(57)【要約】【課題】  レーザ加工により個別の発光ダイオードアレイ領域に分割しても発光ダイオードアレイの発光部表面に半導体基板構成物が再付着することが少なく、各発光部の発光強度のバラツキが少ない発光ダイオードアレイの製造方法を提供すること。【解決手段】  半導体基板１０上に複数の発光ダイオードアレイ領域２１、２２を形成した後、各発光ダイオードアレイ領域毎に分割する発光ダイオードアレイの製造方法において、  前記各発光ダイオードアレイ領域２１、２２毎に分割する位置にエッチング処理により逆メサ形状の窪みからなる加工ライン２３を形成し、この加工ライン２３の底をレーザ加工して各発光ダイオードアレイ領域毎に分割して発光ダイオードアレイ２４、２５を製造する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイ領域を形成した後、各発光ダイオードアレイ領域毎に分割する発光ダイオードアレイの製造方法において、
前記各発光ダイオードアレイ領域毎に分割する位置にエッチング処理により逆メサ形状の窪みからなる加工ラインを形成し、この加工ラインの底をレーザ加工して各発光ダイオードアレイ領域毎に分割することを特徴とする発光ダイオードアレイの製造方法。
【請求項２】
前記発光ダイオードアレイはメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードアレイの製造方法。
【請求項３】
前記逆メサ形状の窪みからなる加工ラインは前記メサ分離型モノリシック発光ダイオードの発光部の逆メサ部分に沿っていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードアレイの製造方法。
【請求項４】
前記発光ダイオードアレイはIII−Ｖ属化合物半導体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオードアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法に関し、特にメサエッチングにより発光部が形成され、ウェーハから各発光ダイオードアレイへの分割がレーザ加工機で行われるメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）素子は、発光が鮮やかであり、駆動電圧が低く周辺回路が容易になるなどの理由により、従来より表示デバイスとしてのみでなく、電子写真方式を採用した光プリンタ等の光源、液晶表示装置のバックライト光源等への応用を目的として、種々の発光ダイオードアレイの研究が盛んに行われている。
【０００３】
この種の発光ダイオードとしては、光出力が大きいこと、発光波長が赤外域のものから青紫領域のものまで得られることからIII−Ｖ属化合物半導体を使用したものが広く使用されている。
【０００４】
この種のIII−Ｖ属化合物半導体を使用した発光ダイオードアレイとしては、メサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイが知られている（下記特許文献１参照）。一般にセン亜鉛鉱型のIII−Ｖ属化合物半導体結晶にあっては、ケミカルエッチングの速度やへき開方向に異方性が強く存在し、そのため、素子形成用単結晶ウェーハとしては、（１００）面ないしこれに近い面方位を持ったものが使用されている。たとえば、図４に示すように、III−Ｖ属化合物半導体結晶の（１００）面を＜０１１＞方向およびこれと直角な方向＜０−１１＞にケミカルエッチングすれば、それぞれメサの稜角は＜０１１＞方向のものでは鋭角になるために逆メサ構造となり、＜０−１１＞方向のものでは鈍角になるために順メサ構造となる。
【０００５】
図５はこのメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの構造を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線丸印部分の拡大平面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ｄ）は図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【０００６】
このメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイ５０は、複数の発光部５１を備えている。発光部５１は、個別電極５２、オーミックコンタクト電極５３を具備している。なお、図５（ａ）においては個別電極５２については図示省略した。この発光ダイオードアレイ５０は、Ｐ型半導体基板（図示せず）の表面に、Ｐ型半導体層５４及びＮ型半導体層５５を順次エピタキシャル成長することにより両者の界面に発光層５６を形成し、次いで、ケミカルエッチングによりメサエッチング部５７を形成してそれぞれの発光部５１を分離することにより製造されている。
【０００７】
このメサエッチング部５７の形成時に、発光部５１の側面には、III−IＶ属半導体結晶のケミカルエッチングの異方性のために、順メサ方向エッチング段部５８及び５８'（図５（ｃ）参照）、逆メサ方向エッチング段部５９及び５９'（図５（ｄ）参照）が形成される。この逆メサエッチング段部５９及び５９'ではメサが深くなり、メサの段差で電極が断線する恐れがあるため、電極の引き出し方向を順メサ方向に合わせ、絶縁層６０を介して発光部５１の順メサ方向エッチング段部５８'を経て発光領域上の中心に位置するＮ型半導体層５５とオーミックコンタクト電極５３とを接続するようになされている。
【特許文献１】特開平１１−０４６０１７号公報（段落［０００３］〜［０００６］、［００１４］〜［００１７］、図１〜図３）
