(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板の上に島状の一導電型半導体層と該一導電型半導体層の一部が露出するように逆導電型半導体とを積層して設け、前記一導電型半導体層と前記逆導電型半導体層とに電極を接続して設け、隣接する一導電型半導体層および隣接する逆導電型半導体層のいずれか一方の半導体層の電極が互いに接続されるように、前記一方の半導体層の間に電極を接続する配線を設ける半導体発光装置の製造方法において、
前記一方の半導体層の間をエッチングする際に、前記一導電型半導体層のエッチングレートに比べて前記逆導電型半導体層のエッチグレートが大きく、かつ、前記一導電型半導体層の異方性によってエッチング形状が順メサになり、前記逆導電型半導体層の異方性によってエッチング形状が逆メサになるとともに、前記エッチングレートの違いにより前記逆導電型半導体層の異方性が支配的となるように組成比を調整した、Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系，ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系，およびＨＦ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系のいずれかのエッチャントを用いて、
前記一方の半導体層が並ぶ方向の断面において、前記一導電型半導体層の下端部が前記逆導電型半導体層の上端部より幅狭になるようにすることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記一導電型半導体層の一部および逆導電型半導体層の一部がアルミニウムガリウム砒素層から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体発光装置を図４から図７に示す。図４は断面図、図５は平面図、図６は図５のＡ−Ａ'線断面図、図７は島状半導体層部分を拡大して示す平面図である。図４において、２１は高抵抗シリコン基板、２２は一導電型半導体層、２３は逆導電型半導体層、２４は個別電極、２５は共通電極である。
【０００３】
高抵抗シリコン基板２１上に、一導電型半導体層２２と逆導電型半導体層２３を一導電型半導体層２２よりも逆導電型半導体層２３が小面積となるように設けると共に、この一導電型半導体層２２の露出部に共通電極２５を接続して設け、逆導電型半導体層２３に個別電極２４を接続して設けている。なお、図４において、２６は窒化シリコン膜などから成る保護膜である。また、共通電極２５は、図５に示すように、隣接する島状の一導電型半導体層２２ごとに異なる群に属するように二群に分けて接続して設けられ、隣接する島状の逆導電型半導体層２３は同じ個別電極２４に接続されている。
【０００４】
このような発光ダイオードアレイでは、個別電極２４と共通電極２５の組み合わせを選択して電流を流すことによって、各発光ダイオードを選択的に発光させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の半導体発光装置では、島状半導体層２２、２３を島状にパターンニングする際に、エッチング液の組成によって、島状半導体層２２、２３が並ぶ方向の断面が、図６に示すように、高抵抗シリコン基板２１に近い下端部が広がる形状になっており、逆導電型半導体層２３の上端部よりも一導電型半導体層２２の下端部が幅広な形状となっていた。
【０００６】
そのため、島状半導体２２、２３と隣接する島状半導体２２、２３との間を通る電極配線パターン２４は、パターニングの露光工程において、照射光の不安定な反射により、図７に示すように、配線パターン２４の縁部の形状が凹凸にみだれていた。つまり、フォトリソ工程の露光時にＵＶ光を照射するが、フォトマスクパターンが真っ直ぐでも、基板側に段差や荒れがあるとＵＶ光が反射し、形成される配線パターンの縁部に凹凸ができやすくなる。このような配線パターン２４の縁部のみだれによって、島状半導体層２２、２３と隣接する島状半導体２２、２３との間を通る配線パターン２４で反射する光の光量がばらつき、光プリントヘッドとして用いた場合に鮮明な画像が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、島状半導体層の断面がシリコン基板に近い下端部でも広がらないような形状にして、島状半導体層と隣接する島状半導体層との間を通る電極配線パターンの縁部の形状を良好にし、もってこの電極配線パターンで反射する光の光量がばらつかないようにする半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、単結晶基板の上に島状の一導電型半導体層と該一導電型半導体層の一部が露出するように逆導電型半導体とを積層して設け、前記一導電型半導体層と前記逆導電型半導体層とに電極を接続して設け、隣接する一導電型半導体層および隣接する逆導電型半導体層のいずれか一方の半導体層の電極が互いに接続されるように、前記一方の半導体層の間に電極を接続する配線を設ける半導体発光装置の製造方法において、前記一方の半導体層の間をエッチングする際に、前記一導電型半導体層のエッチングレートに比べて前記逆導電型半導体層のエッチグレートが大きく、かつ、前記一導電型半導体層の異方性によってエッチング形状が順メサになり、前記逆導電型半導体層の異方性によってエッチング形状が逆メサになるとともに、前記エッチングレートの違いにより前記逆導電型半導体層の異方性が支配的となるように組成比を調整した、Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系，ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系，およびＨＦ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系のいずれかのエッチャントを用いて、前記一方の半導体層が並ぶ方向の断面において、前記一方の半導体層が並ぶ方向の断面において、前記一導電型半導体層の下端部が前記逆導電型半導体層の上端部より幅狭になるようにすることを特徴とする。
