(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、該半導体基板上に設けられており、ウェットエッチングによって形成された複数の開口部が配列して形成されているアルミナからなる絶縁膜と、前記開口部の下側の前記半導体基板に設けられた不純物拡散領域とを備えており、
ひとつの前記開口部に対してひとつの前記不純物拡散領域が形成されているとともに、前記開口部の各々は互いに実質的に同一な大きさであり、かつ前記開口部の形状は、角部のない形状、角部が丸みを持つ形状、または、角部が少なくとも２つの鈍角を持つ形状であることを特徴とするＬＥＤアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤアレイにおいて、
前記不純物拡散領域には電極の一部が接続されているとともに、該電極の角部の少なく
とも一部は丸みを有していることを特徴とするＬＥＤアレイ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＬＥＤアレイにおいて、
前記不純物拡散領域上には電極の一部が形成されているとともに、該電極の一部の角部
は丸みを有していることを特徴とするＬＥＤアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ＬＥＤアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤアレイを形成する場合、第一導電型の半導体基板に、該基板との間で発光ダイオード（ＬＥＤ）用のｐｎ接合を構成する第二導電型不純物拡散領域を、多数アレイ状に形成する必要がある。その場合、基板の第二導電型不純物領域（例えばｐ型不純物拡散領域）を形成した部分は露出しそれ以外の部分は覆う機能を示す拡散防止膜として、開口部を有する絶縁膜が使用され、上記不純物拡散がなされる。その後、ｐ型不純物拡散領域と接続させて絶縁膜の開口部を介して該絶縁膜の表面部分上に電極が形成される。このような絶縁膜の開口部および電極を形成する工程を含むＬＥＤアレイの形成方法の従来例として、文献Ｉに開示されているものがある（文献Ｉ：特開平５−６７８０７「ＬＥＤ素子」）。
【０００３】
図６の（Ａ）は文献Ｉに開示されている従来のＬＥＤアレイの平面図、図６の（Ｂ）は図６の（Ａ）のＸーＸ線に沿って切断した断面図を示している。
【０００４】
この文献Ｉに開示のＬＥＤアレイの形成方法では、Ｎ型半導体基板４０上に絶縁膜４２を形成し、この絶縁膜４２に開口部４３を設けることで拡散防止膜が形成される。その後、任意好適な方法で拡散保護膜（化合物半導体基板の構成元素の蒸発防止膜。図示せず）を試料上に成膜させ、亜鉛の拡散を行う。このとき、基板４０にｐ型拡散領域４４ａが形成される。このｐ型拡散領域４４ａが発光部の構成成分の一部となる。なお、４４ｂは、４４ａと同一のｐ型拡散領域であるが欠陥検出パターンとして用いられる領域である。また、絶縁膜４２上には、電極４６を形成してあり、基板４０の裏面にはＮ型電極４８を形成してある。
【０００５】
上述した文献ＩのＬＥＤアレイでは、絶縁膜４２の開口部４３の平面形状は、正方形や長方形をしており、また、電極４６は、ｐ型拡散領域４４ａに一部が重なるように形成されかつ平面形状がＬ字型或いは逆Ｔ字型をしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＥＤアレイを形成するに当り、工程の都合から、絶縁膜４２に開口部４３を形成するためのエッチングをウエットエッチングにより行なう方が都合の良い場合がある。絶縁膜として例えばアルミナを用いる場合、アルミナをドライエッチングすることが難しいのでウエットエッチング法が使用される等である。また、電極のパターニングも、工程の都合から、ウエットエッチングにより行なう方が都合の良い場合がある。
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤアレイの従来の形成方法では、絶縁膜４２に開口部４３を形成するために用いるレジストパターンは、平面形状が四角形の開口部を有したものであり、また、電極４６形成用のレジストパターンは平面形状がＬ字型とか逆Ｔ字型とかの島状のものであるというように、いずれもレジストパターンの角部が直角若しくは略直角のものであった。したがって、リソグラフィ工程で絶縁膜４２や電極形成用薄膜をウエットエッチング法によりエッチングする際に、薬液（エッチャント）の表面張力によりレジストパターンの特に角部で薬液が滞留してしまうので、角部に当る絶縁膜部分や電極形成用薄膜部分の除去が良好に出来ない。そのため、開口部４３及び電極が設計値通りの形状を忠実に再現できないものとなるという問題があることがわかった。開口部４３の平面形状自体にばらつきがあると第二導電型不純物拡散領域（発光部）の面積がばらつくことになり、また、電極４６の平面形状にばらつきがあると第二導電型不純物拡散領域（発光部）の露出面積をばらつかせることになるので、いずれの場合も、発光部の面積にばらつきを生じてＬＥＤアレイの発光量のばらつきの原因となる。特に、ＬＥＤアレイが高密度に集積化され発光面積を小さくする場合、この発光面積のばらつきは大きな問題となっていた。
【０００８】
