(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とを順次積層してなる発光素子を複数個配列し、各発光素子および単結晶基板上の一部分に亘って有機絶縁膜を被覆し、単結晶基板の他の部分に前記有機絶縁膜に対し膜厚小の無機絶縁膜を設けるとともに、一導電型半導体層と逆導電型半導体層の双方に設けた金属電極の少なくとも一方を、有機絶縁膜上を通して無機絶縁膜上にまで延在せしめたＬＥＤアレイであって、
前記有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に複数の切欠部を配列して、前記端部をなだらかな傾斜形状とし、これらの切欠部上に金属電極を配したことを特徴とするＬＥＤアレイ。
【請求項２】
単結晶基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とを順次積層してなる発光素子を複数個配列し、各発光素子および単結晶基板上の一部分に亘って有機絶縁膜を被覆し、単結晶基板の他の部分に前記有機絶縁膜に対し膜厚小の無機絶縁膜を設けるとともに、一導電型半導体層と逆導電型半導体層の双方に設けた金属電極の少なくとも一方を、有機絶縁膜上を通して無機絶縁膜上にまで延在せしめたＬＥＤアレイを製造する方法であって、
前記有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に、最小解像限界より小さい複数の切欠部を有するフォトマスクを用いてこれらの切欠部の像をフォトエッチングで配列形成し、これらの切欠部の像の上に金属電極を配す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】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤアレイに関し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源などに用いられるＬＥＤアレイとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤアレイを図５と図６によって示す。
図５はＬＥＤアレイの平面図であり、図６は図５に示す切断面線Ｖ−Ｖ’による横断面図である。
【０００３】
２１は単結晶基板であり、単結晶基板２１上において、２２（２２a、２２b、２２c）は一導電型半導体層、２３（２３a、２３b、２３c）は逆導電型半導体層、２４は個別電極、２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）は共通電極、２６はポリイミド等の有機材料膜などから成る保護膜としての絶縁膜、２７は窒化シリコン膜などの無機絶縁膜である。
【０００４】
単結晶基板２１上に、各発光素子ごとに一導電型半導体層２２と逆導電型半導体層２３とが順次積層して形成され、その積層において、一導電型半導体層２２の面積は逆導電型半導体層２３の面積に比べて大きくしている。
【０００５】
一導電型半導体層２２は、バッファ層２２ａ、オーミックコンタクト層２２ｂおよび電子注入層２２ｃで構成される。
【０００６】
逆導電型半導体層２３は、発光層２３ａ、クラッド層２３ｂおよび他のオーミックコンタクト層２３ｃで構成される。
【０００７】
また、一導電型半導体層２２の上に絶縁膜２６を被覆しているが、その露出部に共通電極２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）を接続して設けたことで、絶縁膜２６と共通電極２５とを延在部２９の上で並設している。
【０００８】
さらに逆導電型半導体層２３の上にも絶縁膜２６を被覆しているが、その露出部に個別電極２４を接続して設けている。
【０００９】
この発光ダイオードアレイ構造では、個別電極２４と共通電極２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）の組み合わせを選択して電流を流すことによって、各発光素子を選択的に発光させることができる。
【００１０】
また、ワイヤーボンディング性を向上させるため、ワイヤーボンディングパッド２８の下地には超音波伝導性の良好な窒化シリコンなどの無機絶縁膜２７を設けている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリイミド等の有機絶縁層の途切れる段差部において、段差部が急峻に傾いているため、蒸着などで形成した引き回し電極が断線しやすいという問題があった。
【００１２】
この点を図７に示す段差部の断面図にて説明する。
２４は個別電極２４と共通電極２５（同図において２４にて示す）からワイヤーボンディングパッドへの引き回し電極、２６はポリイミドなどの有機絶縁層、２７は窒化シリコンなどの無機絶縁膜である。
【００１３】
有機絶縁膜２６はチップ全体のカバレッジを良好にするために、１〜５μｍ必要であり、このような厚さでポリイミドを設けた場合、図7で示すように段差部が急峻に傾いていると断線が発生するという課題があった。
【００１４】
したがって本発明の目的は、かかる段差部での断線を無くしたり、減少することで、製造歩留まりを高め、製造コストを下げた低コストかつ高信頼性のＬＥＤアレイを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤアレイは、単結晶基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とを順次積層してなる発光素子を複数個配列し、各発光素子および単結晶基板上の一部分に亘って有機絶縁膜を被覆し、単結晶基板の他の部分に前記有機絶縁膜に対して膜厚小の無機絶縁膜を設けるとともに、一導電型半導体層と逆導電型半導体層の双方に設けた金属電極の少なくとも一方を有機絶縁膜上を通して無機絶縁膜上にまで延在せしめた構成において、前記有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に複数の切欠部を配列して、前記端部をなだらかな傾斜形状とし、これらの切欠部上に金属電極を配したことを特徴とする。また、同構成のＬＥＤアレイの製造方法として、前記有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に、最小解像限界より小さい複数の切欠部を有するフォトマスクを用いてこれらの切欠部の像をフォトエッチングで配列形成し、これらの切欠部の像の上に金属電極を配することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、上記の如く、有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に複数の切欠部を配列して、これらの切欠部上に金属電極を配したことで、双方の絶縁膜での段差部において、電極の断線を防ぐことができ、製造歩留が向上する。
