(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を積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して複数設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記複数の一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設けて第２の接続線を介して前記複数の逆導電型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成するとともに、前記最端部の第１の接続線を前記一導電型半導体層よりも前記基板の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成した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に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来の半導体発光装置を図５および図６に示す。図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。図５および図６において、２１は半導体基板、２２は島状半導体層、２３は個別電極、２４は共通電極である。
【０００３】
半導体基板２１は、例えばシリコン（Ｓｉ）などの単結晶半導体基板などから成る。島状半導体層２２は、ガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などの化合物半導体層などから成り、一導電型不純物を含有する層２２ａと逆導電型不純物を含有する層２２ｂから成る。一導電型不純物を含有する層２２ａと逆導電型不純物を含有する層２２ｂの界面部分で半導体接合部が形成される。この島状半導体層２２は、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（電子ビームエピタキシ）法でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチングなどによって島状に形成される。
【０００４】
島状半導体層２２の表面部分には、例えば窒化シリコン膜（Ｓｉx Ｎy ）などから成る保護膜２５が形成されており、この保護膜２５上には、例えば金（Ａｕ）などから成る個別電極２３が形成されている。この個別電極２３は、保護膜２５に形成されたスルーホールを介して逆導電型不純物を含有する半導体層２２ｂに接続されており、逆導電型不純物を含有する層２２ｂの上面部分から壁面部分を経由して、半導体基板２１の端面近傍まで、隣接する島状半導体層２２ごとに交互に他の端面側に延在するように形成されている。また、半導体基板２１の裏面側のほぼ全面には共通電極２４が形成されている。
【０００５】
島状半導体層２２、個別電極２３および共通電極２４で個々の発光ダイオードが構成され、この発光ダイオードは半導体基板２１上に一列状に並ぶように形成される。この場合、例えば個別電極２３が発光ダイオードのアノード電極となり、共通電極２４がカソード電極となる。なお、個別電極２３はその幅広部分において外部回路とボンディングワイヤなどで接続される。
【０００６】
このような発光ダイオードアレイでは、例えば個別電極２３から共通電極２４に向けて順方向に電流を流すと、逆導電型不純物を含有する層２２ｂには電子が注入され、一導電型不純物を含有する層２２ａには正孔が注入される。これらの少数キャリアの一部が多数キャリアと発光再結合することによって光を生じる。
【０００７】
また、列状に形成された発光素子のいずれかの個別電極２３を選択して電流を流して発光させることにより、例えば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。
【０００８】
ところが、この従来の発光ダイオードアレイでは、半導体基板２１の表面側に形成した島状半導体層２２上に、個別電極２３を設けると共に、半導体基板２１の裏面側に共通電極２４を設けていることから、個別電極２３と共通電極２４の形成工程が２回になり、製造工程が煩雑であるという問題があった。また、個別電極２３と共通電極２４が半導体基板２１の表裏両面にあると、ワイヤボンディング法などによって外部回路と接続する際にも、その接続作業が困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本出願人は、図７および図８に示すように、半導体基板３１上に、一導電型不純物を含有する下層半導体層３２を設け、この下層半導体層３２上に逆導電型不純物を含有する上層半導体層３３を下層半導体層３２よりも小面積となるように設け、基板３１の対向する端部に共通電極３５ａ、３５ｂを設けて第１の接続線３７で下層半導体層３２に接続し、この共通電極３５ａ、３５ｂの内側に個別電極３４を設けて第２の接続線３８で接続した半導体発光装置を提案した。
【００１０】
このように構成すると、半導体基板３１の同じ側に個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂを設けることができ、個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂを一回の工程で同時に形成できることから、発光ダイオードアレイの製造工程が簡略化されると共に、個別電極３４と共通電極３５ａ、３５ｂが同じ側に位置することから、ワイヤボンディング法などによる外部回路との接続作業も容易になる。なお、図８中、３６は窒化シリコン膜などから成る絶縁膜である。
【００１１】
また、図７に示すように、共通電極３５ａ、３５ｂは隣接する島状半導体層３２ごとに異なる群に属するように二群に分けて設けられ、個別電極２３は隣接する島状半導体層３２が同じ個別電極３４に接続されるように設けられている。
【００１２】
このように共通電極３５ａ、３５ｂを二群に分けて設け、隣接する島状半導体層２２が同じ個別電極に接続されるように個別電極３４を設けると、電極パターンが簡素化され、電極の短絡などを防止できると共に、発光ダイオードを高精細化させても、これら電極３４、３５と外部回路との接続面積を大きくとることができるという利点がある。
【００１３】
この従来の半導体発光装置では、半導体ウェハ内に多数の発光ダイオードアレイを形成してダイヤモンドソーなどで図７および図８に示すような個々のチップにダイシングするが、このダイシングの際に半導体基板３１の端部に微小な欠け（チッピング）が発生して共通電極３５ａ、３５ｂが断線し、不良品になる場合があるという問題があった。
【００１４】
