものである。
【0043】LEDアレイ51は、n側電極65および
n側開口部67の平面形状が単純図形形状であり、n側
電極65が単一層構造であることを特徴とする。上記の
単純図形形状とは、内角の全てが180゜未満である多
角形、あるいは円または楕円をさす。ここでは、n側電
極65およびn側開口部67は四角形である。n側電極
65は、n側開口部67内にn型半導体ブロック11に
密着して形成されており、n型半導体ブロック11にオ
ーミック接続している。n側電極65は、図14のn側
電極45のようにn側コンタクト電極とn側パッド電極
とが区分されたものではなく、その全体がn側コンタク
ト電極であり、かつn側パッド電極でもある。従ってn
側開口部67も、図1のn側開口部17のように第1コ
ンタクト開口部と第2コンタクト開口部に区分されたも
のではなく、その全体が第1コンタクト開口部であり、
かつ第2コンタクト開口部でもある。また、上記第1の
実施形態のLEDアレイ1および上記第2の実施形態の
LEDアレイ31においては、p型半導体層13の近傍
にはn側コンタクト電極が配置され、n側パッド電極は
n側コンタクト電極に対してp型半導体層13と反対側
に配置されているが、その全体がn型パッド電極である
n側電極65は、p型半導体層13の近傍に配置されて
いる。なお、LEDアレイ51の動作は、上記第1の実
施形態のLEDアレイ1と同じである。
【0044】図15に示す第3の実施形態のLEDアレ
イ51の製造工程を以下に説明する。図16ないし図2
0はLEDアレイ51の製造工程の一例を示す図であ
る。それぞれの図において、(a)は上面図、(b)は
(a)におけるA−A’間の断面図、(c)は(a)に
おけるB−B’間の断面図である。
【0045】まず図16に示すように、上記第1の実施
形態における図2ないし図8に示した製造工程と同様に
して、半絶縁性GaAs基板からなる高抵抗半導体基板
2b上にn型のAlGaAsエピタキシャル層からなる
n型半導体基板2bを形成した半導体基板2を作製し、
n型半導体基板2aの表面に、拡散マスク25(第1層
間絶縁膜12)、および第1開口部16aを形成し、Z
n固相拡散法によりn型半導体基板2aの第1開口部1
6aの領域にp型半導体層13を形成し、さらに第1層
間絶縁膜12に四角形のn側開口部67を形成する。
【0046】次に図17に示すように、n側開口部67
の形成が済んだn型半導体基板2a表面に、p側電極1
4となる導電膜を成膜し、この導電膜をリフトオフ法に
よりパターニングし、p型電極14を形成する。このあ
と、シンター処理を施す。上記の導電膜としては、例え
ばAl膜を用いる。
【0047】次に図18に示すように、p型電極14の
形成が済んだn型半導体基板2a表面に、n側電極65
となる導電膜を成膜し、この導電膜をリフトオフ法によ
り四角形にパターニングし、単一層構造のn側電極65
を形成する。このあと、シンター処理を施す。n側電極
65全体は、n型半導体基板2aに密着してn側開口部
67内に形成される。n型電極65となる導電膜として
は、例えば上述したAu合金膜を用いる。n側電極65
を単一層構造とすることにより、上記第1の実施形態よ
りも導電膜の成膜工程およびそのパターニング工程を1
回減らすことができるので、工程を簡略化することがで
きる。
【0048】なお、図17に示す工程と図18に示す工
程とを一つにして、n型電極65とp型電極14とを同
時に形成しても良い。すなわち、n側開口部67の形成
が済んだn型半導体基板2a表面に、n型電極65およ
びp側電極14となる導電膜を成膜し、この導電膜をリ
フトオフ法によりパターニングしても良い。ただしこの
場合は、上記の導電膜としては、n型半導体ブロック1
1およびp型半導体層のいずれにもオーミックコンタク
トできる導電膜、例えばAu合金膜を用いる必要があ
る。このように、n型電極65とp側電極14とを同時
形成することにより、導電膜の成膜工程およびそのパタ
ーニング工程をさらに1回減らすことができるので、さ
らに工程を簡略化することができる。
【0049】次に図19に示すように、上記第1の実施
形態の図11ないし図13に示した手順と同様にして、
n型電極65の形成が済んだ半導体基板2に、ブロック
分離溝3を形成し、この上に第2層間絶縁膜18を形成
し、この第2層間絶縁膜18に第2開口部16bと、p
側パッド開口部19と、n側パッド開口部20と、ヴィ
アホール21とを形成する。
【0050】最後に図20に示すように、第2層間絶縁
膜18のパターニングが済んだ半導体基板2全面に、p
側マトリクス配線4となる導電膜を成膜し、この導電膜
をリフトオフ法によりパターニングし、p側マトリクス
配線4を形成する。このあとシンター処理を施す。p型
マトリクス配線4となる導電膜としては、例えばAl膜
を用いる。以上のようにして、図15に示すLEDアレ
イ51が製造される。なお、上記第2の実施形態の製造
工程も、第3の実施形態と同様である。
【0051】LEDアレイ51においては、n側電極6
5およびn側開口部67を単純図形形状(図15ではと
もに四角形)とし、全体がn側パッド電極となるn側電
極65および全体が第2コンタクト開口部となるn側開
口部67をp型半導体層13の近傍に配置したことによ
り、従来のLEDアレイよりもチップサイズを小さいく
することができる。図21は第3の実施形態のLEDア
レイ51と従来のLEDアレイ101とのチップサイズ
を比較した図である。図21からLEDアレイ51のチ
ップサイズは図中の寸法Eだけ小さくできることが判
る。
【0052】また、n側電極65およびn側開口部67
の平面形状は、四角形以外の単純図形形状でも良い。す
なわち、内角の全てが180゜未満である多角形、ある
いは円または楕円でも良い。内角の全てが180゜未満
