(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高抵抗シリコンの単結晶基板上にＧａＡｓ系の一導電型半導体層と逆導電型半導体層をＭＯＣＶＤ法で積層して設ける工程１と、
レジストパターンを用いて、この一導電型半導体層と逆導電型半導体層が前記単結晶基板上に島状に残るようにパターニングするとともに、この一導電型半導体層の一部が露出するように前記逆導電型半導体層の一部を除去する工程２と、
前記一導電型半導体層と逆導電型半導体層に電極を接続して形成する工程３と、を有する半導体発光装置の製造方法において、
前記工程２と前記工程３との間に、前記工程２で用いたレジストパターンを残したまま、前記一導電型半導体層と逆導電型半導体層をマスクとして前記島状部以外の前記単結晶基板の表面をエッチングして除去する工程をさらに有することを特徴とする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６から図８に示す。図６は断面図、図７は一つの発光素子の平面図、図８は複数の発光素子の平面図である。図６から図８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Ｒに共通電極２５（２５ａ、２５ｂ）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、図６に示すように、共通電極２５（２５ａ、２５ｂ）は隣接する島状半導体層２２、２３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、隣接する島状半導体層２２、２３が同じ個別電極２４に接続されている。
【０００４】
このような半導体発光装置では、個別電極２４と共通電極２５（２５ａ、２５ｂ）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。
【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、高抵抗シリコン基板２１上に、一導電型半導体層２２の成長の初期の段階で、高抵抗シリコン基板２１の表面に砒素等が拡散していく。
【０００６】
この砒素等が拡散した層２１ｂはその影響により導電性が良くなり、そのままで発光ダイオードを作成すると島状半導体層２２、２３の隣接間で電流が流れ、同じ個別電極２４でつながった２ケ所が同時に点灯し、複数の発光素子を選択的に発光させることができなくなる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、砒素が拡散した層の影響によって導電性が良くなり、複数の発光素子を選択的に発光させることができなくなるという従来装置の問題点を解消した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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、高抵抗シリコンの単結晶基板上にＧａＡｓ系の一導電型半導体層と逆導電型半導体層をＭＯＣＶＤ法で積層して設ける工程１と、
レジストパターンを用いて、この一導電型半導体層と逆導電型半導体層が前記単結晶基板上に島状に残るようにパターニングするとともに、この一導電型半導体層の一部が露出するように前記逆導電型半導体層の一部を除去する工程２と、
前記一導電型半導体層と逆導電型半導体層に電極を接続して形成する工程３と、を有する半導体発光装置の製造方法において、
前記工程２と前記工程３との間に、前記工程２で用いたレジストパターンを残したまま、前記一導電型半導体層と逆導電型半導体層をマスクとして前記島状部以外の前記単結晶基板の表面をエッチングして除去する工程をさらに有する。
【００１０】
【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は本発明の製造方法に係る半導体発光装置の一実施形態を示す断面図、図２は一つの発光素子部分を示す平面図、図５は複数の発光素子を示す平面図である。
図１、図２、及び図５において、１ａは高抵抗シリコン基板、１ｂは砒素等が拡散したシリコン層、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、６は絶縁膜である。
【００１１】
基板１は高抵抗シリコン単結晶から成り、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。
【００１２】
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、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１×１０18〜１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有し、電子の注入層２ｃ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。バッファ層２ａは基板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。
【００１３】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第２のクラッド層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と第２のクラッド層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は０．１５μｍ程度の厚みに形成される。発光層３ａと第２のクラッド層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。
【００１４】
発光層３ａと第２のクラッド層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と第２のクラッド層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、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１×１０19〜１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。
【００１５】
