(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一面にＰＮ接合によって形成した発光部を複数備えたＬＥＤアレイにおいて、前記基板の一面に拡散マスク用の第1の被膜と、この第1の被膜に積層した第２の被膜を備え、前記第1の被膜は、前記第2の被膜よりも真応力が小さなアルミナの被膜であり、前記第２の被膜は前記第1の被膜の膜厚よりも薄い窒化珪素薄膜であることを特徴とするＬＥＤアレイ。
【請求項２】
半導体基板の一面にアルミナからなる第１の被膜を形成する工程と、第１の被膜の上に窒化珪素薄膜からなる前記第１の被膜のマスク用の第２の被膜を形成する工程と、前記第２の被膜のみ選択的にエッチング用の孔を開ける工程と、前記第１の被膜に前記エッチング用の孔を介して拡散用の孔を開ける工程と、拡散用の孔を介して半導体基板に不純物を拡散する工程とを備え、前記第1の被膜は、前記第2の被膜よりも真応力が小さな被膜であり、前記第２の被膜は前記第1の被膜の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、静電露光式プリンタなどの書き込み用光源に好適なＬＥＤアレイとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電露光式プリンタ、例えばＬＥＤプリンタなどの書き込み用光源に用いることができるＬＥＤアレイは、例えばｎ型ＧａＡｓなどの基板上面に、ｎ型ＧａＡｓＰ層を成長させて化合物半導体基板を構成し、前記ｎ型ＧａＡｓＰ層に拡散用マスクを介してＺｎなどのｐ型不純物を選択的に拡散することによってｐ層を形成している（実公平３−１９２３６号公報参照）。
【０００３】
前記拡散マスクとして用いる膜には、不純物の拡散防止能力が高いこと、加工性が良いことが求められ、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ2膜等を用いるのが一般的である。しかしながら、これらの膜は、膜の真応力（真性応力）が１０9Ｐａ前後と大きく、また、基板との熱膨張率差によって、ＰＮ接合部分に歪みを与えやすい。そして、この歪みが通電劣化の一要因に成っていた。特に、プリンタの解像度が高まり、電流密度が高まるに従い、ＬＥＤアレイの一部に特異点的に通電劣化が生じる割合が高くなり、印字品質を著しく低下させるという問題が発生した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、プリンタの高解像度化や高速化に対応したＬＥＤアレイを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤアレイは請求項1に記載のように、半導体基板の一面にＰＮ接合によって形成した発光部を複数備えたＬＥＤアレイにおいて、前記基板の一面に拡散マスク用の第1の被膜と、この第1の被膜に積層した第２の被膜を備え、前記第1の被膜は、前記第2の被膜よりも真応力が小さなアルミナの被膜であり、前記第２の被膜は前記第1の被膜の膜厚よりも薄い窒化珪素薄膜であることを特徴とする。
【０００６】
本発明のＬＥＤアレイの製造方法は請求項２に記載のように、半導体基板の一面にアルミナからなる第１の被膜を形成する工程と、第１の被膜の上に窒化珪素薄膜からなる前記第１の被膜のマスク用の第２の被膜を形成する工程と、前記第２の被膜のみ選択的にエッチング用の孔を開ける工程と、前記第１の被膜に前記エッチング用の孔を介して拡散用の孔を開ける工程と、拡散用の孔を介して半導体基板に不純物を拡散する工程とを備え、前記第1の被膜は、前記第2の被膜よりも真応力が小さな被膜であり、前記第２の被膜は前記第1の被膜の膜厚よりも薄く形成されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、製造工程を示す図１（ａ）〜（ｇ）の断面図を参照して説明する。
【００１２】
まず、最初の工程として、図１（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓＰ層２を成長させた化合物半導体製の基板３を用意する。通常、この基板３は、厚さが４００〜６００μｍ、直径が数インチのウエハ状態で用意される。
