JP2857305B2 - Ｌｅｄアレイおよびその製造方法 - Google Patents
Ｌｅｄアレイおよびその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＬＥＤアレイの構造お
よびその製造方法に関する。
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤアレイを構成しているＬＥＤ１ド
ットの構造の従来例を図４に示す。ここでは、ウエハ基
板１０としてｎ型のＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用
い、このウエハ基板１０上に、絶縁膜１２として酸化ア
ルミ膜を設けてある。絶縁膜１２としては、酸化アルミ
膜の代りに、例えば窒化シリコン膜または、酸化アルミ
膜と窒化シリコン膜とを積層した多層膜を設けても良
い。絶縁膜１２には、ウエハ基板１０にｐ型の拡散層１
６を形成するために開口部１４が設けてある。この開口
部１４の領域は、拡散層１６が形成された後は発光部ウ
インドウ２６となる。拡散層１６とウエハ基板１０との
界面にはｐーｎ接合部１８が形成される。尚、拡散層１
６を形成する際に、開口部１４の周囲の絶縁膜１２部分
の下側のウエハ基板１０にも拡散層１６が拡がって形成
される。この絶縁膜１２の下側に形成された拡散層１６
部分を以下、サイド拡散領域２０と称する。また、絶縁
膜１２部分上には、拡散層１６と電気的に接続している
上部電極２２が設けてある。また、ウエハ基板１０の裏
面（絶縁膜を設けた面の裏側の面）には、裏面電極２４
が設けてある。
ットの構造の従来例を図４に示す。ここでは、ウエハ基
板１０としてｎ型のＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用
い、このウエハ基板１０上に、絶縁膜１２として酸化ア
ルミ膜を設けてある。絶縁膜１２としては、酸化アルミ
膜の代りに、例えば窒化シリコン膜または、酸化アルミ
膜と窒化シリコン膜とを積層した多層膜を設けても良
い。絶縁膜１２には、ウエハ基板１０にｐ型の拡散層１
６を形成するために開口部１４が設けてある。この開口
部１４の領域は、拡散層１６が形成された後は発光部ウ
インドウ２６となる。拡散層１６とウエハ基板１０との
界面にはｐーｎ接合部１８が形成される。尚、拡散層１
６を形成する際に、開口部１４の周囲の絶縁膜１２部分
の下側のウエハ基板１０にも拡散層１６が拡がって形成
される。この絶縁膜１２の下側に形成された拡散層１６
部分を以下、サイド拡散領域２０と称する。また、絶縁
膜１２部分上には、拡散層１６と電気的に接続している
上部電極２２が設けてある。また、ウエハ基板１０の裏
面（絶縁膜を設けた面の裏側の面）には、裏面電極２４
が設けてある。
【０００３】サイド拡散領域２０は絶縁膜１２で被覆さ
れているが、この絶縁膜１２を通してもサイド拡散領域
２０のｐ−ｎ接合部１８部分からの光が得られる。従っ
て、従来のＬＥＤアレイでは各ＬＥＤの発光部ウインド
ウ１４およびサイド拡散領域２０の両方から得られる光
を実際に利用している。
れているが、この絶縁膜１２を通してもサイド拡散領域
２０のｐ−ｎ接合部１８部分からの光が得られる。従っ
て、従来のＬＥＤアレイでは各ＬＥＤの発光部ウインド
ウ１４およびサイド拡散領域２０の両方から得られる光
を実際に利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＥＤアレイのＬＥＤにおいては、発光部ウインドウよ
り得られる光の強度（以下、「発光効率」と称する）
が、サイド拡散領域より得られる光の強度よりも小さく
なるという問題点があった。
ＬＥＤアレイのＬＥＤにおいては、発光部ウインドウよ
り得られる光の強度（以下、「発光効率」と称する）
が、サイド拡散領域より得られる光の強度よりも小さく
なるという問題点があった。
【０００５】従来のＬＥＤ１ドットの発光効率の様子を
説明するために、図５に、従来のＬＥＤのニヤフィール
ドパターンとその断面に対応した光強度を表すグラフを
示す。この出願に係る発明者の測定によれば、図５のグ
ラフに示すように、サイド拡散領域から得られる光の強
度を１００とすると、発光部ウインドウより得られる光
の強度は約８０であり、サイド拡散領域に比べて２０％
程度小さくなっている。
説明するために、図５に、従来のＬＥＤのニヤフィール
ドパターンとその断面に対応した光強度を表すグラフを
示す。この出願に係る発明者の測定によれば、図５のグ
ラフに示すように、サイド拡散領域から得られる光の強
度を１００とすると、発光部ウインドウより得られる光
の強度は約８０であり、サイド拡散領域に比べて２０％
程度小さくなっている。
【０００６】これは、発光部ウインドウでは、空気の屈
折率（ｎe ＝１）との差が大きな屈折率（ｎS 〜３．
５）を有する拡散層が露出しているため、発光部ウイン
