(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に一導電形半導体層と逆導電形半導体層複数と電極から成る複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群をマトリックス状に形成し、順次下記Ａ工程〜Ｃ工程を経ることで複数の長尺状半導体基板が得られる工程を含むＬＥＤアレイの製造方法。
Ａ工程：  前記基板の各発光素子群上に絶縁膜を被覆し、さらに各発光素子群の間に絶縁膜の非成膜部でもって格子状にガイドを形成するとともに、このガイドの長辺溝の内壁面を格子ラインの方向から徐々にそらした曲面状にする。
Ｂ工程：  切削ブレードがガイドの短辺溝内に挿入されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの短辺溝にそって切断する。
Ｃ工程：  切削ブレードがガイドの長辺溝の曲面状内壁面に当接されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの長辺溝にそって切断する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に発光素子群をマトリックス状に形成し、そして、各発光素子群ごとにＬＥＤアレイが得られるように為したＬＥＤアレイの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤアレイの構成例を図４に示す。同図はその平面図である。
２１は高抵抗シリコン材などからなる半導体基板であり、この半導体基板２１の上に複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群を設けている。
【０００３】
各発光素子については、半導体基板２１の上に個別に一導電形半導体層２２、逆導電形半導体層２３および個別電極２４を順次積層形成し、このような積層において、一導電形半導体層２２の成膜領域を、逆導電形半導体層２３の成膜領域に比べ大きくすることで、一導電形半導体層２２の一部に共通電極２５を設ける。
【０００４】
本例では、隣接する発光素子ごとに共通電極２５の配設部位を、千鳥状に配列することで、２種類の共通電極２５ａ、２５ｂを設けて、さらに隣接する２個の発光素子に対し同じ個別電極を接続している。
【０００５】
そして、これら直線状に配列した発光素子群の上に窒化シリコンなどからなる絶縁膜２６を被覆するが、この被覆に当たっては、個別電極２４と共通電極２５は絶縁膜２６から露出させる。
【０００６】
このような構成の発光素子群であるＬＥＤアレイ（発光ダイオードアレイ）では、個別電極２４と共通電極２５（２５ａ、２５ｂ）の組み合わせを選択して電流を流すことで、各発光素子を選択的に発光させる。
【０００７】
かかる構成のＬＥＤアレイを製造するには、その製造効率を高めるために、１枚の大きな半導体基板を用いて、その基板上に発光素子群をマトリックス状に形成し、そして、切断することで、複数の長尺状半導体基板が得られ、その基板でもって各ＬＥＤアレイとして作製する。
【０００８】
通常、その切断には切削ブレードを固定し、この切削ブレードに向けて大きな半導体基板を搬送することで分断するが、それには所定のダイシングラインに切削ブレードが当たるようにガイドを設けている。
【０００９】
このガイドは、発光素子群上に絶縁膜２６を被覆するに際し、フォトリソグラフィーによって各発光素子群の間に、その非成膜部でもって格子状にガイドを形成している。
【００１０】
すなわち、各発光素子群の上に長方形の絶縁膜２６を被覆するに際し、その絶縁膜２６の周辺に非成膜部を設けることで、半導体基板２１の上に長辺溝２７ａと長辺溝２７ｂ、短辺溝２７ｃと短辺溝２７ｄを設け、これらの溝でもってガイドとなすことで、その格子ラインのガイドにそって切削ブレードでもって分断していた。
【００１１】
図５は発光素子群がマトリックス状に配列された半導体基板に対する切削部位を示し、通常、最初の短辺溝２７ｃ、２７ｄにそった切削部位２８ａ、２８ｂでもって分断し、次いで長辺溝２７ａ、２７ｂにそった切削部位２８ｃ、２８ｄでもって分断し、複数の長尺状半導体基板２０が得られていた。
【００１２】
上記のように従来の製造方法においては、１枚の大きな半導体基板の上に発光素子群をマトリックス状に形成し、そして、切断することで、複数の長尺状半導体基板が得られ、その結果、製造効率を高めることができた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の製法においては、長尺状半導体基板２０にチッピングや欠けが発生したり、形状に不具合のある長尺状半導体基板２０が得られていた。この課題を図５〜図７でもって説明する。
【００１４】
図５に示すように、発光素子群がマトリックス状に配列された半導体基板を分断する場合には、切削部位２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの順でもって分断するが、その際、後の分断になるにしたがって、小さくなったチップとなり、そのようなチップ基板は動きやすくなり、そのような状態で基板が搬送されると、切削ブレードが所定の格子ラインを通らなくなり、長辺溝２７ａ、２７ｂの内壁面に当たることで、欠けやチッピングが発生していた。