【００１３】
次の工程として、図１（ｂ）に示すように、基板３の一面、この例ではｎ型ＧａＡｓＰ層２上に第１の被膜４を形成し、その上に第２の被膜５を形成する。第１の被膜４は、ｎ型ＧａＡｓＰ層２に不純物を拡散させる際のマスクとして用いるもので、熱膨張率が基板３とほぼ同じで、しかも真応力が第２の被膜よりも小さいアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製の被膜としている（真応力が１０8Ｐａ程度）。
【００１４】
ここで、真応力とは、被膜に残留する応力（引張り応力と圧縮応力に大別される）の内、被膜形成時に発生する応力のことを示し、被膜形成後に発生する熱応力などとは区別される。そしてまた、真応力は絶対的な値ではないので、この明細書中に記載の真応力は、被膜の種類以外の条件、例えば厚さや形状を統一した共通条件下での測定結果を示している。
【００１５】
前記第１の被膜４は、発光波長（６００〜８００ｎｍ）に対して光学的に透明で、スパッタ法やイオンプレーティング法を用いることにより、０．１〜０．１５μｍ程度の厚さに成膜される。前記第２の被膜５は、第１の被膜４に拡散用の孔を形成する際のマスクとして用いるもので、第１被膜４との密着性が良く、第１の被膜４のエッチング材によってエッチングされにくい被膜で構成され、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）薄膜、酸化珪素（ＳｉＯ2）薄膜、燐化ガラス（ＰＳＧ）薄膜などが選択的に用いられる。この第２の被膜５は、発光波長（６００〜８００ｎｍ）に対して光学的に透明で、スパッタ法やイオンプレーティング法を用いることにより、第１の被膜４よりも薄い０．０２〜０．０５μｍ程度の厚さに成膜される。この第２の被膜５は、従来拡散マスクとして第１の被膜４の位置に配置していたが、真応力が１０9Ｐａ程度と、第１の被膜４の真応力１０8Ｐａに比べて大きな値に成っているので、基板３に応力歪み加わりやすかった。しかしながら、この第２の被膜５の下に第１の被膜４を配置しているので、基板３に加わる応力歪みを低減することができる。
【００１６】
次の工程として、図１（ｃ）に示すように、積層された前記第１、第２の被膜４，５の上に、発光部の平面形状に対応した孔パターン６を有するレジストパターン７を形成する。このレジストパターン７は、フォトリソ技術を用いてレジスト膜に発光部の平面形状に対応したパターンを露光後、現像処理することによって形成される。
【００１７】
次の工程として、図１（ｄ）に示すように、第２の被膜５のエッチング処理を行なう。第２の被膜５のエッチングは、第２の被膜に対して選択性の有るエッチング剤、この例では、ＣＦ４（フロン）ガスをエッチング剤として用いるドライエッチングによって行われる。このエッチング処理によって、第２の被膜５にエッチング用の複数の孔８があけられる。このとき、第１の被膜４として形成したアルミナは、ドライエッチングされないので、第２の被膜５のみが選択的にエッチング処理される。
【００１８】
次の工程として、図１（ｅ）に示すように、第１の被膜４のエッチングを行なう。このエッチングは、第２の被膜５をマスクとして、第１の被膜４に選択性のあるエッチング剤、この例では熱リン酸をエッチング剤として用いるウエットエッチングによって行なう。このエッチングによって、第１の被膜４に拡散用の複数の孔９があけられる。このとき、ｎ型ＧａＡｓＰ層２、第２の被膜５はウエットエッチングされないか、されても微小であるので、第１の被膜４のみが選択的にエッチング処理される。
【００１９】
ここで、第２の被膜５がなければ、第１被膜４とレジストパターン７の密着性が悪く、その境界部分から第１の被膜４のサイドエッチングが進行する。このサイドエッチングによって、第１被膜４の微細加工が困難となり、高解像度化に対応したパターンニングができなくなる。これに対して、本発明においては、第１の被膜４上にこの被膜との密着性に優れる第２の被膜５を形成し、この第２の被膜５をマスクとして第１の被膜４のエッチングを行なうので、上記のサイドエッチングの発生を防止し、第１の被膜４の微細加工性を高めることができる。
【００２０】