ドウの界面で光が反射されてしまうためである。
折率（ｎe ＝１）との差が大きな屈折率（ｎS 〜３．
５）を有する拡散層が露出しているため、発光部ウイン
ドウの界面で光が反射されてしまうためである。
【０００７】従って、この発明の目的は、発光部ウイン
ドウの発光効率の良いＬＥＤを以って構成されたＬＥＤ
アレイを提供することにある。
ドウの発光効率の良いＬＥＤを以って構成されたＬＥＤ
アレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、第２導電型の拡散層を設けた第１導電型のウエハ基
板上に、この拡散層上に開口部を有する絶縁膜を具えた
ＬＥＤを以って構成されたＬＥＤアレイにおいて、この
発明のＬＥＤアレイの構成によれば、この拡散層上に、
光の透過率Ｔが極大となる膜厚を有する、第１層目およ
び第２層目の薄膜を順次に積層してなる透明絶縁膜を具
える。第２層目の薄膜は、第１層目の薄膜とは異なる材
料で形成されている。ただし、第１層目の薄膜の屈折率
ｎ 1 および第２層目の薄膜の屈折率ｎ 2 を、第２層目の
薄膜の直上の空気の屈折率ｎ 0 より高く、かつ、拡散層
の屈折率ｎより低くする。
め、第２導電型の拡散層を設けた第１導電型のウエハ基
板上に、この拡散層上に開口部を有する絶縁膜を具えた
ＬＥＤを以って構成されたＬＥＤアレイにおいて、この
発明のＬＥＤアレイの構成によれば、この拡散層上に、
光の透過率Ｔが極大となる膜厚を有する、第１層目およ
び第２層目の薄膜を順次に積層してなる透明絶縁膜を具
える。第２層目の薄膜は、第１層目の薄膜とは異なる材
料で形成されている。ただし、第１層目の薄膜の屈折率
ｎ 1 および第２層目の薄膜の屈折率ｎ 2 を、第２層目の
薄膜の直上の空気の屈折率ｎ 0 より高く、かつ、拡散層
の屈折率ｎより低くする。
【０００９】但し、透過率Ｔは、 Ｔ＝１−ｒ×ｒ＊ と表せる。
【００１０】ここでｒは、透明薄膜全体の反射係数を表
し、
し、
【００１１】
【数１】
【００１２】と表せ、ｒ＊はｒの複素共役である。
【００１３】ここで、δ1 は第１層目の薄膜に入射する
光の位相に対する、第１層目の薄膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜に入射する光の位相に対する、
第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
光の位相に対する、第１層目の薄膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜に入射する光の位相に対する、
第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
【００１４】また、ｒ3 は、空気と第２層目の薄膜との
界面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、第２層目の薄膜と第１層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ 1 −ｎ 2 ）／（ｎ 1 ＋ｎ 2 ） と表せ、 ｒ1 は、第１層目の薄膜と拡散層との界面の反射係数を
表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
界面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、第２層目の薄膜と第１層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ 1 −ｎ 2 ）／（ｎ 1 ＋ｎ 2 ） と表せ、 ｒ1 は、第１層目の薄膜と拡散層との界面の反射係数を
表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
【００１５】ここで、λはＬＥＤの発光波長、ｄ 1 は、
第１層目の薄膜の膜厚、およびｄ 2 は、第２層目の薄膜
の膜厚をそれぞれ表す。
第１層目の薄膜の膜厚、およびｄ 2 は、第２層目の薄膜
の膜厚をそれぞれ表す。
【００１６】
【００１７】また、この発明のＬＥＤアレイの製造方法
によれば、第１導電型のウエハ基板上に絶縁膜を形成
し、この絶縁膜に開口部を形成する工程と、この開口部
を形成したウェハ基板上に、第１層目の薄膜としてリン
シリケートガラス（ＰＳＧ）膜を形成する工程と、この
第１層目の薄膜を介して、開口部からウェハ基板に第２
導電型のドーパントを拡散して、第２導電型の拡散層を
形成する工程と、この第１層目の薄膜上に、光の透過率
Ｔが極大となる膜厚を有して、かつこの第１層目の薄膜
とともに透明絶縁膜を構成する第２層目の薄膜を形成す
る工程とを含む。ただし、第１層目の薄膜の屈折率ｎ 1
及び第２層目の薄膜の屈折率ｎ 2 を、第２層目の薄膜の
直上の空気の屈折率ｎ 0 より高く、かつ、拡散層の屈折