【特許文献２】特開平０６−０５３６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようなメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの一般的な製造方法を図６〜図７に示す。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイ領域を形成した場合の側面図及び平面図であり、図６（ｃ）及び図６（ｄ）はそれぞれ半導体基板をレーザ加工により個別の各発光ダイオードアレイに分割した状態の側面図及び平面図であり、また、図７は図６（ｃ）の破線円形部分Ｄの拡大図である。
【０００９】
すなわち、メサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイは、通常、半導体基板７０上に上述のような複数個の発光ダイオードアレイ領域７１、７２（図６には２組のみ例示した）を形成したのちに、ダイシングソーやレーザ加工（上記特許文献２参照）等により個別の発光ダイオードアレイ領域に分割して各発光ダイオードアレイ７３、７４を製造しているが、この分割をレーザ加工により行う際、図７に示したように、特に発光部側面を分離する際にレーザ光によって溶融された半導体基板構成物７５が各発光ダイオードアレイの表面に再付着し、この半導体基板構成物７５が特に発光部の表面に付着した場合には各発光部の発光強度のバラツキとなって発光ダイオードアレイの光学特性に悪影響を及ぼすことが見出された。
【００１０】
本発明はこのようなレーザ加工における従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的はレーザ加工により個別の発光ダイオードアレイ領域に分割しても発光ダイオードアレイの発光部表面に半導体基板構成物が再付着することが少なく、各発光部の発光強度のバラツキが少ない発光ダイオードアレイの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は以下の方法により達成し得る。すなわち、請求項１に記載の発光ダイオードアレイの製造方法は、半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイ領域を形成した後、各発光ダイオードアレイ領域毎に分割する発光ダイオードアレイの製造方法において、前記各発光ダイオードアレイに分割する位置にエッチング処理により逆メサ形状の窪みからなる加工ラインを形成し、この加工ラインの底をレーザ加工して各発光ダイオードアレイに分割することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードアレイの製造方法において、前記発光ダイオードアレイはメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発光ダイオードアレイの製造方法において、前記逆メサ形状の窪みからなる加工ラインはメサ分離型発光ダイオードの発光部の逆メサ部分に沿っていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオードアレイの製造方法において、前記発光ダイオードアレイはIII−Ｖ属化合物半導体からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記のような製造方法を採用することにより、以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、半導体基板上に形成された複数の発光ダイオードアレイ領域をレーザ加工により各発光ダイオードアレイ領域毎に分割すると、逆メサ状の加工部の幅は、半導体基板の表面側が狭く、半導体基板の表面から底に向かうにしたがって広くなっているから、レーザ光により溶融された半導体基板構成物は逆メサ状の加工部に付着するが、発光ダイオードアレイの発光部表面に付着することが少なくなるため、逆メサ状の加工ラインを設けない従来例の場合と比すると、各発光部の発光強度のバラツキが非常に少なく、高品質のモノリシック発光ダイオードアレイが得られる。
【００１６】
また、請求項２の発明によれば、本発明のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法は、メサ分離型のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法としても、拡散分離型のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法としても適用することができるが、特にメサ分離型のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法として適用すると、発光部表面と加工部の底との距離が大きくなるため、より発光部表面への半導体基板構成物の付着が少なくなるため、顕著な効果が得られる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、半導体結晶のケミカルエッチング特性からして、メサ分離型発光ダイオードの発光部の逆メサ部分に沿った方向に容易に逆メサ形状の窪みを形成できるから、加工ラインの形成が容易になる。
【００１８】
また、請求項４の発明によれば、III−Ｖ属化合物半導体から作製された発光ダイオードアレイは、光出力が大きく、発光波長が赤外域のものから青紫領域のものまで幅広い範囲のものを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例をＡｌＧａＡｓ系メサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法を例に取り、図１〜図３を用いて具体的に説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法を説明するものであって、本発明をこの実施例に記載のものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に記載されている発光ダイオードアレイの製造方法の場合にも等しく適用し得るものである。
【００２０】