【００１７】
また、この断線を防ぐことができることで、有機絶縁層を２０００Å以上にまで厚く設けることができ、これによって有機絶縁層が薄くなりすぎることによって起こる絶縁不良を低減したり、防止することができる。
【００１８】
【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と図２は本発明のＬＥＤアレイの一例を示す。
【００１９】
図１はＬＥＤアレイの要部拡大の平面図であり、図２は図１に示す切断面線Ｘ-Ｘ'線による横断面図である。図２には、参照記号として、Ｘ、Ｘ'を明示し、その断面の方向を示す。
【００２０】
１は単結晶基板であり、単結晶基板１上において、２（２a、２b、２c）は一導電型半導体層、３（３a、３b、３c）は逆導電型半導体層、４は個別電極、５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は共通電極、６はポリイミド合成樹脂、オレフィン系合成樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン)などの有機絶縁材料から成る絶縁膜、７は窒化シリコンなどの無機絶縁膜である。
【００２１】
単結晶基板1上に、各発光素子ごとに一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とが順次形成され、その積層において一導電型半導体層２の面積は逆導電型半導体層３の面積に比べて大きくして、一導電型半導体層２を引き出すことで、一導電型半導体層２と同一材からなる延在部９を設けている。
【００２２】
また、図２に示されるように、一導電型半導体層２の上に有機絶縁膜６を被覆しているが、その露出部に共通電極５（５a、５b）を接続して設けることで有機絶縁膜６と共通電極５とを延在部９の上で並設している。
【００２３】
さらに逆導電型半導体層３の上にも有機絶縁層６を被覆しているが、その露出部に個別電極４を接続して設けている。
【００２４】
つぎに各部材の構成を述べる。
単結晶基板は半導体基板からなり、高抵抗シリコン単結晶でもって構成した場合には、（100）面を＜011＞方向に2〜7°オフさせた基板などが好適である。
【００２５】
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および電子注入層2cで構成される。
【００２６】
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。
【００２７】
オーミックコンタクト層２ｂにはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０17ａｔｏｍｓ（原子）／ｃｍ3程度含有し、電子注入層２ｃにはシリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有する。
【００２８】
バッファ層２ａは単結晶基板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１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3含有させる。
【００２９】
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０．１〜３．０μｍ程度の厚みに形成され、電子注入層２ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。
【００３０】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、クラッド層３ｂおよび他のオーミックコンタクト層３ｃで構成される。
【００３１】
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、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。
【００３２】
発光層３ａ、クラッド層３ｂおよびオーミックコンタクト層３ｃは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮して、各層の間に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。
【００３３】
発光層３ａとクラッド層３ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、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１×１０19〜１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。
【００３４】
発光層３ａとクラッド層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の膜厚ｄについては、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。
【００３５】
有機絶縁膜６は、たとえばポリイミドなどの有機絶縁材から成り、厚み１〜５μｍ程度に形成される。
【００３６】
また、ワイヤーボンディング性を向上させるため、ワイヤーボンディングパッド８の下地には超音波伝導性の良好な窒化シリコンなどの無機絶縁膜７を設けている。この無機絶縁膜7はたとえば窒化シリコンなどからなり、2000Å程度に形成される。
【００３７】
さらにまた、個別電極４と共通電極５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は金／クロム（Ａｕ／Ｃｒ）などから成り、厚み１μｍ程度に形成される。
【００３８】
つぎに本発明の特徴を図３と図４により述べる。
図３は図１に示すＹ部の拡大図であり、図4は図１に示す切断面線Ｚ-Ｚ'線による横断面図である。図４には、参照記号として、Ｚ、Ｚ'を明示し、その断面の方向を示す。
【００３９】
これらの図においては、個別電極４について説明するが、これに代えて共通電極５でも同じである。