率ｎより低くする。
によれば、第１導電型のウエハ基板上に絶縁膜を形成
し、この絶縁膜に開口部を形成する工程と、この開口部
を形成したウェハ基板上に、第１層目の薄膜としてリン
シリケートガラス（ＰＳＧ）膜を形成する工程と、この
第１層目の薄膜を介して、開口部からウェハ基板に第２
導電型のドーパントを拡散して、第２導電型の拡散層を
形成する工程と、この第１層目の薄膜上に、光の透過率
Ｔが極大となる膜厚を有して、かつこの第１層目の薄膜
とともに透明絶縁膜を構成する第２層目の薄膜を形成す
る工程とを含む。ただし、第１層目の薄膜の屈折率ｎ 1
及び第２層目の薄膜の屈折率ｎ 2 を、第２層目の薄膜の
直上の空気の屈折率ｎ 0 より高く、かつ、拡散層の屈折
率ｎより低くする。
【００１８】但し、透過率Ｔは、 Ｔ＝１−ｒ×ｒ＊ と表せる。
【００１９】ここでｒは、透明薄膜全体の反射係数を表
し、
し、
【００２０】
【数１】
【００２１】と表せ、ｒ＊はｒの複素共役である。
【００２２】ここで、δ1 は第１層目の薄膜に入射する
光の位相に対する、第１層目の薄膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜に入射する光の位相に対する、
第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
光の位相に対する、第１層目の薄膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜に入射する光の位相に対する、
第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
【００２３】また、ｒ3 は、空気と第２層目の薄膜との
界面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、第２層目の薄膜と第１層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ １ −ｎ ２ ）／（ｎ １ ＋ｎ ２ ） と表せ、 ｒ1 は、第１層目の薄膜と拡散層との界面の反射係数を
表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
界面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、第２層目の薄膜と第１層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ １ −ｎ ２ ）／（ｎ １ ＋ｎ ２ ） と表せ、 ｒ1 は、第１層目の薄膜と拡散層との界面の反射係数を
表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
【００２４】ここで、λはＬＥＤの発光波長、ｄ 1 は、
第１層目の薄膜の膜厚、およびｄ 2 は、第２層目の薄膜
の膜厚をそれぞれ表す。
第１層目の薄膜の膜厚、およびｄ 2 は、第２層目の薄膜
の膜厚をそれぞれ表す。
【００２５】
【００２６】
【作用】この発明のＬＥＤアレイおよびその製造方法に
よれば、ＬＥＤの発光部ウインドウに、ＬＥＤ発光波長
に対して透明で、拡散層の屈折率よりもより空気の屈折
率に近い屈折率を有する薄膜からなる透明絶縁膜を設
け、かつ、その薄膜の膜厚を反射率が極小となる厚さと
する。このため、発光部ウインドウにおける発光効率を
サイド拡散領域における発光効率と同程度に向上した、
発光部ウインドウの発光効率の良いＬＥＤアレイを得る
ことができる。
よれば、ＬＥＤの発光部ウインドウに、ＬＥＤ発光波長
に対して透明で、拡散層の屈折率よりもより空気の屈折
率に近い屈折率を有する薄膜からなる透明絶縁膜を設
け、かつ、その薄膜の膜厚を反射率が極小となる厚さと
する。このため、発光部ウインドウにおける発光効率を
サイド拡散領域における発光効率と同程度に向上した、
発光部ウインドウの発光効率の良いＬＥＤアレイを得る
ことができる。
【００２７】また、開口部にＰＳＧ膜を設ければ、拡散
層形成時に、ウエハ基板からの元素のいわゆる抜けを防
ぎ、拡散層表面（拡散層とＰＳＧ膜との界面）を保護す
ることができる。さらに、ＰＳＧ膜を除去せずにそのま
まＰＳＧ膜上に透明絶縁膜を形成するので、拡散層表面
の状態を良好に保つことができる。従って、ＰＳＧ膜
は、反射防止膜としてだけでは無く、拡散層の保護膜と
しての役割も果たしている。
層形成時に、ウエハ基板からの元素のいわゆる抜けを防
ぎ、拡散層表面（拡散層とＰＳＧ膜との界面）を保護す
ることができる。さらに、ＰＳＧ膜を除去せずにそのま
まＰＳＧ膜上に透明絶縁膜を形成するので、拡散層表面
の状態を良好に保つことができる。従って、ＰＳＧ膜
は、反射防止膜としてだけでは無く、拡散層の保護膜と
しての役割も果たしている。