【００１５】
そして、切削ブレードが所定の格子ラインを通らなくなることで、図６に示すように長尺状半導体基板２０の形状に不具合が生じていた。
【００１６】
同図は、そのような長尺状半導体基板２０の平面図であり、基板の長端辺２９ａは発光素子群の直線的な配列と平行になっているが、一方の長端辺２９ｂでは、その配列とは非平行になり、長方形をなしていなかった。
【００１７】
そこで、この長尺状半導体基板２０を発光ダイオードアレイプリントヘッドに搭載すると、図７に示すような配列となり、印画ムラが引き起こされていた。
【００１８】
同図は長尺状半導体基板２０を搭載した発光ダイオードアレイプリントヘッドの要部であって、ヘッドに搭載するには、長端辺２９ａと長端辺２９ｂとを基準にすることで、隣接する長尺状半導体基板２０におけるもっとも近い発光素子との間では、両者に相当大きな配置ズレが生じ、その結果、印画ムラが顕著に発生していた。
【００１９】
したがって本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、その目的は発光素子群をマトリックス状に形成した基板を分断する際に、チッピングや欠けをなくしたＬＥＤアレイの製造方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は印画ムラが生じない高品質かつ高信頼性のＬＥＤアレイが得られるようにした製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤアレイの製造方法は、基板上に一導電形半導体層と逆導電形半導体層複数と電極から成る複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群をマトリックス状に形成し、順次下記Ａ工程〜Ｃ工程を経ることで複数の長尺状半導体基板が得られる工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
Ａ工程：  前記基板の各発光素子群上に絶縁膜を被覆し、さらに各発光素子群の間に絶縁膜の非成膜部でもって格子状にガイドを形成するとともに、このガイドの長辺溝の内壁面を格子ラインの方向から徐々にそらした曲面状にする。
【００２３】
Ｂ工程：  切削ブレードがガイドの短辺溝内に挿入されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの短辺溝にそって切断する。
【００２４】
Ｃ工程：  切削ブレードがガイドの長辺溝の曲面状内壁面に当接されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの長辺溝にそって切断する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により得られた長尺状半導体基板（ＬＥＤアレイ）の平面図であり、図２は図１における切断面線Ａ−Ａ‘による横断面図である。また、図３は発光素子群をマトリックス状に形成した基板の分断における要部を示す。
【００２６】
最初に図１と図２に示す長尺状半導体基板（ＬＥＤアレイ）を説明する。
１はシリコンなどの半導体基板であり、この半導体基板１の上に複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群を設けている。
【００２７】
各発光素子については、半導体基板１の上に個別に一導電形半導体層２、逆導電形半導体層３および個別電極４を順次形成している。さらに一導電形半導体層２の成膜領域を、逆導電形半導体層３の成膜領域に比べ大きくすることで、一導電形半導体層２の一部に共通電極５を設ける。
【００２８】
また、隣接する発光素子ごとに共通電極５の配設部位を千鳥状に配列し、さらに隣接する２個の発光素子に対し同じ個別電極４を接続している。
【００２９】
これら直線状に配列した発光素子群の上に窒化シリコンなどからなる絶縁膜６を被覆している。
【００３０】
半導体基板１は高抵抗シリコン単結晶などからなり、単結晶半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。
【００３１】
一導電型半導体層２は、バッファ層２ａ、オーミックコンタクト層２ｂ、電子の注入層２ｃで構成される。
【００３２】
バッファ層２ａは２〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２ｂは０．１〜１．０μｍ程度の厚みに形成され、電子の注入層２ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。
【００３３】
バッファ層２ａとオーミックコンタクト層２ｂはガリウム砒素などで形成され、電子の注入層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などで形成される。
