JPH11284230A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイシングする際に、配線パターン部分に欠
けなどが発生して断線することがあるという問題があっ
た。 【解決手段】 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型
半導体層を積層して設け、この基板の対向する端部近傍
に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型
半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設
けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続
した半導体発光装置であって、前記共通電極の第１の接
続線との接続部を幅広に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源など
に用いられる半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の半導体発光装置を図５および図６に示す。図６は、図
５のＡ−Ａ線断面図である。図５および図６において、
２１は半導体基板、２２は島状半導体層、２３は個別電
極、２４は共通電極である。

【０００３】半導体基板２１は、例えばシリコン（Ｓ
ｉ）などの単結晶半導体基板などから成る。島状半導体
層２２は、ガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素な
どの化合物半導体層などから成り、一導電型不純物を含
有する層２２ａと逆導電型不純物を含有する層２２ｂか
ら成る。一導電型不純物を含有する層２２ａと逆導電型
不純物を含有する層２２ｂの界面部分で半導体接合部が
形成される。この島状半導体層２２は、例えばＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（電子ビームエ
ピタキシ）法でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒
素などから成る単結晶半導体層を形成した後に、メサエ
ッチングなどによって島状に形成される。

【０００４】島状半導体層２２の表面部分には、例えば
窒化シリコン膜（Ｓｉ_x Ｎ_y ）などから成る保護膜２５
が形成されており、この保護膜２５上には、例えば金
（Ａｕ）などから成る個別電極２３が形成されている。
この個別電極２３は、保護膜２５に形成されたスルーホ
ールを介して逆導電型不純物を含有する半導体層２２ｂ
に接続されており、逆導電型不純物を含有する層２２ｂ
の上面部分から壁面部分を経由して、半導体基板２１の
端面近傍まで、隣接する島状半導体層２２ごとに交互に
他の端面側に延在するように形成されている。また、半
導体基板２１の裏面側のほぼ全面には共通電極２４が形
成されている。

【０００５】島状半導体層２２、個別電極２３および共
通電極２４で個々の発光ダイオードが構成され、この発
光ダイオードは半導体基板２１上に一列状に並ぶように
形成される。この場合、例えば個別電極２３が発光ダイ
オードのアノード電極となり、共通電極２４がカソード
電極となる。なお、個別電極２３はその幅広部分におい
て外部回路とボンディングワイヤなどで接続される。

【０００６】このような発光ダイオードアレイでは、例
えば個別電極２３から共通電極２４に向けて順方向に電
流を流すと、逆導電型不純物を含有する層２２ｂには電
子が注入され、一導電型不純物を含有する層２２ａには
正孔が注入される。これらの少数キャリアの一部が多数
キャリアと発光再結合することによって光を生じる。

【０００７】また、列状に形成された発光素子のいずれ
かの個別電極２３を選択して電流を流して発光させるこ
とにより、例えばページプリンタ用感光ドラムの露光用
光源として用いられる。

【０００８】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板２１の表面側に形成した島状半導体
層２２上に、個別電極２３を設けると共に、半導体基板
２１の裏面側に共通電極２４を設けていることから、個
別電極２３と共通電極２４の形成工程が２回になり、製
造工程が煩雑であるという問題があった。また、個別電
極２３と共通電極２４が半導体基板２１の表裏両面にあ
ると、ワイヤボンディング法などによって外部回路と接
続する際にも、その接続作業が困難であるという問題が
あった。

【０００９】そこで、本出願人は、図７および図８に示
すように、半導体基板３１上に、一導電型不純物を含有
する下層半導体層３２を設け、この下層半導体層３２上
に逆導電型不純物を含有する上層半導体層３３を下層半
導体層３２よりも小面積となるように設け、基板３１の
対向する端部に共通電極３５ａ、３５ｂを設けて第１の
接続線３７で下層半導体層３２に接続し、この共通電極
３５ａ、３５ｂの内側に個別電極３４を設けて第２の接
続線３８で接続した半導体発光装置を提案した。