【００２８】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明のＬＥＤア
レイの構造およびその製造方法の実施例について説明す
る。尚、以下に参照する図は、この発明が理解できる程
度に各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的
に示してあるにすぎない。従って、この発明は図示例に
のみ限定されるものでないことは明らかである。また、
以下の実施例ではＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ１ドッ
トに注目して説明する。
レイの構造およびその製造方法の実施例について説明す
る。尚、以下に参照する図は、この発明が理解できる程
度に各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的
に示してあるにすぎない。従って、この発明は図示例に
のみ限定されるものでないことは明らかである。また、
以下の実施例ではＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ１ドッ
トに注目して説明する。
【００２９】第１実施例 第１実施例では、図１を参照して、この発明のＬＥＤア
レイの実施例について説明する。図１は、ＬＥＤアレイ
を構成するＬＥＤ１ドットのこの略図であり、上側に平
面パターンを示し、下側にこの平面パターンのＡ−Ａに
沿った断面図を示している。
レイの実施例について説明する。図１は、ＬＥＤアレイ
を構成するＬＥＤ１ドットのこの略図であり、上側に平
面パターンを示し、下側にこの平面パターンのＡ−Ａに
沿った断面図を示している。
【００３０】第１実施例のＬＥＤアレイは、ｐ型の拡散
層１６を設けたｎ型のウエハ基板１０としてのＧａＡｓ
Ｐ基板上に、この拡散層１６上に開口部１４を有する絶
縁膜１２を具えたＬＥＤを以って構成されている。
層１６を設けたｎ型のウエハ基板１０としてのＧａＡｓ
Ｐ基板上に、この拡散層１６上に開口部１４を有する絶
縁膜１２を具えたＬＥＤを以って構成されている。
【００３１】開口部１４からドーパントを拡散する際
に、開口部１４の周囲の絶縁膜１２部分の下側にもドー
パントが拡散する。このため、開口部１４の直下のｐ−
ｎ接合部１８だけでなく、絶縁膜の下側にも斜めのｐ−
ｎ接合部１８が形成されている。尚、絶縁膜１２の材料
は、Ａｌ2 Ｏ3 膜、ＳｉＮ膜または、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＳ
ｉＮ膜との積層膜を以って構成しても良い。ここでは、
後述する透明絶縁膜３０を積層した場合にもサイド拡散
領域の光の透過率が高くなるように、絶縁膜１２の膜厚
を２０００〜２５００Ａ°とするのが好適である。ま
た、開口部１４はＬＥＤの発光部ウインドウ２６とな
る。
に、開口部１４の周囲の絶縁膜１２部分の下側にもドー
パントが拡散する。このため、開口部１４の直下のｐ−
ｎ接合部１８だけでなく、絶縁膜の下側にも斜めのｐ−
ｎ接合部１８が形成されている。尚、絶縁膜１２の材料
は、Ａｌ2 Ｏ3 膜、ＳｉＮ膜または、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＳ
ｉＮ膜との積層膜を以って構成しても良い。ここでは、
後述する透明絶縁膜３０を積層した場合にもサイド拡散
領域の光の透過率が高くなるように、絶縁膜１２の膜厚
を２０００〜２５００Ａ°とするのが好適である。ま
た、開口部１４はＬＥＤの発光部ウインドウ２６とな
る。
【００３２】そして、拡散層上には、光の透過率Ｔが極
大となる膜厚を有する、第１層目および第２層目の薄膜
を順次積層した透明絶縁膜として、第１実施例では、発
光部ウインドウ１４の拡散層１６上に透明絶縁膜３０と
して、ＰＳＧ膜３２とＡｌ2Ｏ3 膜３４が順次に設けて
ある。
大となる膜厚を有する、第１層目および第２層目の薄膜
を順次積層した透明絶縁膜として、第１実施例では、発
光部ウインドウ１４の拡散層１６上に透明絶縁膜３０と
して、ＰＳＧ膜３２とＡｌ2Ｏ3 膜３４が順次に設けて
ある。
【００３３】但し、透過率Ｔは、 Ｔ＝１−ｒ×ｒ＊ と表せる。
【００３４】ここでｒは、透明薄膜全体の反射係数を表
し、
し、
【００３５】
【数１】
【００３６】と表せ、ｒ＊はｒの複素共役である。
【００３７】ここで、δ1 は第１層目の薄膜としてのＰ
ＳＧ膜に入射する光の位相に対する、ＰＳＧ膜から出射
する光の位相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜としてのＡｌ2 Ｏ3 膜に入射す
る光の位相に対する、Ａｌ2 Ｏ3 膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
ＳＧ膜に入射する光の位相に対する、ＰＳＧ膜から出射
