JP2000252518A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光ドットサイズがサイドエッチにより不安
定となりまた微細パターンの形成が困難であった。 【解決手段】 基板上に半導体層を形成して複数の島状
にパターニングした後、電極を形成して個々の半導体発
光装置に切断する半導体発光装置の製造方法において、
前記半導体層をサイドエッチングの少ない異方性エッチ
ングで島状にパターニングした後、この島状部のうちの
発光領域となる部分およびその側壁部分にレジストを被
着して電極取出部をエッチングして順テーパー化する。

Description

【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、特に基板上に半導体層を形成して所定形
状にパターニングする工程を有する発光ダイオードアレ
イなどの半導体発光装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及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４および図５に示す。図４は断面
図、図５は平面図である。図４および図５において、２
１は半導体基板、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】半導体基板２１上に、一導電型半導体層２
２と逆導電型半導体層２３を設けると共に、この一導電
型半導体層２２の露出部に共通電極２５（２５ａ、２５
ｂ）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
５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。このような発光ダイオードアレイでは、個別電極２
４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、各発光ダイオードを選
択的に発光させることができる。

【０００４】この従来の半導体発光装置では、半導体層
は図６（ａ) および図７（ａ）に示す発光ドット部１１
上にレジスト１２を被着してパターニングすることによ
って、メサエッチングを行なっていた。このようなメサ
エッチングを行なうと、図６（ａ）のＡ−Ａ' 方向で
は、図６（ｂ）に示すように、メサ部１３の断面形状は
順テーパー化し、電極（不図示）の取出し部となる。ま
た、図６（ａ）のＢ−Ｂ' 方向では、図７（ｂ）に示す
ように，断面がほぼ切り立ってレジスト１２の端から２
〜６μｍ程度サイドエッチングされることから、時間制
御でサイドエッチング量をコントロールして発光ドット
部１１のＢ−Ｂ' 方向のサイズを制御していた。

【０００５】ところが、この従来の半導体発光装置の形
成方法では図６（ａ）のＡ−Ａ' の断面形状を順テーパ
化させるために、図６（ａ）のＢ−Ｂ' 方向のサイドエ
ッチングが発生し、レジスト端から２〜６μｍ程度サイ
ドエッチングされる。メサエッチングの時間を長くした
場合、サイドエッチング量が増加し、発光ドット１１の
サイズ（Ｂ−Ｂ' 方向）が小さくなり、規格外となる問
題があった。

【０００６】特に、発光ドット１１のピッチは従来の６
００ｄｐｉの４２. ３μｍから１２００ｄｐｉの２１.
１５μｍに小さくなり、発光ドットのサイズを確保しよ
うとした場合、サイドエッチング量を考慮したレジスト
１２の寸法は２２μｍを超え、レジストパターンが形成
できず、メサエッチングができないという問題点があっ
た。

【０００７】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、サイドエッチング量の増加に
よる発光ドットサイズが規格外となる問題および微細パ
ターンの形成が困難である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法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、基板上に一導電型半導体層と逆導
電型半導体層を積層形成して複数の島状にパターニング
した後、電極を接続して形成する半導体発光装置の製造
方法において、前記一導電型半導体層と逆導電型半導体
層を島状にパターニングした後、この島状部のうちの順
メサ構造となる両端部側が露出するようにレジストを被
着して前記逆導電型半導体層の一部をエッチングする。

【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
製造方法によって形成される半導体発光装置を示す断面
図、図２は平面図である。

【００１０】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（５ａ、５ｂ）は共通電極、６は絶縁膜である。

【００１１】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（Ａ
ｌ₂ 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。

【００１２】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。

【００１３】これらの半導体層２、３を形成する場合、
まず基板温度を４００〜５００℃に設定して２００〜２
０００Å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。

【００１４】この場合、原料ガスとしてはＴＭＧ（（Ｃ
Ｈ₃ ）₃ Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ₂ Ｈ₅ ）₃ Ｇａ）、アル
シン（ＡｓＨ₃ ）、ＴＭＡ（（ＣＨ₃ ）₃ Ａｌ）、ＴＥ
Ａ（（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 ）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。

【００１５】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０．１〜１．０μ
ｍ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１×１０¹⁶〜１０¹⁷ａ
ｔｏｍｓ／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１×１０¹⁶〜１０¹⁹
ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 程度含有する。また、このとき電子
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。

【００１６】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３
ｂ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。

【００１７】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。

【００１８】基板１上の全面もしくは一部に、一導電型
半導体層２と逆導電型半導体層３を積層して形成した後
に、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３を島状に
エッチングする。このエッチングは、ＣＣｌ₂ Ｆ₂ ガス
などを用いたドライエッチングなどの、サイドエッチン
グが少ない異方性エッチングで行われる。

【００１９】次に、図３に示すように発光領域部分およ
びその側壁をレジスト７にて被着した後、露出している
電極取出し部をエッチングして一導電型半導体層２が露
出するようにする。このエッチングは、電極取出し部の
断面形状が順テーパー化する硫酸過酸化水素系のエッチ
ング液などを用いたウエットエッチングやドライエッチ
ングなどのエッチングが用いられる。このエッチングの
時、発光領域の側壁部分もレジストを被着しているため
サイドエッチングはなく、このためサイドエッチングに
よる発光領域の寸法減少はなく、島状にパターニングす
るときの寸法が保持できる。

【００２０】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６を厚み３０００〜５０００Å
程度に形成し、パターニングする。次に、クロムや金を
蒸着法やスパッタリング法で成膜、パターニングし個別
電極４と共通電極５を形成することにより完成する。

【００２１】

【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、半導体層をサイドエッチング
の少ない異方性エッチングで島状にパターニングした
後、この島状部のうちの発光領域となる部分およびその
側壁部分にレジストを被着して電極取出部をエッチング
して順テーパー化することから、サイドエッチングによ
る発光領域部分の寸法バラツキを防止すると共に、サイ
ドエッチングの影響無しに微細な発光ドットを形成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される半導体発光装置を示す
断面図である。

【図２】本発明により製造される半導体発光装置を示す
平面図である。

【図３】本発明に係わる半導体発光装置の製造方法を説
明するためのレジストパターンを示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ' 線断面図、
（ｃ）はエッチング後の断面図である。

【図４】従来の半導体発光装置を示す断面図である。

【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の形成方法におけるレジ
ストパターンを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）中のＡ- Ａ' 線断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ
−Ｂ' 線断面図である。

【図７】従来の半導体発光装置の形成方法におけるレジ
ストパターン部分の拡大断面図であり、（ａ）はエッチ
ング前の拡大断面図、（ｂ）はエッチング後の拡大断面
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、６………絶縁膜、７………レジストパターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に一導電型半導体層と逆導電型半
   導体層を積層形成して複数の島状にパターニングした
   後、電極を接続して形成する半導体発光装置の製造方法
   において、前記一導電型半導体層と逆導電型半導体層を
   島状にパターニングした後、この島状部のうちの順メサ
   構造となる両端部側が露出するようにレジストを被着し
   て前記逆導電型半導体層の一部をエッチングすることを
   特徴とする半導体発光装置の製造方法。