なお、図１は実施例に係るメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造に際する半導体基板上に発光部を形成する工程を示す断面図である。また、図２は実施例に係る従来のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの分割工程を示す図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイ領域を形成した場合の側面図及び平面図、図２（ｃ）及び図２（ｄ）はそれぞれ半導体基板に加工ラインを形成した場合の側面図及び平面図、図２（ｅ）及び図２（ｆ）はそれぞれ半導体基板をレーザ加工により個別の発光ダイオードアレイへ分割した状態の側面図及び平面図である。さらに、図３は図２（ｅ）の破線円形部分Ｅの拡大図である。
【実施例１】
【００２１】
１．エピタキシャル成長工程
まず、図１（ａ）に示したように、Ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に０．２５μｍのＮ型ＧａＡｓバッファ層１１、０．５０μｍのＮ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、０．５０μｍのＰ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４及び０．１０μｍのＰ型ＧａＡｓコンタクト層１５を順次エピタキシャル成長させる。かかる構成では、Ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１２とＰ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４との間に発光層（ＡｌＧａＡｓ活性層）１３が形成される。なお、Ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１とＮ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１２との間に、発光層から下方向（基板方向）に出た光を上方向へ反射して取り出すための層として周知のＤＢＲ層（Distributed Bragg Reflector 層：分布ブラッグ反射層）を形成してもよい。
【００２２】
前記発光層１３の発光波長はＡｌの混晶比で定まるので、これらの各エピタキシャル層の組成は、希望する発光波長によって適宜変更が可能である。例えば発光波長７１０ｎｍの場合、前記発光層１３の組成はＡｌ0.28Ｇａ0.72Ａｓとなる。
【００２３】
また、エピタキシャル成長法としては周知のＶＰＥ（気相エピタキシャル）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャル）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相デポジション）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法、ＭＯＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシャル）法、ＣＢＥ（化学ビームエピタキシャル）法を適宜採用することができる。更に、ここではＮ型ＧａＡｓ基板１０上に各種エピタキシャル層を成長させたが、Ｐ型ＧａＡｓ基板を使用することもでき、この場合はそれぞれのエピタキシャル層の導電型を逆のものとすればよい。
【００２４】
２．発光部形成工程（エッチング工程）
次いで、エッチング液としてアンモニアとＨ2Ｏ2の混合液を使用してフォトリソグラフィー法及びエッチング工程によりＰ型ＧａＡｓコンタクト層１５を所定形状にエッチングし、次に燐酸とＨ2Ｏ2とメタノールの混合液を使用してフォトリソグラフィー及びエッチング工程により複数個の発光部となるメサ形状部分を形成する。そうすると、得られる基板の順メサ部分の断面図は図１（ｂ）に示したとおりの構成となるが、この順メサ部分と直角な方向は図１（ｃ）に示したように逆メサ構造となっている。
【００２５】
３．共通電極形成工程
次にＮ型ＧａＡｓ基板１０の裏側にＡｕ系の電極（約０．８μｍ）を蒸着後に、４５０℃で熱処理してＡｕ合金化してＮ側共通電極１６を形成する。
【００２６】
４．絶縁膜形成工程
次いで、図１（ｄ）に示したように、メサ部が形成された基板の表面全体に、例えばＳｉ3Ｎ4膜で絶縁膜１７を形成する。なお、この絶縁膜１７としては、Ｓｉ3Ｎ4以外にＳｉＯ2膜やＡｌ2Ｏ3膜を使用でき、当業者が適宜決定して採用すればよい。
【００２７】
５．コンタクトホール及びＰ側個別電極形成工程
さらに、図１（ｅ）に示したように、この絶縁膜１７に対しフォトリソグラフィー及びエッチング工程によりコンタクトホール１８を形成し、例えばリフトオフ法によりコンタクトホール１８上及び絶縁膜１７上にＡｕ系の電極（約１．０μｍ）を蒸着後に、４００℃前後の熱処理でＡｕ合金化してＰ側個別電極１９を形成することにより発光部２０を形成する。
【００２８】
本実施例の場合、Ｐ側個別電極１９は断線を防ぐために順メサ部分から引き出されている。このＰ側個別電極１９は、他方の順メサ部分に露出している発光層１３からの光漏れを防止するために、他方の順メサ部分全体を被覆するように設けてもよい。また、半導体基板１０条には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したとおり、側面が逆メサ状の複数個の発光部２０が直線状に一列に配置された複数の発光ダイオードアレイ領域２１及び２２（なお、図２には発光ダイオードアレイ領域を２組のみ示したが、実際にはこれらの発光ダイオードアレイ領域が多数形成されている。）が形成され、また、Ｐ側個別電極１９との電気的接続用の電極パッド（図示省略）も一方の側に設けられている。
【００２９】
６．各発光ダイオードアレイ端部のメサエッチング及びレーザ加工工程