する光の位相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、第２層目の薄膜としてのＡｌ2 Ｏ3 膜に入射す
る光の位相に対する、Ａｌ2 Ｏ3 膜から出射する光の位
相のずれを表し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。
【００３８】また、ｒ3 は、空気とＡｌ2 Ｏ3 膜との界
面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＰＳＧ膜との界面での反射係数
を表し、 ｒ2 ＝（ｎ 1 −ｎ 2 ）／（ｎ 1 ＋ｎ 2 ） と表せ、 ｒ1 は、ＰＳＧ膜と拡散層との界面の反射係数を表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
面での反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＰＳＧ膜との界面での反射係数
を表し、 ｒ2 ＝（ｎ 1 −ｎ 2 ）／（ｎ 1 ＋ｎ 2 ） と表せ、 ｒ1 は、ＰＳＧ膜と拡散層との界面の反射係数を表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。
【００３９】但し、λはＬＥＤの発光波長、ｎは拡散層
の屈折率、ｎ1 およびｄ1 は、拡散層の直上の第１層目
の薄膜の屈折率および膜厚、ｎ2 およびｄ2 は、第１層
目の薄膜の直上の第２層目の薄膜の屈折率および膜厚、
ｎ0 は、第２層目の薄膜の直上の空気の屈折率をそれぞ
れ表す。
の屈折率、ｎ1 およびｄ1 は、拡散層の直上の第１層目
の薄膜の屈折率および膜厚、ｎ2 およびｄ2 は、第１層
目の薄膜の直上の第２層目の薄膜の屈折率および膜厚、
ｎ0 は、第２層目の薄膜の直上の空気の屈折率をそれぞ
れ表す。
【００４０】この実施例では、発光波長をλ＝７４０ｎ
ｍとし、空気の屈折率をｎ0 ＝１とし、Ａｌ2 Ｏ3 膜３
４の屈折をｎ2 ＝１．６とし、ＰＳＧ膜３２の屈折率を
ｎ1＝１．４とし、ＧａＡｓＰ基板１０に設けた拡散層
の屈折率をｎ＝３．５として、透過率Ｔが極大となる膜
厚ｄ1 およびｄ2 の一例を算出する。この実施例では、
先ず、ＰＳＧ膜を介してドーパントを拡散して拡散層を
形成することを考慮して、ＰＳＧ膜３２の膜厚をｄ1 ＝
２００Ａ°とし、このときに透過率が極大となる膜厚と
して、Ａｌ2 Ｏ3 膜３４の膜厚をｄ2 ＝１０００Ａ°と
する。
ｍとし、空気の屈折率をｎ0 ＝１とし、Ａｌ2 Ｏ3 膜３
４の屈折をｎ2 ＝１．６とし、ＰＳＧ膜３２の屈折率を
ｎ1＝１．４とし、ＧａＡｓＰ基板１０に設けた拡散層
の屈折率をｎ＝３．５として、透過率Ｔが極大となる膜
厚ｄ1 およびｄ2 の一例を算出する。この実施例では、
先ず、ＰＳＧ膜を介してドーパントを拡散して拡散層を
形成することを考慮して、ＰＳＧ膜３２の膜厚をｄ1 ＝
２００Ａ°とし、このときに透過率が極大となる膜厚と
して、Ａｌ2 Ｏ3 膜３４の膜厚をｄ2 ＝１０００Ａ°と
する。
【００４１】第２実施例 第２実施例では、図２を参照して、この発明のＬＥＤア
レイの製造方法の実施例について説明する。この実施例
では、絶縁膜として、Ａｌ2 Ｏ3 膜を１層形成する場合
について説明する。図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明
のＬＥＤアレイの製造方法の実施例の説明に供する工程
図である。
レイの製造方法の実施例について説明する。この実施例
では、絶縁膜として、Ａｌ2 Ｏ3 膜を１層形成する場合
について説明する。図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明
のＬＥＤアレイの製造方法の実施例の説明に供する工程
図である。
【００４２】この実施例では、先ず、従来周知の標準的
な有機溶媒と酸とによる表面処理を施されたｎ型のＧａ
ＡｓＰ基板１０をウエハ基板１０として用意する。次
に、このウエハ基板１０上に、絶縁膜１２として厚さ２
０００Ａ°（Ａ°はオングストロームを表す）のＡｌ2
Ｏ3 膜をスパッタ法を用いて形成する。次に、フォトリ
ソグラフィにより、絶縁膜１２の開口部１４を形成す
る。この開口部１４は後にＬＥＤの発光部ウインドウ２
６となる。（図２の（Ａ））。
な有機溶媒と酸とによる表面処理を施されたｎ型のＧａ
ＡｓＰ基板１０をウエハ基板１０として用意する。次
に、このウエハ基板１０上に、絶縁膜１２として厚さ２
０００Ａ°（Ａ°はオングストロームを表す）のＡｌ2
Ｏ3 膜をスパッタ法を用いて形成する。次に、フォトリ
ソグラフィにより、絶縁膜１２の開口部１４を形成す
る。この開口部１４は後にＬＥＤの発光部ウインドウ２
６となる。（図２の（Ａ））。
【００４３】次に、開口部１４形成後、開口部１４およ
び絶縁膜１２上に、第１実施例と同じ厚さｄ1 ＝２００