【００３４】
オーミックコンタクト層２ｂはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０17原子／ｃｍ3 程度含有し、電子の注入層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19原子／ｃｍ3 程度含有する。
【００３５】
バッファ層２ａは半導体基板１と半導体層との格子定数の不整合に基づくミスフィット転位を防止するために設けるものであり、半導体不純物を含有させてもよい。
【００３６】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第２のクラッド層３ｂおよび第２のオーミックコンタクト層３ｃで構成される。
【００３７】
発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層３ｃは膜厚ｄ＞（０．１５μｍ−オーミックコンタクト層膜厚）程度の厚みに形成される。
【００３８】
発光層３ａと第２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２のオーミックコンタクト層３ｃはガリウム砒素などから成る。
【００３９】
発光層３ａと第２のクラッド層３ｂおよびオーミックコンタクト抵抗低減層３ｄは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）との混晶比を異ならしめる。
【００４０】
発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜１０21原子／ｃｍ3 程度含有し、第２のオーミックコンタクト層３ｃは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を１×１０19〜１０21原子／ｃｍ3 程度含有する。
【００４１】
絶縁膜６は窒化シリコン、ポリイミド樹脂などから成り、厚みO.5〜10.0μｍ程度に形成される。
【００４２】
個別電極４と共通電極５は金／クロム（Ａｕ／Ｃｒ）などから成り、厚み１μｍ程度に形成される。
【００４３】
上記構成のＬＥＤアレイ（発光ダイオードアレイ）においては、個別電極４と共通電極５の組み合わせを選択して電流を流すことによって、各発光素子（発光ダイオード）を選択的に発光させ、これによってページプリンタ用感光ドラムの露光用等の光源として用いられる。
【００４４】
次に、上記ＬＥＤアレイの製造方法を説明する。
前記基板である高抵抗シリコン単結晶からなる半導体基板（半導体基板１）の上に一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とをＭＯＣＶＤ法などで順次積層して形成する。
【００４５】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Å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。
【００４６】
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（ＡｓＨ3 ）、ＴＭＡ（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌ）などが用いられ、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）、ＤＭＺ（（ＣＨ3 ）2 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。
【００４７】
次いで、隣接する素子同志が電気的に分離されるように、半導体層２、３が島状にパターニングされる。そのためのエッチングは、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やＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどでおこなわれる。
【００４８】
そして、一導電型半導体層２の一端部側の一部が露出し、且つこの一導電型半導体層２の隣接する領域部分が露出するように逆導電型半導体層３が一導電型半導体層２よりも幅狭に形成されるように逆導電型半導体層３をエッチングする。こ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ェットエッチングやＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどでおこなわれる。
【００４９】
しかる後、プラズマＣＶＤ法でシランガス（ＳｉＨ4 ）とアンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いて窒化シリコンから成る絶縁膜６を形成してパターニングする。
【００５０】