本実施例ではさらに燐酸とＨ2Ｏ2とメタノールの混合液を用いてエッチング工程により各発光ダイオードアレイ領域毎の端部に加工ライン２３（図２（ｃ）及び図２（ｄ）参照）を形成する。そうすると、この加工ライン２３は、発光部２０の逆メサ状部分に沿って、図２（ｃ）に示したように逆メサ状にエッチングされる。その後、図２（ｅ）に示したように、この逆メサ状の加工ライン２３の中央部をレーザ加工により切断すると、本実施例のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイ２４、２５が得られる。なお、逆メサ状の加工部と直角方向についてはレーザ加工或いはダイシングにて切断を行う。
【００３０】
逆メサ状の加工部２３の幅は、図３に示したように、半導体基板の表面側が狭く、半導体基板の表面から底に向かうにしたがって広くなっているから、レーザ加工による切断時にレーザにより溶融された半導体基板構成物２６は、大部分がメサ状の加工ライン２３の逆メサ部分に止まっており、発光部２０まで飛散する半導体基板構成物はほとんど存在しなくなる。したがって、このようにして得られた本実施例のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイ２４、２５は、逆メサ状の加工ラインを設けない従来例の場合と比すると、各発光部の発光強度のバラツキが非常に少なく、高品質のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイが得られることが確認できた。
【００３１】
なお、以上のようにして得られたメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの平面パターンは、図５に示した従来例のものと同様に、発光部が直線状に一列に配列し、かつ電極の電気的接続用の電極パッドが一方向に配置されたものとなるが、電極パッドを互い違いに配置したものとすることも可能である。
【００３２】
また、上述の例では発光部を直線状に一列に配置した例を示したが、より高密度配置とするために、発光部を互い違いに複数列に配置することもでき、当業者が必要に応じて適宜決定すればよい。
【００３３】
また、ここではIII−Ｖ属化合物半導体としてＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を使用した例を説明したが、これに限らず周知のＧａＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓＰ系化合物半導体等の場合にも適用可能であることは当業者にとり自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例に係るメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造に際する半導体基板上に発光部を形成する工程を示す断面図である。
【図２】実施例に係る従来のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの分割工程を示す図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイ領域を形成した場合の側面図及び平面図、図２（ｃ）及び図２（ｄ）はそれぞれ半導体基板に加工ラインを形成した場合の側面図及び平面図、図２（ｅ）及び図２（ｆ）はそれぞれ半導体基板をレーザ加工により個別の各発光ダイオードアレイへ分割した状態の側面図及び平面図である。
【図３】図２（ｅ）の破線円形部分Ｅの拡大図である。
【図４】ケミカルエッチングによるメサ形状を示す説明図である。
【図５】従来のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの構造を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線丸印部分の拡大平面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ｄ）は図５（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】従来のメサ分離型モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法を示す図であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）は半導体基板上に複数の発光ダイオードアレイを形成した場合の側面図及び平面図であり、図６（ｃ）及び図６（ｄ）はそれぞれ半導体基板をレーザ加工により個別の各発光ダイオードアレイへ分割した状態の側面図及び平面図である。
【図７】図６（ｃ）の破線円形部分Ｄの拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    Ｎ型ＧａＡｓ基板
１１    Ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２    Ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１３    発光層
１４    Ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１５    Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１６    Ｎ側共通電極
１７    絶縁膜
１９    Ｐ側個別電極
２０    発光部
２１、２２    発光ダイオードアレイ領域
２３    加工ライン
２４、２５    発光ダイオードアレイ
【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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【図６】
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【図７】
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