Ａ°のＰＳＧ膜３２をＣＶＤ法を用いて形成する。次
に、ＰＳＧ膜３２を介して、例えば封管法により、ｐ型
のドーパントとして例えばＺｎを開口部１４からウエハ
基板１０に拡散して、拡散層１６を形成する。ここで
は、拡散層１６の深さが５〜７μｍとなるように、拡散
条件（温度および時間）を設定する。拡散条件は従来周
知の条件で良く、例えば拡散温度は７５０℃以上が好適
である。尚、ＰＳＧ膜３２は、拡散層１６の表面の保護
膜としての役割も果たしている（図２の（Ｂ））。
び絶縁膜１２上に、第１実施例と同じ厚さｄ1 ＝２００
Ａ°のＰＳＧ膜３２をＣＶＤ法を用いて形成する。次
に、ＰＳＧ膜３２を介して、例えば封管法により、ｐ型
のドーパントとして例えばＺｎを開口部１４からウエハ
基板１０に拡散して、拡散層１６を形成する。ここで
は、拡散層１６の深さが５〜７μｍとなるように、拡散
条件（温度および時間）を設定する。拡散条件は従来周
知の条件で良く、例えば拡散温度は７５０℃以上が好適
である。尚、ＰＳＧ膜３２は、拡散層１６の表面の保護
膜としての役割も果たしている（図２の（Ｂ））。
【００４４】次に、拡散層１６を形成した後、ＰＳＧ膜
３２上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜３４をスパッタ法を用いて形成
する。このＡｌ2 Ｏ3 膜３４の膜厚は、第１実施例と同
じ厚さｄ2 ＝１０００Ａ°とする。このＰＳＧ膜３２お
よびＡｌ2 Ｏ3 膜３４を以って透明絶縁膜３０を構成す
る（図２の（Ｃ））。
３２上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜３４をスパッタ法を用いて形成
する。このＡｌ2 Ｏ3 膜３４の膜厚は、第１実施例と同
じ厚さｄ2 ＝１０００Ａ°とする。このＰＳＧ膜３２お
よびＡｌ2 Ｏ3 膜３４を以って透明絶縁膜３０を構成す
る（図２の（Ｃ））。
【００４５】次に、拡散層１６と電気的に接続した上部
電極２２を形成するため、先ず、透明絶縁膜３０を貫通
して拡散層１６に達するコンタクトホール３６をフォト
リソグラフィにより形成する。このコンタクトホール３
６の大きさは電流密度に適した大きさとし、例えば９×
９μｍとすると良い。次に、コンタクトホール３６に露
出した拡散層１６の表面をバッファードフッ酸を用いて
表面処理する。次に、コンタクトホール３６および透明
絶縁膜３０上全面に、上部電極２２となるアルミ（Ａ
ｌ）膜（図示せず）をＥＢ（電子ビーム）蒸着法により
形成する。Ａｌ膜の膜厚は２．５μｍとする。尚、Ａｌ
膜蒸着時の基板温度は５０℃以下に保持することが望ま
しい。次に、このＡｌ膜をホトリソグラフィによりパタ
ーン形成して上部電極２２を形成する。また、ウエハ基
板１０の裏面（上部電極を形成した面の裏側の面）に、
ＡｕＧｅＮｉ膜およびＡｕ膜を順次に蒸着して裏面電極
２４を形成する。このようにして、第１実施例の図１に
示した構造と同様のＬＥＤアレイを製造することができ
る。
電極２２を形成するため、先ず、透明絶縁膜３０を貫通
して拡散層１６に達するコンタクトホール３６をフォト
リソグラフィにより形成する。このコンタクトホール３
６の大きさは電流密度に適した大きさとし、例えば９×
９μｍとすると良い。次に、コンタクトホール３６に露
出した拡散層１６の表面をバッファードフッ酸を用いて
表面処理する。次に、コンタクトホール３６および透明
絶縁膜３０上全面に、上部電極２２となるアルミ（Ａ
ｌ）膜（図示せず）をＥＢ（電子ビーム）蒸着法により
形成する。Ａｌ膜の膜厚は２．５μｍとする。尚、Ａｌ
膜蒸着時の基板温度は５０℃以下に保持することが望ま
しい。次に、このＡｌ膜をホトリソグラフィによりパタ
ーン形成して上部電極２２を形成する。また、ウエハ基
板１０の裏面（上部電極を形成した面の裏側の面）に、
ＡｕＧｅＮｉ膜およびＡｕ膜を順次に蒸着して裏面電極
２４を形成する。このようにして、第１実施例の図１に
示した構造と同様のＬＥＤアレイを製造することができ
る。
【００４６】次に、図３を参照して、第２実施例で製造
したＬＥＤアレイの発光効率ついて説明する。図３の上
側部分はＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ１ドットの平面
パターンを示し、図３の下側部分は、このパターンのＢ
−Ｂにおける断面に沿って測定した光の強度分布のグラ
フを示している。このグラフの横軸は、図３の上側部分
のＢ−Ｂに沿った位置を示し、縦軸は、光の強度を相対
的に示している。グラフ中の実線Ｉは、第２実施例で製
造したＬＥＤの光強度分布を表し、破線IIは、従来例の
ＬＥＤの光強度分布を比較のため重ねて示したものであ
る。実線Ｉから、実施例のＬＥＤアレイでは、発光部ウ
インドウにおいてサイド拡散領域と同等の発光効率が得
られることがわかる。尚、グラフでは、第２実施例およ
