(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、不純物を前記開口を介して前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されたモノリシック型発光素子において、前記不純物拡散領域は、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように中央部から周辺部に向かうに従って不純物拡散深さないし不純物濃度が増加する勾配を有することを特徴とするモノリシック型発光素子。
【請求項２】
一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、前記開口を覆うバッファ膜を介して不純物を前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し、前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されるモノリシック型発光素子の製造方法において、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように前記バッファ膜を真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いることによって前記開口の中央部が周辺に比べて厚く、周辺部に向かうに従って薄くなるように形成することを特徴とするモノリシック型発光素子の製造方法。
【請求項３】
一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、前記開口を覆うバッファ膜を介して不純物を前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し、前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されるモノリシック型発光素子の製造方法において、前記バッファ膜を真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いて形成することによって、前記開口内のバッファ膜の厚みが周辺部に比べて中央部が厚くなるようにし、このバッファ膜を介して前記逆導電型不純物の拡散を行うことにより、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように前記不純物拡散領域を中央部から周辺部に向かうに従って不純物拡散深さないし不純物濃度が増加する勾配を有した構造とすることを特徴とするモノリシック型発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤプリンタなどの光源に好適なモノリシック型発光素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体層の表面に複数個の発光部を備えるモノリシック型発光素子は一般に、ｎ型の化合物半導体層の上面にｐ型の不純物拡散領域を選択的に形成する場合、例えば図３に示すように、複数の開口３を設けた窒化シリコンなどの選択拡散膜４を形成するとともに、この選択拡散膜４の上に二酸化シリコンなどの拡散バッファ膜８を形成し、このバッファ膜８の上から亜鉛などの不純物の拡散が行なわれる。従来、前記バッファ膜８は、シリカゾル溶液をスピンコートし、その後焼成することによって形成していた。このようなスピンコート法によって形成したバッファ膜８は、その膜厚が比較的均一であり、それを介して拡散した不純物の拡散深さや濃度は、ほぼ一定となる。そのため、このバッファ膜８を除去してから開口３の中央を通るように個別電極を形成すると、図５に示すように、個別電極７付近の発光強度は高いが、個別電極７から離れるにしたがって発光強度が低下し、発光強度が不均一な分布になっていた。このような発光強度特性を有する発光素子をＬＥＤプリンタ等の光源として用いると、１つのドット内に濃度のムラが発生しやすいとともに、ドットの輪郭も不明瞭に成りやすく、印字品位の低下を招く等の問題が生じやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、発光強度分布の均一な発光部を備えるモノリシック型発光素子を提供することを主な課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、不純物を前記開口を介して前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されたモノリシック型発光素子において、前記不純物拡散領域は、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように中央部から周辺部に向かうに従って不純物拡散深さないし不純物濃度が増加する勾配を有することを特徴とする。
【０００５】
本発明は、一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、前記開口を覆うバッファ膜を介して不純物を前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し、前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されるモノリシック型発光素子の製造方法において、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように前記バッファ膜を真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いることによって前記開口の中央部が周辺に比べて厚く、周辺部に向かうに従って薄くなるように形成することを特徴とする。
【０００６】