である多角形としては、三角形、台形、平行四辺形、台
形と四角形を組み合わせた形状、等がある。図22ない
し図24は、図15のLEDアレイ51とn側電極およ
びn側開口部の平面形状のみが異なるLEDアレイの上
面図である。図22に示すLEDアレイは、n側電極6
5aとn側開口部67aとがともに台形と四角形を組み
合わせた形状である。図23に示すLEDアレイは、n
側電極65bとn側開口部67bとがともに三角形であ
る。また、図23に示すLEDアレイは、n側電極65
cが台形であり、n側開口部67cが四角形である。図
15、図22ないし図24に示すいずれのLEDアレイ
においても、従来のLEDアレイと変わらない良好な発
光特性が確認されている。
【0053】このように第3の実施形態によれば、n側
電極65の形成予定領域に開口部67を設け、この開口
部67内においてn側電極65をn型半導体ブロック1
1表面に密着させて形成することにより、n側パッド電
極の剥がれを防止することができるので、高歩留のLE
Dアレイを実現することができる。また、n側電極65
を単一層構造とすることにより、工程の簡略化を図るこ
とができるので、低コストのLEDアレイを実現するこ
とができる。さらに、n側電極65およびn側開口部6
7を単純図形形状とし、n側電極65全体をn側パッド
電極とすることにより、チップサイズを小さくすること
ができる。
【0054】本発明の実施の形態においては、LEDア
レイのpn接合構造として、同一結晶から構成されてい
るホモ接合構造について述べたが、異なる材料が結合し
たヘテロ接合構造についても、本発明は適用できる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のLEDア
レイおよびその製造方法によれば、n側パッド電極をn
側半導体基板に密着形成することにより、n側パッド電
極の剥がれを防止することができるので、高歩留のLE
Dアレイを実現することができるという効果がある。ま
たn側電極を単一構造とすることにより、工程の簡略化
を図ることができるので、低コストのLEDアレイを実
現することができるという効果がある。さらに、n側電
極を単純図形形状とし、n側電極全体をn側パッド電極
とすることにより、チップサイズを小さくすることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの構造
を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その1)。
【図3】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その2)。
【図4】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その3)。
【図5】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その4)。
【図6】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その5)。
【図7】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その6)。
【図8】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その7)。
【図9】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製造
工程の一例を示す図である(その8)。
【図10】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その9)。
【図11】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その10)。
【図12】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その11)。
【図13】本発明の第1の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その12)。
【図14】本発明の第2の実施形態のLEDアレイの構
造を示す図である。
【図15】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの構
造を示す上面図である。
【図16】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その1)。
【図17】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その2)。
【図18】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その3)。
【図19】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その4)。
【図20】本発明の第3の実施形態のLEDアレイの製
造工程の一例を示す図である(その5)。
【図21】本発明の第3の実施形態のLEDアレイと従
来のLEDアレイとのチップサイズの比較図である。
【図22】本発明の第3の実施形態の別のLEDアレイ
の構造を示す上面図である。
【図23】本発明の第3の実施形態の別のLEDアレイ
の構造を示す上面図である。
【図24】本発明の第3の実施形態の別のLEDアレイ
の構造を示す上面図である。
【図25】従来のLEDアレイの構造を示す図である。
【図26】従来のLEDアレイにおけるn側電極の構造
を示す図である。
【図27】従来のLEDアレイのn側電極に起因する問
題点を説明する図である。
【符号の説明】
