(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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た半導体層を形成する工程（１）と、
前記半導体層を深さ方向に前記一導電型半導体層の途中までウエットエッチングすることにより、前記半導体層に順メサ形状の凸状部を一列に複数個形成する工程（２）と、
前記一導電型半導体層のうち、隣接する前記凸状部の間を露出させるとともに、前記凸状部の頂部及び側面をレジストパターンで被覆した状態で、前記半導体層をウエットエッチングすることによりくびれ部を形成する工程（３）と、
前記凸状部の前記逆導電型半導体層上に前記一列の方向と交差する方向に延びる電極を形成する工程（４）と、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（３）において、前記ウエットエッチングの深さが全ウエットエッチングの深さの１／２以上になるようにす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。
【請求項３】
複数個の島状半導体層を基板上に一列に並べて配置してなる半導体発光装置であって、前記半導体層は、上部に発光層を有し、前記一列の方向に沿って切断したときの断面における前記上部が順メサ形状をなし、且つ前記断面における下部の側辺の上端が、前記上部の側辺の下端より内側に位置していることを特徴とする半導体発光装置。
【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５に示す。図５において、１は基板、２はガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などからなる一導電型半導体層、３は逆導電型半導体層、４は窒化シリコン膜などからなる絶縁膜、５は金（Ａｕ）や金ゲルマニウムなどからなる第一の電極、６は金（Ａｕ）や金ゲルマニウムなどからなる第二の電極である。
【０００３】
このように構成された半導体発光装置では一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とで半導体接合部が形成され、例えば第二の電極６から第一の電極５に電流を流すと、一導電型半導体層２中の少数キャリアが逆導電型半導体層３に注入され、逆導電型半導体層３中の多数キャリアと発光再結合することで発光する。
【０００４】
このような半導体発光装置は、図６に示すように、基板１上に一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３を積層して設け、この半導体層２、３上にレジストを塗布して露光現像して半導体層２、３をエッチングした後に、レジストを除去して半導体層２、３を島状にパターニングした後、それぞれの半導体層２、３に電極５、６を接続することにより形成される。
【０００５】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ところが、上記方法で半導体発光装置を形成する場合、発光部のドット密度を高くした場合、発光部を形成するためのレジスト寸法において、エッチング時に発生するサイドエッチ（エッチング液の回り込み等）により、ドットピッチに対して、レジスト寸法の方が大きくなる領域が発生する。例えば、１０μｍのドットを５μｍ間隔で配置する場合、発光部の膜厚が５μｍであれば、左右５μｍのサイドエッチが発生するため、レジスト寸法は２０μｍとなる。ドットのピッチは１５μｍであるのに対して、２０μｍのレジストパターンを１５μｍで配置することは不可能である。すなわち、従来の半導体発光装置では、発光部のピッチが狭くなると、その発光部を形成するためのレジストパターンの寸法が、サイドエッチの存在により、発光部のピッチよりも大きくなり、発光部が事実上形成できないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来方法の問題点に鑑みてなされたものであり、発光部のドット寸法よりもレジスト寸法が大きくなって、発光ドットの高精細化ができないという従来方法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。
【０００７】
【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、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た半導体層を形成する工程（１）と、前記半導体層を深さ方向に前記一導電型半導体層の途中までウエットエッチングすることにより、前記半導体層に順メサ形状の凸状部を一列に複数個形成する工程（２）と、前記一導電型半導体層のうち、隣接する前記凸状部の間を露出させるとともに、前記凸状部の頂部及び側面をレジストパターンで被覆した状態で、前記半導体層をウエットエッチングすることによりくびれ部を形成する工程（３）と、前記凸状部の前記逆導電型半導体層上に前記一列の方向と交差する方向に延びる電極を形成する工程（４）と、を含む。
【０００８】
また、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は、複数個の島状半導体層を基板上に一列に並べて配置してなる半導体発光装置であって、前記半導体層は、上部に発光層を有し、前記一列の方向に沿って切断したときの断面における前記上部が順メサ形状をなし、且つ前記断面における下部の側辺の上端が、前記上部の側辺の下端より内側に位置してい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は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る発光装置を示す縦断面図と横断面図、図２は平面図である。図１および図２において、１は基板、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、６は絶縁膜である。
【００１０】
基板１はシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板から成る。単結晶半導体基板の場合、（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。サファイアの場合、Ｃ面基板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、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１×１０16〜１０17ａｔｏｍｓ／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。また、この時電子注入層２ｃのＡｌの組成はｘ＝０．２４〜０．５程度形成する。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。