【００１０】このように構成すると、半導体基板３１の
同じ側に個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂを設け
ることができ、個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂ
を一回の工程で同時に形成できることから、発光ダイオ
ードアレイの製造工程が簡略化されると共に、個別電極
３４と共通電極３５ａ、３５ｂが同じ側に位置すること
から、ワイヤボンディング法などによる外部回路との接
続作業も容易になる。なお、図８中、３６は窒化シリコ
ン膜などから成る絶縁膜である。

【００１１】また、図７に示すように、共通電極３５
ａ、３５ｂは隣接する島状半導体層３２ごとに異なる群
に属するように二群に分けて設けられ、個別電極２３は
隣接する島状半導体層３２が同じ個別電極３４に接続さ
れるように設けられている。

【００１２】このように共通電極３５ａ、３５ｂを二群
に分けて設け、隣接する島状半導体層２２が同じ個別電
極に接続されるように個別電極３４を設けると、電極パ
ターンが簡素化され、電極の短絡などを防止できると共
に、発光ダイオードを高精細化させても、これら電極３
４、３５と外部回路との接続面積を大きくとることがで
きるという利点がある。

【００１３】この従来の半導体発光装置では、半導体ウ
ェハ内に多数の発光ダイオードアレイを形成してダイヤ
モンドソーなどで図７および図８に示すような個々のチ
ップにダイシングするが、このダイシングの際に半導体
基板３１の端部に微小な欠け（チッピング）が発生して
共通電極３５ａ、３５ｂが断線し、不良品になる場合が
あるという問題があった。

【００１４】このようなチッピングを抑える方法として
は、半導体ウェハの表面に形成される絶縁膜３６をダイ
シングラインよりも幅広に形成して、この絶縁膜３６で
チッピングを抑える方法などがあるが、突発的に大きな
欠けが発生した場合は、絶縁膜３６では抑えきれず、共
通電極３５ａ、３５ｂの配線パターンまで大きく欠けて
断線することがあるという問題があった。

【００１５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ダイシングする際に、配線
パターン部分に欠けなどが発生して断線することなどを
解消した半導体発光装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る半導体発光装置では、基板上に、一
導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して設け、こ
の基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接
続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通
電極の内側に個別電極を設けて第２の接続線を介して前
記逆導電型半導体層に接続した半導体発光装置におい
て、前記共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形
成した。

【００１７】上記半導体発光装置では、前記共通電極の
第１の接続線との接続部を前記半導体層側に窪ませて形
成することが望ましい。

【００１８】また、請求項３に係る半導体発光装置で
は、基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を
積層して複数設け、この基板の対向する端部近傍に共通
電極を設けて第１の接続線を介して前記複数の一導電型
半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設
けて第２の接続線を介して前記複数の逆導電型半導体層
に接続した半導体発光装置において、前記最端部の第１
の接続線を前記一導電型半導体層よりも前記基板の内側
になるように屈曲もしくは傾斜して形成した。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。図１は請求項１に係る半導
体発光装置の一実施形態を示す図、図２は同じく断面図
であり、１は基板、２は化合物半導体から成る一導電型
半導体層、３は同じく化合物半導体から成る逆導電型半
導体層、４は個別電極、５は共通電極である。

【００２０】基板１は、シリコン（Ｓｉ）などの単結晶
半導体基板やサファイア（Ａ１₂ Ｏ₃ ）などの単結晶絶
縁基板などから成る。単結晶半導体基板の場合、（１０
０）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた比抵抗ρ
が１〜３×１０³ Ω・ｃｍ程度の高抵抗基板などが好適
に用いられる。サファイアの場合、Ｃ面基板などが用い
られる。

【００２１】この基板１上には、一導電型半導体層２が
形成されている。この一導電型半導体層２は、格子定数
の不整合による転移を防止するためのバッファ層２ａ
と、電極とのオーミックコンタクトをとるためのコンタ
クト層２ｂと、電子を閉じ込めるためのクラッド層２ｃ
で構成される。バッファ層２ａは１〜４μｍ程度の厚み
に形成され、オーミックコンタクト層２ｂとクラッド層
２ｃは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成される。バッフ
ァ層２ａとコンタクト層２ｂはガリウム砒素などから成
り、クラッド層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などか
ら成る。コンタクト層２ｂはシリコンなどの一導電型半
導体不純物を５×１０²⁰ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度含有す
る。クラッド層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不
純物を２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度まで含有す
る。