1,31,51 LEDアレイ、 2a n型半導体基
板、 12 第1層間絶縁膜、 13 p型半導体層、
14 p側電極、 15,45,65 n側電極、
15a,45a n側コンタクト電極、 15b,45
b n側パッド電極、 17,67 n側開口部。
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

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板に第2導電型の
    半導体層を形成し、外部回路に接続するための第1導電
    側パッド電極を含み、第1導電型の半導体基板に接続す
    る第1導電側電極を、前記半導体層が形成された側の前
    記半導体基板表面に形成したLEDアレイにおいて、 前記第1導電側パッド電極が、前記半導体基板表面に密
    着形成されていることを特徴とするLEDアレイ。
  2. 【請求項2】 前記第1導電側電極全体が、前記半導体
    基板表面に密着形成されていることを特徴とする請求項
    1記載のLEDアレイ。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板表面に、n側開口部を有
    する層間絶縁膜を形成し、 前記第1導電側電極が、前記n側開口部内に形成されて
    いることを特徴とする請求項2記載のLEDアレイ。
  4. 【請求項4】 前記n側開口部の平面形状が、その内角
    全てが180゜未満である多角形、あるいは円または楕
    円であることを特徴とする請求項3記載のLEDアレ
    イ。
  5. 【請求項5】 前記第1導電側電極が、単一層構造であ
    ることを特徴とする請求項1記載のLEDアレイ。
  6. 【請求項6】 前記第1導電側電極の平面形状が、その
    内角全てが180゜未満である多角形、あるいは円また
    は楕円であることを特徴とする請求項5記載のLEDア
    レイ。
  7. 【請求項7】 前記半導体層に個別に接続する複数の第
    2導電側電極が前記半導体基板表面に形成されており、 前記第1導電側電極と前記第2導電側電極とが同じ導電
    膜材料からなることを特徴とする請求項5記載のLED
    アレイ。
  8. 【請求項8】 前記導電膜が、Au膜またはAu合金膜
    であることを特徴とする請求項7記載のLEDアレイ。
  9. 【請求項9】 前記第1導電側パッド電極が、前記p型
    半導体層の形成領域近傍に配置されていることを特徴と
    する請求項1記載のLEDアレイ。
  10. 【請求項10】 第1導電型の半導体基板に第2導電型
    の半導体層を形成し、外部回路に接続するための第1導
    電側パッド電極を含み、第1導電型の半導体基板に接続
    する第1導電側電極を、前記半導体層が形成された側の
    前記半導体基板表面に形成するLEDアレイの製造方法
    において、 第1導電側パッド電極の形成予定領域表面が露出された
    前記半導体基板上に、第1導電側パッド電極となる導電
    膜を成膜し、この導電膜をパターニングすることによ
    り、前記半導体基板表面に密着する第1導電側パッド電
    極を形成する工程を実施することを特徴とするLEDア
    レイの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記導電膜をパターニングする工程を
    実施する前に、 前記半導体基板表面に層間絶縁膜を成膜し、この層間絶
    縁膜の第1導電側パッド電極形成予定領域を含む領域
    に、前記半導体基板表面を露出させるn側開口部を形成
    する工程をさらに実施することを特徴とする請求項10
    記載のLEDアレイの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記n側開口部の平面形状が、内角の
    全てが180゜未満である多角形、あるいは円または楕
    円であることを特徴とする請求項11記載のLEDアレ
    イの製造方法。
  13. 【請求項13】 前記導電膜をパターニングする工程
    は、前記n側開口部が形成された半導体基板上に、第1
    導電側電極となる導電膜を成膜し、この導電膜をパター
    ニングすることにより、全体が前記n側開口部内に形成
    されて前記半導体基板表面に密着する単一層構造の第1
    導電側電極を形成するものであることを特徴とする請求
    項11記載のLEDアレイの製造方法。
  14. 【請求項14】 前記第1導電側電極の平面形状が、内
    角の全てが180゜未満である多角形、あるいは円また
    は楕円であることを特徴とする請求項13記載のLED
    アレイ。
  15. 【請求項15】 前記導電膜をパターニングする工程
    は、前記第1導電側電極、および前記半導体層に個別に
    接続する複数の第2導電側電極となる導電膜を前記n側
    開口部が形成された半導体基板上に成膜し、この導電膜
    をパターニングすることにより、前記第1導電側電極お
    よび前記第2導電側電極を同時形成するものであること
    を特徴とする請求項12記載のLEDアレイの製造方
    法。
  16. 【請求項16】 前記導電膜が、Au膜またはAu合金
    膜であることを特徴とする請求項15記載のLEDアレ
    イの製造方法。
  17. 【請求項17】 前記第1導電側パッド電極を、前記p
    型半導体層の形成領域近傍に形成することを特徴とする
    請求項10記載のLEDアレイの製造方法。
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