このようなチッピングを抑える方法としては、半導体ウェハの表面に形成される絶縁膜３６をダイシングラインよりも幅広に形成して、この絶縁膜３６でチッピングを抑える方法などがあるが、突発的に大きな欠けが発生した場合は、絶縁膜３６では抑えきれず、共通電極３５ａ、３５ｂの配線パターンまで大きく欠けて断線することがあるという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ダイシングする際に、配線パターン部分に欠けなどが発生して断線することなどを解消した半導体発光装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る半導体発光装置では、基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設けて第２の接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成した。
【００１７】
上記半導体発光装置では、前記共通電極の第１の接続線との接続部を前記半導体層側に窪ませて形成することが望ましい。
【００１８】
また、請求項２に係る半導体発光装置では、基板上に、一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して複数設け、この基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して前記複数の一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内側に個別電極を設けて第２の接続線を介して前記複数の逆導電型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成するとともに、前記最端部の第１の接続線を前記一導電型半導体層よりも前記基板の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は請求項１に係る半導体発光装置の一実施形態を示す図、図２は同じく断面図であり、１は基板、２は化合物半導体から成る一導電型半導体層、３は同じく化合物半導体から成る逆導電型半導体層、４は個別電極、５は共通電極である。
【００２０】
基板１は、シリコン（Ｓｉ）などの単結晶半導体基板やサファイア（Ａ１2 Ｏ3 ）などの単結晶絶縁基板などから成る。単結晶半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた比抵抗ρが１〜３×１０3 Ω・ｃｍ程度の高抵抗基板などが好適に用いられる。サファイアの場合、Ｃ面基板などが用いられる。
【００２１】
この基板１上には、一導電型半導体層２が形成されている。この一導電型半導体層２は、格子定数の不整合による転移を防止するためのバッファ層２ａと、電極とのオーミックコンタクトをとるためのコンタクト層２ｂと、電子を閉じ込めるためのクラッド層２ｃで構成される。バッファ層２ａは１〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２ｂとクラッド層２ｃは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成される。バッファ層２ａとコンタクト層２ｂはガリウム砒素などから成り、クラッド層２ｃはアルミニウムガリウム砒素などから成る。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５×１０20ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度含有する。クラッド層２ｃはシリコンなどの一導電型半導体不純物を２×１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度まで含有する。
【００２２】
この一導電型半導体層２上には、逆導電型半導体層３が形成されている。この逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂ、および第２のコンタクト層３ｃで構成される。発光層３ａとクラッド層３ｂは０．１〜１μｍ程度の厚みに形成され、第２のコンタクト層３ｃは０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成される。発光層３ａ、第二のクラッド層３ｂはアルミニウムガリウム砒素などから成り、第二のコンタクト層３ｃはガリウム砒素などから成る。
【００２３】
発光層３ａと第二のクラッド層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ＡｌＡｓとＧａＡｓの混晶比を異ならしめる。発光層３ａと第二のクラッド層３ｂは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を５×１０18ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3程度まで含有する。第２のコンタクト層３ｃは、亜鉛などの逆導電型半導体不純物を２×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上含有する。
【００２４】
この一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３は、絶縁膜６で被覆されている。この絶縁膜６は、厚み３０００Å程度の窒化シリコン膜などで構成される。
【００２５】
基板１の基板の対向する端部近傍には共通電極５ａ、５ｂが設けられている。この共通電極５ａ、５ｂは半導体基板１の端部から例えば３０μｍ程度の内側に形成される。この共通電極５ａ、５ｂは第１の接続線７を介して一導電型半導体層２に接続されている。この共通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部Ｂは、後述する個別電極４の角部を切除することによって幅広に形成されている。
【００２６】
このように、共通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部Ｂを幅広に形成すると、半導体基板１をシリコンウェハからダイシングする際に、多少の欠けが発生しても、共通電極５ａ、５ｂは幅広であることから、断線しにくくなる。
【００２７】
また、この共通電極５ａ、５ｂの内側には個別電極４が設けられており、この個別電極４は第２の接続線８を介して逆導電型半導体層３に接続されている。
【００２８】
前記第１のコンタクト層２ｂには、絶縁膜７に形成されたコンタクトホールＣ1 を介して第１の接続線７が接続されており、第２のコンタクト層３ｃには絶縁膜７に形成されたコンタクトホールＣ2 を介して第２の接続線８が接続されている。この個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８は金（Ａｕ）や金とクロム（Ｃｒ）の二層構造のものなどで形成され、１μｍ程度の厚みに形成される。