【００２２】この一導電型半導体層２上には、逆導電型
半導体層３が形成されている。この逆導電型半導体層３
は、発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂ、および第２の
コンタクト層３ｃで構成される。発光層３ａとクラッド
層３ｂは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成され、第２の
コンタクト層３ｃは０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに
形成される。発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂはアル
ミニウムガリウム砒素などから成り、第二のコンタクト
層３ｃはガリウム砒素などから成る。

【００２３】発光層３ａと第二のクラッド層３ｂは、電
子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してＡｌＡ
ｓとＧａＡｓの混晶比を異ならしめる。発光層３ａと第
二のクラッド層３ｂは亜鉛などの逆導電型半導体不純物
を５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3程度まで含有する。第
２のコンタクト層３ｃは、亜鉛などの逆導電型半導体不
純物を２×１０¹⁹ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-3以上含有する。

【００２４】この一導電型半導体層２と逆導電型半導体
層３は、絶縁膜６で被覆されている。この絶縁膜６は、
厚み３０００Å程度の窒化シリコン膜などで構成され
る。

【００２５】基板１の基板の対向する端部近傍には共通
電極５ａ、５ｂが設けられている。この共通電極５ａ、
５ｂは半導体基板１の端部から例えば３０μｍ程度の内
側に形成される。この共通電極５ａ、５ｂは第１の接続
線７を介して一導電型半導体層２に接続されている。こ
の共通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部Ｂ
は、後述する個別電極４の角部を切除することによって
幅広に形成されている。

【００２６】このように、共通電極５ａ、５ｂの第１の
接続線７との接続部Ｂを幅広に形成すると、半導体基板
１をシリコンウェハからダイシングする際に、多少の欠
けが発生しても、共通電極５ａ、５ｂは幅広であること
から、断線しにくくなる。

【００２７】また、この共通電極５ａ、５ｂの内側には
個別電極４が設けられており、この個別電極４は第２の
接続線８を介して逆導電型半導体層３に接続されてい
る。

【００２８】前記第１のコンタクト層２ｂには、絶縁膜
７に形成されたコンタクトホールＣ₁ を介して第１の接
続線７が接続されており、第２のコンタクト層３ｃには
絶縁膜７に形成されたコンタクトホールＣ₂ を介して第
２の接続線８が接続されている。この個別電極４、共通
電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８は金
（Ａｕ）や金とクロム（Ｃｒ）の二層構造のものなどで
形成され、１μｍ程度の厚みに形成される。

【００２９】次に、上述のような半導体発光素子の製造
方法を説明する。まず、基板１上に、一導電型半導体層
２と、逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法などで順次積
層して形成する。まず、基板温度を４００〜５００℃に
設定して１００〜１０００Å程度の厚みにアモルファス
状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を７００〜
９００℃に上げて所望厚みの半導体層２、３を形成す
る。この場合、原料ガスとしてはＴＭＧ（（ＣＨ₃ ）₃
Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ｇａ）、アルシン（Ａ
ｓＨ₃ ）、ＴＭＡ（（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ
₂ Ｈ₅ ）₃ Ａｌ）などが用いられ、逆導電型を制御する
ためのガスとしては、シラン（ＳｉＨ₄ ）、セレン化水
素（Ｈ₂ Ｓｅ）、ＴＭＺ（（ＣＨ₃ ）₃ Ｚｎ）などが用
いられ、キャリアガスとしては、Ｈ₂ などが用いられ
る。

【００３０】次に、メサエッチングにより、一導電型半
導体層２と逆導電型半導体層３とを島状にパターニング
する。このような半導体層２、３のパターニングは、硫
酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ングなどで行われる。

【００３１】次に、ドット分離のために、一導電型半導
体層２と第１の接続線７との接続部が逆導電型半導体層
３から露出するようにエッチングされる。この逆導電型
半導体層３のエッチングも、硫酸過酸化水素系のエッチ
ング液を用いたウエットエッチングなどで行われる。