この出願は、上述した問題点に鑑み行われたものであり、この出願の第一の目的は、絶縁膜の開口部の形状のばらつきを従来より小さくすることが出来るＬＥＤアレイを提供することにある。また第二の目的は、電極の形状のばらつきを従来より小さくすることができるＬＥＤアレイを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成を図るため、この発明の構成によれば、半導体基板と、半導体基板上に設けられており、ウェットエッチングによって形成された複数の開口部が配列して形成されているアルミナからなる絶縁膜と、これら開口部の下側の半導体基板に設けられた不純物拡散領域とを備えており、ひとつの開口部に対してひとつの不純物拡散領域が形成されているとともに、開口部の各々は互いに実質的に同一な大きさであり、かつ当該開口部の形状は、角部のない形状、角部が丸みを持つ形状、または、角部が少なくとも２つの鈍角を持つ形状であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の実施に当たり、好ましくは、不純物拡散領域には電極の一部が接続されているとともに、電極の角部の少なくとも一部は丸みを有しているのが良い。
【００１１】
また、この発明の実施に当たり、好ましくは、不純物拡散領域上には電極の一部が形成されているとともに、該電極の一部の角部は丸みを有しているのが良い。
【００１２】
なお、この発明における開口部を有する絶縁膜は、当該絶縁膜上に形成された開口部形成用レジストパターンをエッチングすることにより得られる。そこで、このレジストパターンの有する開口部の形状を、エッチャントの流動化を図る形状である、角部のない形状、丸みを持つ形状または少なくとも２つの鈍角を持つ形状とすることにより、絶縁膜に形成される開口部の形状を、角部のない形状、丸みを持つ形状または少なくとも２つの鈍角を持つ形状とすることができる。しかしながら、このレジストパターンの開口部の形状を、角部のない形状、丸みを持つ形状または少なくとも２つの鈍角を持つ形状とするかは、設計に応じ決定するのが良い。例えば、絶縁膜の開口部形成用のレジストパターンの場合は、全ての開口部の形状をエッチャントの流動化を図る形状とするのが好ましいと考えるが、島状のレジストパターンの場合は、レジスト側に凸になっている開口部側の形状をエッチャントの流動化を図る形状とするのが好ましいと考える。
【００１３】
【作用】
上述したこの発明の構成によれば、半導体基板上の絶縁膜に形成された、発光部用の不純物拡散領域である開口部の形状が、角部のない形状、角部が丸みを持つ形状または少なくとも２つの鈍角を持つ形状である。
【００１４】
なお、この発明に係るＬＥＤアレイの発光部を得るに当たり、絶縁膜上に形成される発光部形成用のレジストパターンの開口部の形状を、角部のない形状、丸みを持つ形状または少なくとも２つの鈍角を持つ形状とし、ウエットエッチングで使用するエッチャントの流動化が図られる形状としている。このように開口部の形状をエッチャントの流動化しやすい形状にしてあるため、エッチング液がレジストパターンの開口部の特定の場所に滞留することが無くなり、開口部内が均一にエッチングされている。
【００１５】
従って、この発明のＬＥＤアレイが有する発光部面積のばらつきを、小さくすることができる。
【００１６】
また、この発明に係るＬＥＤアレイが有する発光部となる不純物拡散領域は、絶縁膜に形成された開口部と実質的に同一な大きさで形成される。
【００１７】
また、発光部に一端が接続されている電極の角部の少なくとも一部は丸みを有している。
【００１８】
なお、この発明に係るＬＥＤアレイの電極を得るに当たり、フォトリソグラフィ法及びウエットエッチング法を用いている。このとき、用いるレジストパターンは、電極の形状に応じた島状のレジストパターンであるが、この発明の好適例では、そのレジストパターンとして、電極の形状に応じた島状のレジストパターンであって角部をウエットエッチングで使用するエッチャントの流動化を図る形状としたレジストパターンを用いる。このため、エッチングの際に、島状のレジストパターンの角部に対してエッチング液の滞留が無くなる。
【００１９】
従って、この発明のＬＥＤアレイが有する電極の形状のばらつきは、小さくなる。この好適実施例では、ウエットエッチング法を用い、絶縁膜の開口部及び電極を形成する際に、絶縁膜の開口部の形状の均一化が図れると共に、電極の発光部との重なり部分の面積の均一化も図れる。
【００２０】
【実施例】
以下、各図面を参照してこの発明のＬＥＤアレイにつき説明する。尚、各図は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ、及び配置を概略的に示してあるにすぎない。この発明のＬＥＤアレイの説明に先立ち、当該ＬＥＤアレイを得るに当たり用いられる、レジストパターンの開口部及び該レジストパタン形成用のフォトマスクパターンにつき説明する。
【００２１】
先ず、図１の（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第１実施例に用いる絶縁膜の開口部形成用のレジストパターン、該レジストパターン用フォトマスクパターン（ただし、ネガ型用として示している。）及び開口部の絶縁膜の形状を示している。