【００２９】
次に、上述のような半導体発光素子の製造方法を説明する。まず、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ＭＯＣＶＤ法などで順次積層して形成する。まず、基板温度を４００〜５００℃に設定して１００〜１０００Å程度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。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、逆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。
【００３０】
次に、メサエッチングにより、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３とを島状にパターニングする。このような半導体層２、３のパターニングは、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。
【００３１】
次に、ドット分離のために、一導電型半導体層２と第１の接続線７との接続部が逆導電型半導体層３から露出するようにエッチングされる。この逆導電型半導体層３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エットエッチングなどで行われる。
【００３２】
次に、シランガス（ＳｉＨ4 ）とアンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いたプラズマＣＶＤ法などで窒化シリコンなどから成る絶縁膜６を形成した後、接続線７、８との接続部にコンタクトホールＣ1 、Ｃ2 を形成する。
【００３３】
次に、個別電極４、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８となる金属膜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、共通電極５、第１の接続線７、および第２の接続線８が形成する。
【００３４】
最後に、ダイヤモンドソーなどで個々の半導体チップに分割して完成する。
【００３５】
図３は請求項１に係る半導体装置の他の実施形態を示す図である。この半導体装置では、共通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部の外側に凹部Ｃが形成されるように、この部分の共通電極５ａ、５ｂを半導体基板１の内側に窪ませて形成した。このように、共通電極５ａ、５ｂの第１の接続線７との接続部の外側に凹部Ｃが形成されるように、この部分の共通電極５ａ、５ｂを半導体基板１の内側に窪ませて形成しても、ダイシングの際の断線を低減できる。
【００３６】
図４は、請求項２に係る半導体発光装置の一実施形態を示す図である。この半導体発光装置でも、基板１上に、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３を積層して複数設け、この基板１の対向する端部近傍に共通電極５ａ、５ｂを設けて第１の接続線７を介して一導電型半導体層２に接続し、この共通電極５ａ、５ｂの内側に個別電極４を設けて第２の接続線８を介して逆導電型半導体層３に接続した点は請求項１に係る半導体発光装置と同じである。
【００３７】
この半導体発光装置では、基板１の短手方向の端部において、最端部の第１の接続線７ａを一導電型半導体層２よりも基板１の内側になるように屈曲して形成している。なお、最端部の第１の接続線を局部的に屈曲させる場合に限らず、全体が傾斜するように形成してもよい。
【００３８】
このように、最端部の第１の接続線７ａを一導電型半導体層２よりも基板１の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成すると、半導体基板１をダイシングする際に、最端部の第１の接続線７ａに断線などが発生することを極力低減できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る半導体発光装置によれば、基板の対向する端部近傍に共通電極を設けて第１の接続線を介して一導電型半導体層に接続する際に、この共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成したことから、ダイシングする際に、この共通電極部分に欠けなどが発生して断線することなどを極力低減できる。
【００４０】
また、請求項２に係る半導体発光装置によれば、最端部の第１の接続線を一導電型半導体層よりも基板の内側になるように屈曲もしくは傾斜して形成したことから、ダイシングする際に、この最端部の第１の接続線部分に欠けなどが発生して断線することを極力低減できる。また、共通電極の第１の接続線との接続部を幅広に形成したことから、請求項１に係る半導体発光装置と同様に、ダイシングする際に、この共通電極部分に欠けなどが発生して断線することなどを極力低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１に係る半導体発光装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】  請求項１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３】  請求項１に係る半導体発光装置の他の実施形態を示す図である。
【図４】  請求項２に係る半導体発光装置の一実施形態を示す図である。
【図５】  従来の半導体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】  従来の他の半導体発光装置を示す平面図である。
【図８】  従来の他の半導体発光装置を示す断面図である。
【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、７‥‥‥第１の接続線、８‥‥‥第２の接続線
【図１】
0003735459.tif 000002
【図２】
0003735459.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003735459.tif 000007
【図７】
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【図８】
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