次の工程として、図１（ｆ）に示すように、不純物拡散を行なう。この不純物拡散処理の前、あるいは後にレジストパターン７の除去を行なう。不純物拡散処理は、第１、第２の被膜４，５の上から、不純物、例えばＺｎなどのｐ型化不純物を熱拡散やイオン注入法などを用いて、ｎ型ＧａＡｓＰ層２に選択的に拡散させることにより行われ、これによってＰ層１０が形成される。このＰ層１０とその周囲のＮ層の境界に沿ってＰＮ接合が形成され、このＰＮ接合部分がＬＥＤ発光部１１となる。
【００２１】
次の工程として、図１（ｇ）に示すように、Ｐ層１０に接続するＰ型電極（例えばアルミニウム製）１２、基板１の裏面に接続するＮ型電極（例えば金製）１３を所定形状に形成する。
【００２２】
これらの処理工程によって、複数のＬＥＤアレイを備えるウエハ状態の基板が製造される。
【００２３】
次に、電極が形成されたウエハ状の基板をスクライブ装置もしくはダイシング装置を利用してチップ状のＬＥＤアレイとして個々に分割する。分割チップは、短辺の長さが１ｍｍ程度で長辺の長さが数ｍｍの短冊形状をなすＬＥＤアレイとされる。
【００２４】
図２（ａ）は、このＬＥＤアレイ１４の短手方向に沿った断面図を示し、図２（ｂ）は長手方向の部分断面図を示している。
【００２５】
上記のように、このＬＥＤアレイ１４は、基板３の一面にマスク用の第１、第２の被膜４，５の積層構造を備えているので、第１の被膜４のサイドエッチングの進行を第２の被膜５によって抑制することができる。その結果、高解像度化に対応した微細加工を施することができ、４００ＤＰＩ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）以上の高解像度化に容易に対応することができる。
【００２６】
また、第１の被膜４は、第２の被膜５に用いる珪素系の被膜（ＳｉＮやＳｉＯ２）に比べて、真応力が小さい被膜を利用しているので、基板３、特に層２に与える歪みを低減することができる。また、第１の被膜４は、第２の被膜５に用いる珪素系の被膜（ＳｉＮやＳｉＯ２）に比べて、基板３との間の熱膨張率差が小さい被膜を利用しているので、基板３、特に層２に与える歪みを低減することができる。
【００２７】
また、拡散マスクとして、第１、第２の異なった膜４，５を備える複合膜を用いることにより、Ｐ層形成時の膜４，５の変質を抑制することができる。その結果、Ｐ型電極１２へのワイヤーボンディング衝撃に起因する膜４，５の絶縁耐圧劣化の抑制、膜４，５へのクラック発生の抑制を図ることができ、ワイヤボンド作業での不具合発生を抑制することができる。
【００２８】
尚、上記実施例では、第１の被膜４としてアルミナを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルミナに替えて窒化アルミ（ＡｌＮ）やその酸化物（ＡｌＯＮ）を利用することもできる。ただし、窒化アルミやその酸化物は、エッチング加工性がアルミナに比べて悪いので、アルミナを用いるのが好ましい。また、上記実施例では、基板３として、ＧａＡｓＰ／ＧａＡｓを用いる場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ，ＧａＡｓ／ＧａＡｓやこれに類する半導体基板を基板３として用いる場合にも適用することができる。
【００２９】
また、上記実施例において、ＰＮ極性を反転させることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高解像度化に対応したＬＥＤアレイを提供することができる。また、通電劣化の発生を低減したＬＥＤアレイを提供することができる。また、ワイヤボンドによる影響を受け難いＬＥＤアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のＬＥＤアレイの製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明のＬＥＤアレイの断面図で、（ａ）は短手方向、（ｂ）は長手方向の断面図である。
【符号の説明】
３  基板
４  第１の被膜
５  第２の被膜
７  レジストパターン
１０  Ｐ層
１１  ＬＥＤ発光部
１４  ＬＥＤアレイ
【図１】
0004026998.tif 000002
【図２】
0004026998.tif 000003