JP2001244500A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Abstract
端部でも広がらないような形状にして、島状半導体層と
隣接する島状半導体との間を通る電極配線パターンの縁
部の形状を良好にし、もってこの電極配線パターンで反
射する光の光量がばらつかないようにした半導体発光装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 単結晶基板上に島状の一導電型半導体層
と逆導電型半導体層をこの一導電型半導体層の一部が露
出するように積層して設け、この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設け、隣接する一導電
型半導体層または逆導電型半導体層が同じ電極に接続さ
れるように、この一導電型半導体層または逆導電型半導
体層間に電極を接続する配線を設けた半導体発光装置で
あって、上記島状半導体層が並ぶ方向の断面における上
記一導電型半導体層の下端部が逆導電型半導体層の上端
部より幅狭であることを特徴とする。
Description
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。
示す。図4は断面図、図5は平面図、図6は図5のA−
A'線断面図、図7は島状半導体層部分を拡大して示す
平面図である。図4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。
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の露出部に共
通電極25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、共通電極25は、図5に示すように、隣接する島
状の一導電型半導体層22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、隣接する島状の逆導
電型半導体層23は同じ個別電極24に接続されてい
る。
別電極24と共通電極25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。
半導体発光装置では、島状半導体層22、23を島状に
パターンニングする際に、エッチング液の組成によっ
て、島状半導体層22、23が並ぶ方向の断面が、図6
に示すように、高抵抗シリコン基板21に近い下端部が
広がる形状になっており、逆導電型半導体層23の上端
部よりも一導電型半導体層22の下端部が幅広な形状と
なっていた。
る島状半導体22、23との間を通る電極配線パターン
24は、パターニングの露光工程において、照射光の不
安定な反射により、図7に示すように、配線パターン2
4の縁部の形状が凹凸にみだれていた。つまり、フォト
リソ工程の露光時にUV光を照射するが、フォトマスク
パターンが真っ直ぐでも、基板側に段差や荒れがあると
UV光が反射し、形成される配線パターンの縁部に凹凸
ができやすくなる。このような配線パターン24の縁部
のみだれによって、島状半導体層22、23と隣接する
島状半導体22、23との間を通る配線パターン24で
反射する光の光量がばらつき、光プリントヘッドとして
用いた場合に鮮明な画像が得られないという問題があっ
た。
みてなされたものであり、島状半導体層の断面がシリコ
ン基板に近い下端部でも広がらないような形状にして、
島状半導体層と隣接する島状半導体層との間を通る電極
配線パターンの縁部の形状を良好にし、もってこの電極
配線パターンで反射する光の光量がばらつかないように
した半導体発光装置を提供することを目的とする。
に、本発明に係る半導体発光装置では、単結晶基板上に
島状の一導電型半導体層と逆導電型半導体層をこの一導
電型半導体層の一部が露出するように積層して設け、こ
の島状の一導電型半導体層と逆導電型半導体層に電極を
接続して設け、隣接する一導電型半導体層または逆導電
型半導体層が同じ電極に接続されるように、この一導電
型半導体層または逆導電型半導体層間に電極を接続する
配線を設けた半導体発光装置において、前記島状半導体
層が並ぶ方向の断面における前記一導電型半導体層の下
端部が前記逆導電型半導体層の上端部より幅狭であるこ
とを特徴とする。
詳細に説明する。図1から図3は本発明に係る半導体発
光装置の一実施形態を示す図であり、図1は島状半導体
層が並ぶ方向と交差する方向における島状半導体層の断
面を示し、図2は島状半導体層が並ぶ方向における島状
半導体層の断面を示し、図3は島状半導体層を平面視し
た状態を示す。図1ないし図3において、1は高抵抗シ
リコン基板、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は共通電極である。
0}面を[011]方向に2〜7°オフさせた高抵抗単
結晶シリコン基板やサファイア(Al2O3)のC面基板
などが好適に用いられる。
オーミックコンタクト層2b、および電子の注入層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〜
1019atoms/cm3程度含有し、電子の注入層2
cも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は高抵抗シリコン基板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。
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とクラッド層3bは0.2〜
4μm程度の厚みに形成され、第2のオーミックコンタ
クト層3cは0.01μm〜1μm程度の厚みに形成さ
れる。発光層3aとクラッド層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。
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およびクラッド層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1×1019〜10 21atoms/cm3程度含有す
る。
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1μ
m程度に形成される。
例に示すように、一導電型半導体層2(22)と逆導電
型半導体層3(23)から成る島状半導体層2(2
2)、3(23)を基板1(21)上に一列状に並べ
て、隣接する島状半導体層2(22)、3(23)毎に