【０００９】
【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から図３は本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す図であり、図１は島状半導体層が並ぶ方向と交差する方向における島状半導体層の断面を示し、図２は島状半導体層が並ぶ方向における島状半導体層の断面を示し、図３は島状半導体層を平面視した状態を示す。図１ないし図３において、１は高抵抗シリコン基板、２は一導電型半導体層、３は逆導電型半導体層、４は個別電極、５は共通電極である。
【００１０】
本発明に係る半導体発光装置では、{１００}面を［０１１］方向に２〜７°オフさせた高抵抗単結晶シリコン基板やサファイア（Ａｌ2Ｏ3）のＣ面基板などが好適に用いられる。
【００１１】
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、および電子の注入層２ｃで構成される。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。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。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１×１０１６〜１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有し、電子の注入層２ｃもシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０１６〜１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有する。バッファ層２ａは高抵抗シリコン基板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る必要はない。
【００１２】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、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。発光層３ａとクラッド層３ｂは０．２〜４μｍ程度の厚みに形成され、第２のオーミックコンタクト層３ｃは０．０１〜１μｍ程度の厚みに形成される。発光層３ａとクラッド層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。
【００１３】
発光層３ａとクラッド層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。発光層３ａおよびクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０１６〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／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１×１０１９〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有する。
【００１４】
絶縁膜６は窒化シリコンなどから成り、厚み３０００Å程度に形成される。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。
【００１５】
本発明の半導体発光装置でも、図５の従来例に示すように、一導電型半導体層２（２２）と逆導電型半導体層３（２３）から成る島状半導体層２（２２）、３（２３）を基板１（２１）上に一列状に並べて、隣接する島状半導体層２（２２）、３（２３）毎に同じ個別電極４（２４）に接続し、同じ個別電極４（２４）に接続された下の一導電型半導体層２（２２）が異なる共通電極５（２５）に接続されるように複数群に分けて接続される。個別電極４（２４）を選択して電流を流すことによって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。
【００１６】
本発明に係る半導体発光装置の島状半導体層が並ぶ方向における断面を図２に示す。一般的にガリウム砒素のウエットエッチングでは、Ｈ2ＳＯ4（９８％）／Ｈ2Ｏ2（３０％）／Ｈ2Ｏを適当な比で混合した液が用いられ、異方性エッチングによって、｛１００｝面のエッチングで[１１０]方向に順メサ形状、[１−１０]方向に逆メサ形状を得ることが知られているが、ガリウム砒素の上にアルミニウムガリウム砒素が積層されていると、アルミニウムガリウム砒素のエッチングレートがガリウム砒素のそれより大きいため、アルミニウムガリウム砒素層での逆メサ形状が支配的となり、下層のガリウム砒素はそこだけ見れば必ずしも逆メサ形状にはならない。よって、液組成によっては図６に示すような形状になるが、エッチング液のＨ2ＳＯ4／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏの内、Ｈ2Ｏ2比により島状半導体層が並ぶ方向における島状半導体層の断面形状を変化させることができる。
【００１７】
例えば上層がアルミニウム（０．３）ガリウム（０．７）砒素の場合、Ｈ2Ｏ2（３０重量％）５０容量ｗ％（Ｈ2Ｏ2単独で１５容量％）程度で逆導電型半導体層３の上端と一導電型半導体層２の下端が基板１に対してほぼ垂直線上になる。このＨ2Ｏ2比を小さくすると一導電型半導体層２の下端が逆導電型半導体層３の上端より幅広になり、図６に示したように、基板１（１１）付近で長く裾を引く形になるが、Ｈ2Ｏ2比を大きくすると、図２に示すように、一導電型半導体層２の下端部を逆導電型半導体層３の上端部より幅狭にして内側にすることができる。