本発明は、一導電型の化合物半導体層の上面に複数の開口を有する選択拡散膜を有するとともに、前記開口を覆うバッファ膜を介して不純物を前記化合物半導体層に拡散させて形成した複数の逆導電型の不純物拡散領域を有し、前記不純物拡散領域の中央部を通過するように個別電極が形成されるモノリシック型発光素子の製造方法において、前記バッファ膜を真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いて形成することによって、前記開口内のバッファ膜の厚みが周辺部に比べて中央部が厚くなるようにし、このバッファ膜を介して前記逆導電型不純物の拡散を行うことにより、発光強度分布がほぼ平坦であるとともに周辺部分の強度が若干強く輪郭が強調された発光分布となるように前記不純物拡散領域を中央部から周辺部に向かうに従って不純物拡散深さないし不純物濃度が増加する勾配を有した構造とすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例をＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ型のモノリシック型発光素子１を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の半導体構造を有する発光素子にも適用することができる。このモノリシック型発光素子１は、図１に示すように、一導電型の化合物半導体層２の上面に、複数の開口３を有する例えば窒化シリコン等からなる選択拡散膜４を備えている。化合物半導体層２は、ｎ型のＧａＡｓ基板の上にｎ型のＧａＡｓＰ層を成長させて構成している。前記化合物半導体層２には、前記開口３を介して亜鉛等の不純物を拡散させて逆導電型、すなわちｐ型の不純物拡散領域５を複数形成している。この拡散領域５は、その不純物拡散深さが、その中央部から周辺部に向かうにしたがって増加するように、不純物拡散深さに勾配を持たせている。また、この拡散領域５は、不純物濃度が、その中央部から周辺部に向かうにしたがって増加するように、不純物濃度にも勾配を持たせている。この複数のｐ型拡散領域５とｎ型化合物半導体層２とによって複数のＰＮ接合が形成され、この複数のＰＮ接合部分が複数の発光部を構成する。そして、上記のように、拡散領域５は、不純物拡散深さ、不純物濃度に勾配を設けているので、開口３の中央部分から電流供給を行う場合は、開口３の中央部と周辺部における電流密度を均一に保つことができ、発光強度分布を均一化することができる。
【０００９】
化合物半導体層２の裏面には共通電極６を形成し、化合物半導体層２の表面側には前記拡散領域５に接触した個別電極７を前記開口３の中央部を通るように形成している。
【００１０】
次に、上記拡散領域５に不純物拡散深さや不純物濃度に勾配を設ける手法について図２を参照して説明する。スピンコート法に代わるバッファ膜８の形成手法について種々検討した結果、真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いてバッファ膜８を形成すると、その膜厚が、同図に示すように、開口３の中央部で厚く、周辺部に向かうにしたがって薄くなることが分かった。そこで、従来と同様に化合物半導体層２の上面に、複数の開口３を有する選択拡散膜４を形成した後、その上に、上記のように真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いてバッファ膜８を形成した。そして、このバッファ膜８を介して従来と同様に亜鉛などの不純物を拡散処理して拡散領域５を形成したところ、同図に示すように、この拡散領域５は、その不純物拡散深さが、バッファ膜８の膜厚が厚い中央部分では浅く、バッファ膜８の膜厚が薄い周辺部分では深くなり、開口３の中央部から周辺部に向かうにしたがって不純物拡散深さが増加する勾配を持ったものとなった。また、この拡散領域５は、その不純物濃度が、バッファ膜８の膜厚が厚い中央部分では薄く、バッファ膜８の膜厚が薄い周辺部分では濃くなり、開口３の中央部から周辺部に向かうにしたがって不純物濃度が増加する勾配も持たったものとなった。
【００１１】
このように、拡散領域５が、不純物拡散深さ、不純物濃度に中央部から周辺部に向けての勾配を有しているので、開口３の中央を通過するように設けた個別電極７に通電すると、個別電極７から共通電極６に向けて流れる電流が、前記勾配によって周辺部に広がりやすくなり、拡散領域５の電流密度を均一化して開口３から出射する光の強度分布を図４に示すように均一化することができた。尚、図５はバッファ膜の形成をスピンコート法を用いて行った点以外は上記実施例と同一の条件で形成した従来例の発光強度分布を示している。図４，５に示す発光強度分布から明らかなように、従来は、個別電極７から遠ざかるにしたがって発光強度が落ち込む分布をしているのに対して、本実施例によれば、個別電極７から遠ざかっても発光強度がほぼ平坦な分布を得ることができるとともに、周辺部分の強度が若干強く、輪郭が強調された発光分布を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明のモノリシック型発光素子及びその製造方法によれば、発光強度分布が平坦な発光部を持つモノリシック型発光素子を得ることができ、ＬＥＤプリンタなどの光源として有用なモノリシック型発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモノリシック型発光素子の一実施例を示す要部斜視図である。
【図２】本発明のモノリシック型発光素子の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図３】従来の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図４】同実施例の発光強度分布を示す特性図である。
【図５】従来例の発光強度分布を示す特性図である。
【符号の説明】
１  モノリシック型発光素子
２  化合物半導体層
４  選択拡散膜
５  不純物拡散領域
７  個別電極
８  バッファ膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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