び従来例のＬＥＤのサイド拡散領域の光強度をいずれも
１００として示している。
したＬＥＤアレイの発光効率ついて説明する。図３の上
側部分はＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ１ドットの平面
パターンを示し、図３の下側部分は、このパターンのＢ
−Ｂにおける断面に沿って測定した光の強度分布のグラ
フを示している。このグラフの横軸は、図３の上側部分
のＢ−Ｂに沿った位置を示し、縦軸は、光の強度を相対
的に示している。グラフ中の実線Ｉは、第２実施例で製
造したＬＥＤの光強度分布を表し、破線IIは、従来例の
ＬＥＤの光強度分布を比較のため重ねて示したものであ
る。実線Ｉから、実施例のＬＥＤアレイでは、発光部ウ
インドウにおいてサイド拡散領域と同等の発光効率が得
られることがわかる。尚、グラフでは、第２実施例およ
び従来例のＬＥＤのサイド拡散領域の光強度をいずれも
１００として示している。
【００４７】上述した実施例では、この発明を特定の材
料を使用し、また、特定の条件で構成した例について説
明したが、この発明では、多くの変更および変形を行う
ことができる。例えば、上述した実施例では第１導電型
をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、この発明では、第
１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても良い。
料を使用し、また、特定の条件で構成した例について説
明したが、この発明では、多くの変更および変形を行う
ことができる。例えば、上述した実施例では第１導電型
をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、この発明では、第
１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても良い。
【００４８】
【００４９】また、上述した実施例では、発光部ウイン
ドウに設けた透明絶縁膜の各薄膜の膜厚を、透過率が極
大になる膜厚としたが、薄膜の膜厚は、透過率が極大値
の７０％程度になるまでの幅を持たせても実用上差し支
えない。例えば、ＰＳＧ膜の膜厚を１００〜２００Ａ
°、その上のＡｌ2 Ｏ3 膜の膜厚を１５００〜２５００
Ａ°の範囲とすることも可能である。
ドウに設けた透明絶縁膜の各薄膜の膜厚を、透過率が極
大になる膜厚としたが、薄膜の膜厚は、透過率が極大値
の７０％程度になるまでの幅を持たせても実用上差し支
えない。例えば、ＰＳＧ膜の膜厚を１００〜２００Ａ
°、その上のＡｌ2 Ｏ3 膜の膜厚を１５００〜２５００
Ａ°の範囲とすることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】このように、この発明のＬＥＤアレイお
よびその製造方法によれば、ＬＥＤの発光部ウインドウ
に、ＬＥＤ発光波長に対して透明で、拡散層の屈折率よ
りもより空気の屈折率に近い屈折率を有する薄膜からな
る透明絶縁膜を設け、かつ、その薄膜の膜厚を反射率が
極小となる厚さとする。このため、拡散層を露出させた
場合よりも反射率を小さくすることができ、さらに、透
明絶縁膜の膜厚を透過率が極大となる膜厚としたので、
発光部ウインドウにおける光の透過率を向上させること
ができる。その結果、発光部ウインドウより得られる光
の強度（発光効率）をサイド拡散領域より得られる光の
強度と同程度まで向上させることができる。従って、Ｌ
ＥＤアレイの全体の光の強度を向上させることができ
る。
よびその製造方法によれば、ＬＥＤの発光部ウインドウ
に、ＬＥＤ発光波長に対して透明で、拡散層の屈折率よ
りもより空気の屈折率に近い屈折率を有する薄膜からな
る透明絶縁膜を設け、かつ、その薄膜の膜厚を反射率が
極小となる厚さとする。このため、拡散層を露出させた
場合よりも反射率を小さくすることができ、さらに、透
明絶縁膜の膜厚を透過率が極大となる膜厚としたので、
発光部ウインドウにおける光の透過率を向上させること
ができる。その結果、発光部ウインドウより得られる光
の強度（発光効率）をサイド拡散領域より得られる光の
強度と同程度まで向上させることができる。従って、Ｌ
ＥＤアレイの全体の光の強度を向上させることができ
る。
【００５１】また、開口部にＰＳＧ膜を形成してから拡
散層を形成すれば、拡散層形成時に、拡散層の表面を保
護し、良好な状態を保つことができる。
散層を形成すれば、拡散層形成時に、拡散層の表面を保
護し、良好な状態を保つことができる。
【図１】第１実施例のＬＥＤの構造の概略図である。
【図２】第２実施例のＬＥＤの製造工程図である。
【図３】この発明のＬＥＤの平面パターンおよび光強度
分布のグラフである。
分布のグラフである。
【図４】従来のＬＥＤの構造の概略図である。
【図５】従来のＬＥＤの平面パターンおよび光強度分布
のグラフである。
のグラフである。