本発明では、半導体層２、３の島状部以外のシリコン基板１の表面を薄く除去した。このエッチングする深さは砒素の拡散源となる半導体層２の形成条件にもよるが、通常は５００Å以上除去すればよい。このように半導体層２、３の島状部以外のシリコン基板１の表面を薄く除去すると、シリコン基板１の表面１ｂに、一導電型半導体層２の成長の初期の段階で砒素等が拡散して導電性が良くなっても、隣接する島状半導体層２、３間で電流が流れることは阻止され、もって複数の発光素子をいつでも選択的に発光させることができる。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の製造方法に係る半導体発光装置では、図３に示すように、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３から成る島状半導体層２、３を基板１上に一列状に並べて、隣接する島状半導体層２、３毎に同じ個別電極４に接続し、同じ個別電極４に接続された下の一導電型半導体層２が異なる共通電極５（５ａ、５ｂ）に接続されるように二群に分けて接続される。
個別電極４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。
【００１８】
次に、本発明の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法で順次積層して形成する。
【００１９】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Åの厚みに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℃に上げて所望厚みの半導体層２、３を形成する。
【００２０】
この場合、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。
【００２１】
次に、隣接する素子同士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。
このエッチングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウェットエッチングやＣＣｌ２Ｆ２ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
【００２２】
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。この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。
【００２３】
次に、隣接する素子同士が基板上でも電気的に分離されるように、例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の一端部側の一部が露出し、且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えば、逆導電型半導体層３を一切侵すことなく電気的に分離させられる。
【００２４】
島状半導体層２、３は隣接間で電気的に分離されていなければならず、その為、フォトエッチングで砒素等が拡散したシリコン層を除去する。
この時、ガリウム砒素、アルミガリウム砒素はほとんどエッチングせず、シリコンだけを選択的にエッチングするよう、例えばアルカリ性水溶液でエッチングする。
また、この時、図５に示すように、一導電型半導体層２の一部が露出するように逆導電型半導体層３の一部を除去する際に用いたパターンｘを残したままアルカリ性水溶液でエッチングして砒素等が拡散したシリコン層１ｂを例えば５００Å以上除去し、その後、レジストパターンｘを剥離除去することで、逆導電型半導体層３を一切侵すことなく島状半導体層２、３の隣接間を電気的に分離させられる。
この場合、島状半導体層２、３の下部には、図４に示すように、砒素などが拡散した層１ｂがレジストパターンｘにそって残る。
【００２５】
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。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の製造方法に係る半導体発光装置によれば、島状部以外の単結晶基板表面を薄く除去して設けたことから、シリコン基板の表面に一導電型半導体層の成長の初期の段階で砒素等が拡散して導電性が良くなっても、隣接する島状半導体層間で電流が流れることは阻止され、もって複数の発光素子をいつでも選択的に発光させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、島状部以外の単結晶基板の表面をエッチングして除去することから、例えばアルカリ性水溶液でエッチングすると、島状半導体層の隣接間を電気的に分離でき、隣接する島状半導体層間で電流が流れることを阻止して、発光素子をいつでも選択的に発光させることができる。
また、一導電型半導体層の一端部側の一部が露出し、且つこの一導電型半導体層の隣接する領域部分が露出するように逆導電型半導体層が一導電型半導体層よりも幅狭に形成されるように逆導電型半導体層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うことで、逆導電型半導体層を一切侵すことなく電気的に分離できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に係る半導体発光装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法に係る半導体発光装置の一実施形態における一つの発光素子を示す平面図である。
【図３】本発明の製造方法に係る半導体発光装置の一実施形態における多数の発光素子を示す平面図である。
【図４】本発明に係る半導体発光装置の製造方法により製造された発光装置を示す断面図である。
【図５】本発明に係る半導体発光装置の製造方法により製造された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を示す断面図である。
【図７】従来の半導体発光装置における一つの発光素子を示す平面図である。
【図８】従来の半導体発光装置における複数の発光素子を示す平面図である。
【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
６………絶縁膜
【図１】
0004045044.tif 000002
【図２】
0004045044.tif 000003
【図３】
0004045044.tif 000004
【図４】
0004045044.tif 000005
【図５】
0004045044.tif 000006
【図６】
0004045044.tif 000007
【図７】
0004045044.tif 000008
【図８】
0004045044.tif 000009