【００１２】
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０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成される。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１×１０16〜１０18ａｔｏｍｓ／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１×１０19〜１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。
【００１４】
絶縁膜６ａ、６ｂは窒化シリコンなどから成り、厚み３０００〜５０００Å程度に形成される。また、個別電極４と共通電極５は金／クロム（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ｃｒ）などから成り、厚み１μｍ程度に形成される。
【００１５】
上述の半導体発光装置では、図２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。
【００１６】
次に、上述の半導体発光装置の製造方法を説明する。まず、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）、ＴＭＺ（（ＣＨ3 ）3 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。
【００１９】
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エットエッチングなどで行われる。発光部の寸法が横１０μｍ、縦３０μｍ、発光部ピッチ１５μｍ、結晶膜厚４μｍの場合について説明する。例えば一回目のエッチングで２μｍ、二回目のエッチングで２μｍをエッチングする。一回目のレジストパターン寸法は横：１０μｍ＋２×２μｍ＝１４μｍ、縦＝（３０μｍ＋２×２μｍ）＝３４μｍとする。このレジストを用いて一回目のエッチングを２μｍ実施する。レジストを剥離し、再度レジストを塗布する。二回目のエッチング用のレジスト寸法は、横＝１０μｍ、縦＝３０μｍ＋２×２μｍ＝３４μｍ。このレジストを用いて二回目のエッチングを２μｍ実施する。エッチング後、レジストを剥離する。
【００２０】
つまり、レジストパターンの寸法は形成される発光部の寸法よりも一回目のエッチング深さと同じ大きさ分を左右に加えた寸法にする。目的の発光部寸法：横（発光部の並ぶピッチ方向）をａ、これに垂直な方向をｂ、一回目のエッチング深さをｄ１とすると、一回目のレジスト寸法は、横＝（ａ＋２×ｄ１）、縦＝（ｂ＋２×ｄ１）とする。また、二回目のエッチング用のレジスト寸法は、横＝ａ、縦＝ｂ＋２×ｄ２とする。ここで、ｄ２は二回目のエッチング深さである。このレジストを用いて二回目のエッチングを実施する。二回目のエッチング深さは、サイドエッチング量を考慮すると、１／２以上にすることが望ましい。エッチング後、レジストを剥離すると発光部寸法ａに対して、ピッチＴが次式を満たす範囲でパターン形成が可能となる（Ｔ＞（ａ＋２×ｄ１））。
【００２１】
次に、一導電型半導体層２の一端部側の一部を露出させるためのエッチングをする。電極を接続する領域を設けるためである。次に、二回目のレジストパターンで前記凸状部の対向する二辺の周縁部が被覆されると共に、異なる対向する二辺の周縁部は被覆されないようにしエッチングする。このようにすると、電極を形成しない方向の断面形状がくびれ、且つ電極を形成する方向の断面形状が順メサ形状になる。
【００２２】
さらに、表面の半導体層３ｃの表面の一部をエッチングする。それぞれ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、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。次に、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し、さらに、もう一度プラズマ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ことにより完成する。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体発光装置の製造方法によれば、半導体層を島状にエッチングする際に、一回目のレジストパターンで前記半導体層の所定部分が凸状に残るように前記半導体層の深さ方向の途中までエッチングした後、二回目のレジストパターンで前記凸状部の周縁部まで被覆して前記半導体層が島状になるようにエッチングすることから、従来サイドエッチにより、パターニングが困難であった、高さ４μｍ、幅１０μｍの発光部を１５μｍのピッチで形成することが可能となる。また、２段階にエッチングする際に、電極引出し部の形状を滑らかに保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の製造方法により製造される発光装置の一例を示す断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】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る発光装置の一例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す縦方向の断面図である。
【図４】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す横方向の断面図である。
【図５】従来の半導体発光装置を示す図である。
【図６】従来の半導体発光装置の製造方法を示す図である。
【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………絶縁膜、５………共通電極、６………個別電極
【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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