最後に、クロムと金を蒸着法やスパッタリング法でパターニングすることにより個別電極４および共通電極５を形成し、このような発光素子の基本的な形成手法でもって、基板上に複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群をマトリックス状に形成する。
【００５１】
本発明においては、上述したように窒化シリコンから成る絶縁膜６を形成してパターニングする際に、Ａ工程を経る。
【００５２】
以下、Ａ工程を述べる。
絶縁膜６をプラズマＣＶＤ法、塗布法またはゾル−ゲル法などの手段にて形成し、そして、フォトリソグラフィーによってパターニングする。
【００５３】
このパターニングはドライエッチングもしくはウェットエッチングにて０．５〜１０．０μｍの深さにて除去されることでおこなわれ、各発光素子群の間に絶縁膜６の非成膜部でもって格子状に形成され、これによる格子ラインｐによりダイシング用のガイドとする。この格子ラインｐには長辺溝７ａと長辺溝７ｂならびに短辺溝７ｃと短辺溝７ｄが形成されている。
【００５４】
本発明においては、絶縁膜６をフォトリソグラフィーによってパターニングするに当り、長辺溝７ｂに対し、その内壁面をダイシングラインである格子ラインｐの方向から基板内側にそらした曲面状ｓにする。
【００５５】
次のＢ工程とＣ工程にて格子ラインｐにそって切断し、各長尺状半導体基板を得る。
【００５６】
図３は発光素子群がマトリックス状に配列された半導体基板に対する切削部位を示し、Ｂ工程において短辺溝７ｃ、７ｄにそった切削部位８ａ、８ｂでもって分断し、次のＣ工程において長辺溝７ａ、７ｂにそった切削部位８ｃ、８ｄでもって分断し、複数の長尺状半導体基板が得られる。
【００５７】
Ｂ工程においては、Ａ工程にて得られた基板をダイシング装置のステージ上に配し、その上方にホイール状ダイヤモンドブレードなどの切削ブレードを配設する。基板はステージ上に粘着テープなどを用いて固定する。そして、ステージを移動させることで、短辺溝７ｃ、７ｄ内に挿入させ、半導体基板１を搬送しつつ短辺溝７ｃ、７ｄにそって切断する。
【００５８】
Ｃ工程においては、Ｂ工程にて得られた基板をステージ上に配し、その上方にホイール状ダイヤモンドブレードなどの切削ブレードを配設し、ステージを移動させることで、切削ブレードが長辺溝７ａ、７ｂの曲面状内壁面ｓに当接されるように、この基板を搬送しつつガイドの長辺溝７ａ、７ｂにそって切断する。
【００５９】
かくして上記構成の工程によれば、Ｃ工程において切削ブレードが長辺溝７ａ、７ｂの曲面状内壁面ｓに当接され、その曲面状内壁面ｓに沿って切削ブレードが走行しながら、本来の格子ラインｐにそうようになり、これによって所要とおりの長方形の長尺状半導体基板が得られた。
【００６０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明のＬＥＤアレイの製造方法によれば、基板上に複数の発光素子を直線状に配列して成る発光素子群をマトリックス状に形成し、順次下記Ａ工程〜Ｃ工程を経ることで、すなわち、Ａ工程：前記基板の各発光素子群上に絶縁膜を被覆し、さらに各発光素子群の間に絶縁膜の非成膜部でもって格子状にガイドを形成するとともに、このガイドの長辺溝の内壁面を格子ラインの方向から徐々にそらした曲面状にする、Ｂ工程：切削ブレードがガイドの短辺溝内に挿入されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの短辺溝にそって切断する、Ｃ工程：切削ブレードがガイドの長辺溝の曲面状内壁面に当接されるように、前工程にて得られた基板を配し、この基板を搬送しつつガイドの長辺溝にそって切断する、という各工程を経ることで、チッピングや欠けがなくなり、しかも、印画ムラが生じない高品質かつ高信頼性のＬＥＤアレイが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る長尺状半導体基板（ＬＥＤアレイ）の平面図である。
【図２】図１における切断面線Ａ−Ａ‘による横断面図である。
【図３】本発明に係る発光素子群をマトリックス状に形成した基板の分断状態を示す要部拡大図である。
【図４】従来の長尺状半導体基板（ＬＥＤアレイ）の平面図である。
【図５】従来の発光素子群をマトリックス状に形成した基板の分断状態を示す要部拡大図である。
【図６】従来の不具合な長尺状半導体基板（ＬＥＤアレイ）の平面図である。
【図７】長尺状半導体基板を搭載した発光ダイオードアレイプリントヘッドの要部拡大図である。
【符号の説明】
１…半導体基板
２…一導電形半導体層
３…逆導電形半導体層
４…個別電極
５…共通電極
６…絶縁膜
７ａ、７ｂ…長辺溝
７ｃ、７ｄ…短辺溝
ｐ…格子ライン
ｓ…曲面状内壁面
【図１】
0003690652.tif 000002
【図２】
0003690652.tif 000003
【図３】
0003690652.tif 000004
【図４】
0003690652.tif 000005
【図５】
0003690652.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003690652.tif 000008