【００２２】
図１の（Ａ）は、発光部形成用の開口部を有するレジストパターンの平面図を示している。この開口部を有するレジストパターンの形状は、開口部１５を有しており、四角形の四隅には半径ｒを持った丸みを形成してある。
【００２３】
図１の（Ｂ）は、開口部のレジストパターンを形成するときに用いるフォトマスクパターンの平面を示している。開口部用フォトマスクパターン２４に開口部パターン（斜線で示す部分）２６を形成してある。この開口部用フォトマスクパターンの開口部パターン２６には、四隅にレジストパターンと同様に半径ｒの丸みを形成してある。
【００２４】
上述した開口部のレジストパターンと開口部用フォトマスクパターンとを用いて半導体基板上に形成されている絶縁膜１４をエッチングして除去した後、絶縁膜１４に開口部１７を形成する（図１の（Ｃ））。
【００２５】
このとき、絶縁膜１４の開口部１７の角部は、半径ｒの丸みをもった形状になる。
【００２６】
一方、図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、この第１実施例の電極の形成の際に用いる電極パターニング用レジストパターン、電極用フォトマスクパターン及び電極の形状を示している。なお、電極パターニング用レジストパターン２２は、島状の形状をしているので、島状のレジストパターンとも称する。
【００２７】
図２の（Ａ）は、電極パターニング用レジストパターンの形状を示している。この電極パターニング用レジストパターン２２は、角部に半径ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 の丸みを持たせてあり、かつ、絶縁膜１４の開口部１７に一部が重なるように形成してある。また、電極パターニング用レジストパターン２２の周辺部は、電極形成用薄膜１９で構成してある。
【００２８】
図２の（Ｂ）は、電極用フォトマスクパターンを示している。この電極用フォトマスクパターン２８には、電極パターニング用レジストパターン２２と同様な形状を有する電極パターン３０（斜線で表した部分）が形成してある。
【００２９】
また、図２の（Ｃ）は、電極パターンニング用レジストパターン２２を用いて電極形成用薄膜１９をエッチング除去した際に形成される電極２０を示している。ここで、電極２０は、電極用引き出し部２０ａとワイヤボンディングパッド２０ｂとから構成されている。
【００３０】
次に、図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照してこの発明の第２実施例に用いる開口部のレジストパターンと電極パターニング用レジストパターンの形状につき説明する。
【００３１】
この第２実施例のレジストパターン１６には、開口部１５が形成されてあり、開口部１５の四隅の角部は二つの鈍角α、βを持っている（図３の（Ａ））。
【００３２】
また、この第２実施例の電極パターニング用レジストパターン２２の角部は、鈍角α、βを持って形成してあり、電極パターニング用レジストパターン２２の周辺部は電極形成用薄膜１９で構成されている（図３の（Ｂ））。
【００３３】
次に、図４の（Ａ）〜（Ｃ）及び図５の（Ａ）〜（Ｃ）を参照してこの発明のＬＥＤアレイについて説明する。
【００３４】
半導体基板１０として、ＧａＡｓ基板上に、基板とＧａＡｓＰ成長層との間の組成を段階的に変化させた中間層を設け、その上に所望の組成のＮ型ＧａＡｓＰ層をエピタキシャル成長させた基板（以下、ＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板という。）を用いる。このＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板１０上に絶縁膜１４を形成する（図４の（Ａ））。このとき絶縁膜をアルミナ膜（Ａｌ2 Ｏ3 膜）とし、その膜厚を例えば２０００Å〜３０００Åとする。
【００３５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁膜１４上に開口部１５を有するレジストパターン１６を形成する（図４の（Ｂ））。このときレジストパターン１６を形成する際に用いるフォトマスクパターンは上述した図１の（Ｂ）の形状とする。その後、開口部のレジストパターン１６をエッチングマスクとして用い、ウエットエッチング法により絶縁膜１４の一部を除去する（図４の（Ｃ））。このときのウエットエッチングの条件は以下の通りとする。
【００３６】
エッチング液：熱りん酸液
エッチング温度：８０℃〜８５℃
エッチング時間：約２分
このエッチングによって絶縁膜１４の開口部１７が形成される。このとき形成される絶縁膜１４の開口部１７の形状は、上述した図１の（Ａ）のように四隅の角部に丸みをもった形状になる。
【００３７】
次に、ＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板上に例えばＰＳＧ膜（図示せず）を形成した後、不純物を拡散して不純物拡散領域１８を形成する（図５の（Ａ））。なお、この不純物拡散領域１８を発光部ともいう。
【００３８】
こうして、不純物拡散領域１８は、絶縁膜１４に形成された開口部１７、すなわち、絶縁膜で覆われていない領域と実質的に同一な大きさで形成される。