同じ個別電極4(24)に接続し、同じ個別電極4(2
4)に接続された下の一導電型半導体層2(22)が異
なる共通電極5(25)に接続されるように複数群に分
けて接続される。個別電極4(24)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。
層が並ぶ方向における断面を図2に示す。一般的にガリ
ウム砒素のウエットエッチングでは、H2SO4(98
%)/H2O2(30%)/H2Oを適当な比で混合した
液が用いられ、異方性エッチングによって、{100}
面のエッチングで[110]方向に順メサ形状、[1−1
0]方向に逆メサ形状を得ることが知られているが、ガ
リウム砒素の上にアルミニウムガリウム砒素が積層され
ていると、アルミニウムガリウム砒素のエッチングレー
トがガリウム砒素のそれより大きいため、アルミニウム
ガリウム砒素層での逆メサ形状が支配的となり、下層の
ガリウム砒素はそこだけ見れば必ずしも逆メサ形状には
ならない。よって、液組成によっては図6に示すような
形状になるが、エッチング液のH2SO4/H2O2/H2
Oの内、H2O2比により島状半導体層が並ぶ方向におけ
る島状半導体層の断面形状を変化させることができる。
ウム(0.7)砒素の場合、H2O2(30重量%)50
容量w%(H2O2単独で15容量%)程度で逆導電型半
導体層3の上端と一導電型半導体層2の下端が基板1に
対してほぼ垂直線上になる。このH2O2比を小さくする
と一導電型半導体層2の下端が逆導電型半導体層3の上
端より幅広になり、図6に示したように、基板1(1
1)付近で長く裾を引く形になるが、H2O2比を大きく
すると、図2に示すように、一導電型半導体層2の下端
部を逆導電型半導体層3の上端部より幅狭にして内側に
することができる。
電型半導体層3の上端部より幅狭にする別の方法とし
て、同量のH2O2比の場合、H2SO4比を上げることで
も一導電型半導体層2の下端部の裾を抑えることができ
る。つまり、H2SO4:H2O2:H2O=20:25:
45の場合、一導電型半導体層2の下端部は逆導電型半
導体層3の上端部とほぼ同じ幅か若干幅広になるが、H
2SO4:H2O2:H2O=1:25:74にすると、一
導電型半導体層2の下端部は逆導電型半導体層3の上端
部よりも幅狭になる。
導電型半導体層3の上端部より幅狭になって内側になれ
ば、その後の電極形成工程において、島状半導体層2、
3と隣接する島状半導体層2、3との間を通る配線パタ
ーン4に対し、露光時の光の乱反射等が抑えられ、良好
なパターンを形成することができる。このようにしてで
きあがった半導体発光装置では、島状半導体層2、3と
隣接する島状半導体層2、3との間を通る電極配線パタ
ーン4で反射する光の光量を均一化することができる。
2O2/H2O系に限らず、酸においてはH2SO4の代わ
りにHCl(aq)、HF(aq)等でもよい。
状半導体層2、3間を通る例について述べたが、共通電
極5が島状半導体層2、3間を通る場合も同様な作用・
効果が得られる。
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MOC
VD法などで順次積層して形成する。
H3)3Ga)、TEG((C2H5) 3Ga)、アルシン
(AsH3)、TMA((CH3)3Al)、TEA
((C2H5)3Al)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(H2Se)、DMZ((CH3)2Zn)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。
れるように、半導体層2、3を島状にパターニングす
る。その際、例えばH2SO4/H2O2/H2O系のH2O
2比の大きい液を用い、一導電型半導体層2の下端が逆
導電型半導体層3の上端より幅狭になるようにする。
部が露出し、且つ逆導電型半導体層3の上端部が一導電
型半導体層2の下端部よりも幅広に形成されるように、
一導電型半導体層2と逆導電型半導体層3とをエッチン
グする。このエッチングもH 2SO4/H2O2/H2O系
の液を用いたウェットエッチングで行なったり、CCl
2F2ガスを用いたドライエッチングなどで行なう。
(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。
装置によれば、島状半導体層が並ぶ方向の断面におい
て、一導電型半導体層の下端部が逆導電型半導体層の上
端部より幅狭であることから、島状半導体層と隣接する
島状半導体層との間を通る電極配線パターンを正確な形
状に形成でき、もって島状半導体層と隣接する島状半導
体層との間を通る電極配線パターンで反射する光量のば
らつきを極力低減でき、光プリントヘッドに用いた場
合、鮮明な画像を得ることができる。
す島状半導体層の配列方向と交差する方向における断面
図である。
配列方向における断面図である。
分の拡大平面図である。
向と交差する方向における断面図である。
庫における断面図である。
大して示す平面図である。
層、4:個別電極、5:共通電極配線、6:絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項1】 単結晶基板上に島状の一導電型半導体層
と逆導電型半導体層をこの一導電型半導体層の一部が露
出するように積層して設け、この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設け、隣接する一導電
型半導体層または逆導電型半導体層が同じ電極に接続さ
れるように、この島状の一導電型半導体層または逆導電
型半導体層間に電極を接続する配線を設けた半導体発光
装置において、前記島状半導体層が並ぶ方向の断面にお
ける前記一導電型半導体層の下端部が前記逆導電型半導
体層の上端部より幅狭であることを特徴とする半導体発
光装置。 - 【請求項2】 前記一導電型半導体層の一部および逆導
電型半導体層の一部がアルミニウムガリウム砒素層から
成ることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装
置。
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2000
- 2000-02-28 JP JP2000050979A patent/JP4587515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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