【００４０】
１は単結晶基板、４は電極、６はオレフィン系樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン)、ポリイミド系樹脂などの有機絶縁層、７は窒化シリコンなどの無機絶縁層である。
【００４１】
そして、図３に示すように有機絶縁膜６の無機絶縁膜７と隣接する端部に複数の切欠部ｐを配列して、これらの切欠部ｐ上に金属の電極４を配している。
【００４２】
このように複数の切欠部ｐを配列したことで、凹凸形状となり、これにより、図４に示すように有機絶縁膜６の端部をなだらかな傾斜形状となり、その結果、電極の断線が防止できる。
【００４３】
本発明においては、かかる切欠部ｐを所要とおりの形状（たとえば矩形状）にするためには、その辺の長さを有機絶縁膜の厚み（たとえば１〜５μｍ程度）以上にすると、オーバーエッチングによる形状の崩れが小さくなったり、無くなるという点でよい。
【００４４】
よって、有機絶縁膜を膜厚１〜５μｍにて形成した場合には、矩形状の切欠部ｐにて、その辺の長さを１〜５μｍもしくは、それ以上の長さにするとよい。
【００４５】
また、有機絶縁膜６の端部に複数の切欠部ｐを配列形成するには、あらかじめ有機絶縁膜を塗布形成し、そして、この有機絶縁膜に対しフォトエッチングをおこなうが、それに用いるファトマスクの解像性に鑑みて、所要とおりの切欠形状を得るために、最小解像限界（10μｍ程度）以下にすることが望ましい。最小解像限界以上になると綺麗に解像されてしまい、エッチング後のポリイミドのエッジの形状が急峻になるためである。
【００４６】
つぎに上述のようなＬＥＤアレイ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。
【００４７】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度を４００〜５００℃に設定し、これによって２００〜２０００Åの厚みでもって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℃に上げて所望とおりの厚みの一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とを形成する。
【００４８】
この成膜において、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。
【００４９】
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行われる。
【００５０】
しかる後に、一導電型半導体層２の一端部側に延在部９を設け、この延在部9の上にその一部が露出し、か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エッチングする。また、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。
【００５１】
このような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行なわれる。
【００５２】
つぎに、隣接する発光素子が基板上でも電気的に分離されるように、たとえばアルカリ性水溶液でエッチングする。この時、一導電型半導体層２の延在部９の一部が露出し、か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、そして、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をエッチングした際に用いたパターンを残したままで行ない、これによって逆導電型半導体層３を一切おかすことなく電気的に分離する。
【００５３】
その後、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７を形成してパターニングする。
【００５４】
しかる後に、有機絶縁層６は、ポリイミド等の有機絶縁材料を形成し、フォトエッチングをおこなってパターンニングし、有機絶縁層にの切欠部ｐを設ける。
【００５５】
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で個別電極４および共通電極５を形成する。
【００５６】
なお、本発明は上述したような実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の変更や改良等は何ら差し支えない。
【００５７】
たとえば、矩形状の切欠形状以外に、楕円状、円状、三角状などのさまざまな形状にしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明のＬＥＤアレイによれば、有機絶縁膜の無機絶縁膜と隣接する端部に複数の切欠部を配列して、これらの切欠部上に金属電極を配したことで、双方の絶縁膜での段差部において、電極の断線を防ぐことができ、製造歩留が向上し、その結果、低コストかつ高信頼性のＬＥＤアレイが提供できた。
【００５９】
また、本発明によれば、このような断線を防ぐことができることで、有機絶縁層を２０００Å以上にまで厚く設けることができ、これによって有機絶縁層が薄くなりすぎることによって起こる絶縁不良を低減したり、防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＬＥＤアレイの概略平面図である。
【図２】図1に示す切断面線Ｘ-Ｘ'線による断面図である。
【図３】図1に示すＹ部の拡大図である。
【図４】図1に示す切断面線Ｚ-Ｚ'線による断面図である。
【図５】従来のＬＥＤアレイの概略平面図である。
【図６】図5に示す切断面線Ｖ-Ｖ'線による断面図である。
【図７】図5に示す切断面線Ｗ-Ｗ'線による断面図である。
【符号の説明】
1．．．単結晶基板
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
６．．．有機絶縁膜
７．．．無機絶縁膜
８．．．ワイヤーボンディングパッド
９．．．延在部
【図１】
0004012716.tif 000002
【図２】
0004012716.tif 000003
【図３】
0004012716.tif 000004
【図４】
0004012716.tif 000005
【図５】
0004012716.tif 000006
【図６】
0004012716.tif 000007
【図７】
0004012716.tif 000008