【００３９】
次に、ＰＳＧ膜を任意好適な方法をもちいて除去した後、開口部１７を有する絶縁膜１４及びＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板１０上に表面全体を覆うように例えばＥＢ蒸着法を用いて電極形成用薄膜１９を形成する（図５の（Ｂ））。この電極形成用薄膜１９としてＡｌ膜を用い、その膜厚を１．５μｍ〜２．５μｍとする。
【００４０】
次に、電極形成用薄膜１９上に任意好適なレジストを塗布し（図示せず）、乾燥させた後、フォトリソグラフィ法を用いて電極形成用薄膜１９をエッチング除去した後、電極用引き出し部２０ａを形成する（図５の（Ｃ））。このときのフォトリソグラフィ工程の際に用いる電極用フォトマスクパターンは、上述した図２の（Ｂ）の形状とする。このため、露光工程で形成された電極パターニング用レジストパターン２２の形状は、図２の（Ｂ）のときと同様に角部が丸みをもった電極パターニング用レジストパターンになる。その後、ウエットエッチング法を用いて電極パタニーング用レジストパターン２２をマスクとして用い、電極形成用薄膜１９を除去して電極用引き出し部２２ａ及びワイヤボンディングパッド２０ｂ（図２の（Ｃ）参照）を形成する。
【００４１】
上述した形成工程を経て形成されたＬＥＤアレイの絶縁膜の開口部及び電極の形状は角部のない形状となり、発光部のＬＥＤアレイの全体に渡り開口部及び電極の形状を均一に形成することができる。このため、発光部の面積も均一にできるので、ＬＥＤアレイの発光強度にばらつきのないＬＥＤアレイを作製することができる。
【００４２】
上述したこの発明の第１実施例は、絶縁膜１４の開口部１７及び電極２０の角部の形状を丸みを持たせた例について説明したが、第２実施例（図３の（Ａ）及び（Ｂ）参照）で説明した角部を鈍角をもった形状としても良い。この場合の絶縁膜の開口部及び電極の形成は、第１実施例と同様にして行う。
【００４３】
【発明の効果】
上述した説明からも明らかなように、この発明のＬＥＤアレイによれば、半導体基板上のアルミナからなる絶縁膜にウェットエッチングによって形成された、発光部となる不純物拡散領域である開口部の形状が、角部のない形状、角部が丸みを持つ形状、または、角部が少なくとも２つの鈍角を持つ形状である。
【００４４】
このような形状であるため、ＬＥＤアレイの発光部の面積のばらつきが小さくなるので、発光量のばらつきを抑制できると考えられる。
【００４５】
また、不純物拡散領域は、絶縁膜に形成された開口部と実質的に同一な大きさで形成される。
【００４６】
また、発光部に一端が接続されている電極の角部の少なくとも一部は丸みを有している。
【００４７】
このような形状であるため、電極の形状は均一になる。このため、絶縁膜の開口部を介して発光部と接続している部分の電極（この部分の電極を電極用引き出し部という。）形状が均一になるので、ＬＥＤアレイの発光量を均一化できる。また、設計値に対して、電極形状が忠実に再現できるので、電極の抵抗や基板を介して形成される表面電極と裏面電極間の容量を制御することができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、この発明の第１実施例の開口部のレジストパターンの平面図であり、（Ｂ）はレジストパターンの開口部用フォトマスクパターンの平面図である。また、（Ｃ）は、絶縁膜の形状を説明するための平面図である。
【図２】（Ａ）は、この発明の第１実施例の電極パターニング用レジストパターンの平面図であり、（Ｂ）はフォトリソグラフィ工程の際に用いる電極用フォトマスクパターンの平面図である。また、（Ｃ）は、電極の形状を説明するための平面図である。
【図３】（Ａ）は、この発明の第２実施例の開口部のレジストパターンの平面図であり、（Ｂ）は電極パターニング用レジストパターンの形状を説明するために供する平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第１実施例を説明するために供する工程図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図４に続く、この発明の第１実施例を説明するために供する工程図である。
【図６】（Ａ）は、従来のＬＥＤアレイの平面図であり、（Ｂ）は図６の（Ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿って切断したときの断面図である。
【符号の説明】
１０：Ｎ型ＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ基板
１４：絶縁膜
１５：開口部
１６：レジストパターン
１７：開口部
１８：不純物拡散領域（発光部）
１９：電極形成用薄膜
２０ａ：電極用引き出し部
２０ｂ：ワイヤボンディングパッド
２０：電極
２２：電極パターニング用レジストパターン
２４：開口部用フォトマスクパターン
２６：開口部パターン
２８：電極用フォトマスクパターン
３０：電極パターン
【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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