【００１８】
また、一導電型半導体層２の下端部を逆導電型半導体層３の上端部より幅狭にする別の方法として、同量のＨ２Ｏ２比の場合、Ｈ２ＳＯ４比を上げることでも一導電型半導体層２の下端部の裾を抑えることができる。
【００１９】
こうして一導電型半導体層２の下端部が逆導電型半導体層３の上端部より幅狭になって内側になれば、その後の電極形成工程において、島状半導体層２、３と隣接する島状半導体層２、３との間を通る配線パターン４に対し、露光時の光の乱反射等が抑えられ、良好なパターンを形成することができる。このようにしてできあがった半導体発光装置では、島状半導体層２、３と隣接する島状半導体層２、３との間を通る電極配線パターン４で反射する光の光量を均一化することができる。
【００２０】
なお、用いるエッチング液はＨ2ＳＯ4／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ系に限らず、酸においてはＨ2ＳＯ4の代わりにＨＣｌ（ａｑ）、ＨＦ（ａｑ）等でもよい。
【００２１】
また、上記実施形態では、個別電極４が島状半導体層２、３間を通る例について述べたが、共通電極５が島状半導体層２、３間を通る場合も同様な作用・効果が得られる。
【００２２】
次に、上述のような半導体発光装置の製造方法を説明する。まず、高抵抗シリコン単結晶基板１上に、一導電型半導体層２、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。
【００２３】
この場合、原料ガスとしてはＴＭＧ（（ＣＨ3）3Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ）、アルシン（ＡｓＨ3）、ＴＭＡ（（ＣＨ3）3Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ）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（Ｈ2Ｓｅ）、ＤＭＺ（（ＣＨ3）2Ｚｎ）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。
【００２４】
次に、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を島状にパターニングする。その際、例えばＨ2ＳＯ4／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ系のＨ2Ｏ2比の大きい液を用い、一導電型半導体層２の下端が逆導電型半導体層３の上端より幅狭になるようにする。
【００２５】
次に、一導電型半導体層２の一端部側の一部が露出し、且つ逆導電型半導体層３の上端部が一導電型半導体層２の下端部よりも幅広に形成されるように、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とをエッチングする。このエッチングもＨ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ系の液を用いたウエットエッチングで行なったり、ＣＣｌ２Ｆ２ガスを用いたドライエッチングで行ったりなどして行なう。
【００２６】
次に、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。最後に、クロムと金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により完成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体発光装置によれば、島状半導体層が並ぶ方向の断面において、一導電型半導体層の下端部が逆導電型半導体層の上端部より幅狭であることから、島状半導体層と隣接する島状半導体層との間を通る電極配線パターンを正確な形状に形成でき、もって島状半導体層と隣接する島状半導体層との間を通る電極配線パターンで反射する光量のばらつきを極力低減でき、光プリントヘッドに用いた場合、鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す島状半導体層の配列方向と交差する方向における断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の島状半導体層の配列方向における断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置の島状半導体層部分の拡大平面図である。
【図４】従来の半導体発光装置の島状半導体層の配列方向と交差する方向における断面図である。
【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の島状半導体層の配列宝庫における断面図である。
【図７】従来の半導体発光装置の島状半導体層部分を拡大して示す平面図である。
【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：共通電極配線、６：絶縁膜
【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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【図６】
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【図７】
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