【００３２】次に、シランガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニ
アガス（ＮＨ₃ ）を用いたプラズマＣＶＤ法などで窒化
シリコンなどから成る絶縁膜６を形成した後、接続線
７、８との接続部にコンタクトホールＣ₁ 、Ｃ₂ を形成
する。

【００３３】次に、個別電極４、共通電極５、第１の接
続線７、および第２の接続線８となる金属膜を蒸着法や
スパッタリング法で形成して、パターニングすることで
個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２
の接続線８が形成する。

【００３４】最後に、ダイヤモンドソーなどで個々の半
導体チップに分割して完成する。

【００３５】図３は請求項２に係る半導体装置の一実施
形態を示す図である。この半導体装置では、共通電極５
ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部の外側に凹部Ｃが
形成されるように、この部分の共通電極５ａ、５ｂを半
導体基板１の内側に窪ませて形成した。このように、共
通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部の外側に
凹部Ｃが形成されるように、この部分の共通電極５ａ、
５ｂを半導体基板１の内側に窪ませて形成しても、ダイ
シングの際の断線を低減できる。

【００３６】図４は、請求項３に係る半導体発光装置の
一実施形態を示す図である。この半導体発光装置でも、
基板１上に、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３
を積層して複数設け、この基板１の対向する端部近傍に
共通電極５ａ、５ｂを設けて第１の接続線７を介して一
導電型半導体層２に接続し、この共通電極５ａ、５ｂの
内側に個別電極４を設けて第２の接続線８を介して逆導
電型半導体層３に接続した点は請求項１に係る半導体発
光装置と同じである。

【００３７】この半導体発光装置では、基板１の短手方
向の端部において、最端部の第１の接続線７ａを一導電
型半導体層２よりも基板１の内側になるように屈曲して
形成している。なお、最端部の第１の接続線を局部的に
屈曲させる場合に限らず、全体が傾斜するように形成し
てもよい。

【００３８】このように、最端部の第１の接続線７ａを
一導電型半導体層２よりも基板１の内側になるように屈
曲もしくは傾斜して形成すると、半導体基板１をダイシ
ングする際に、最端部の第１の接続線７ａに断線などが
発生することを極力低減できる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る半導体発
光装置によれば、基板の対向する端部近傍に共通電極を
設けて第１の接続線を介して一導電型半導体層に接続す
る際に、この共通電極の第１の接続線との接続部を幅広
に形成したことから、ダイシングする際に、この共通電
極部分に欠けなどが発生して断線することなどを極力低
減できる。

【００４０】また、請求項３に係る半導体発光装置によ
れば、最端部の第１の接続線を一導電型半導体層よりも
基板の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成した
ことから、ダイシングする際に、この最端部の第１の接
続線部分に欠けなどが発生して断線することを極力低減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る半導体発光装置の一実施形態を
示す平面図である。

【図２】請求項１に係る半導体発光装置の一実施形態を
示す断面図である。

【図３】請求項２に係る半導体発光装置の一実施形態を
示す図である。

【図４】請求項３に係る半導体発光装置の一実施形態を
示す図である。

【図５】従来の半導体発光装置を示す平面図である。

【図６】従来の半導体発光装置を示す断面図である。

【図７】従来の他の半導体発光装置を示す平面図であ
る。

【図８】従来の他の半導体発光装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１‥‥‥基板、２‥‥‥一導電型半導体層、３‥‥‥逆
導電型半導体層、４‥‥‥個別電極、５‥‥‥共通電
極、７‥‥‥第１の接続線、８‥‥‥第２の接続線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型
   半導体層を積層して設け、この基板の対向する端部近傍
   に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型
   半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設
   けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続
   した半導体発光装置において、前記共通電極の第１の接
   続線との接続部を幅広に形成したことを特徴とする半導
   体発光装置。
2. 【請求項２】 前記共通電極の第１の接続線との接続部
   を前記半導体層側に窪ませて形成したことを特徴とする
   請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 【請求項３】 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型
   半導体層を積層して複数設け、この基板の対向する端部
   近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記複数
   の一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に個
   別電極を設けて第２の接続線を介して前記複数の逆導電
   型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記最
   端部の第１の接続線を前記一導電型半導体層よりも前記
   基板の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成した
   ことを特徴とする半導体発光装置。