１０：ウエハ基板 １２：絶縁膜 １４：開口部 １６：拡散層 １８：ｐ−ｎ接合面 ２０：サイド拡散領域 ２２：上部電極 ２４：裏面電極 ２６：発光部ウインドウ ３０：透明絶縁膜 ３２：ＰＳＧ膜 ３４：Ａｌ2 Ｏ3 膜 ３６：コンタクトホール
フロントページの続き (72)発明者 谷中 真澄 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−56967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−140559（ＪＰ，Ａ) 「光工学ハンドブック」，初版，株式 会社朝倉書店，1986年２月，ｐ．160− 163 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (2)
- 【請求項１】 第２導電型の拡散層を設けた第１導電型
のウエハ基板上に、該拡散層上に開口部を有する絶縁膜
を具えたＬＥＤを以って構成されたＬＥＤアレイにおい
て、 前記拡散層上に、光の透過率Ｔが極大となる膜厚を有す
る、第１層目および第２層目の薄膜を順次に積層してな
る透明絶縁膜を具え、該第２層目の薄膜は、該第１層目の薄膜とは異なる材料
で形成されており、 該第１層目の薄膜の屈折率ｎ 1 および該第２層目の薄膜
の屈折率ｎ 2 を、該第２層目の薄膜の直上の空気の屈折
率ｎ 0 より高く、かつ、前記拡散層の屈折率ｎより低く
した ことを特徴とするＬＥＤアレイ。但し、前記透過率
Ｔは、 Ｔ＝１−ｒ×ｒ＊ と表せる。ここでｒは、前記透明薄膜全体の反射係数を
表し 【数１】 と表せ、ｒ＊はｒの複素共役である。ここで、δ1 は前
記第１層目の薄膜に入射する光の位相に対する、該第１
層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、前記第２層目の薄膜に入射する光の位相に対す
る、該第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表
し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。 また、ｒ3 は、空気と前記第２層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、前記第２層目の薄膜と前記第１層目の薄膜との
界面での反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ １ −ｎ ２ ）／（ｎ １ ＋ｎ ２ ） と表せ、 ｒ1 は、前記第１層目の薄膜と前記拡散層との界面の反
射係数を表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。ここで、λは前記ＬＥＤの発光波長、ｄ 1
は、前記第１層目の薄膜の膜厚、およびｄ 2 は、前記第
２層目の薄膜の膜厚をそれぞれ表す。 - 【請求項２】 第１導電型のウエハ基板上に絶縁膜を形
成し、該絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を形成した前記ウェハ基板上に、第１層目の
薄膜としてリンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜を形成す
る工程と、 前記第１層目の薄膜を介して、前記 開口部から前記ウェ
ハ基板に第２導電型のドーパントを拡散して、第２導電
型の拡散層を形成する工程と、前記第１層目の薄膜上に、光の透過率Ｔが極大となる膜
厚を有して、かつ該第１層目の薄膜とともに透明絶縁膜
を構成する第２層目の薄膜を形成する工程とを含み、 該第１層目の薄膜の屈折率ｎ 1 および該第２層目の薄膜
の屈折率ｎ 2 を、該第２層目の薄膜の直上の空気の屈折
率ｎ 0 より高く、かつ、前記拡散層の屈折率ｎより低く
した ことを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法。但し、
前記透過率Ｔは、 Ｔ＝１−ｒ×ｒ＊ と表せる。ここでｒは、前記透明薄膜全体の反射係数を
表し、 【数１】 と表せ、ｒ＊はｒの複素共役である。ここで、δ1 は前
記第１層目の薄膜に入射する光の位相に対する、該第１
層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表し、 δ1 ＝４πｎ1 ｄ1 ／λと表せ、 δ2 は、前記第２層目の薄膜に入射する光の位相に対す
る、該第２層目の薄膜から出射する光の位相のずれを表
し、 δ2 ＝４πｎ2 ｄ2 ／λと表せる。 また、ｒ3 は、空気と前記第２層目の薄膜との界面での
反射係数を表し、 ｒ3 ＝（ｎ2 −ｎ0 ）／（ｎ2 ＋ｎ0 ） と表せ、 ｒ2 は、前記第２層目の薄膜と前記第１層目の薄膜との
界面での反射係数を表し、 ｒ2 ＝（ｎ １ −ｎ ２ ）／（ｎ １ ＋ｎ ２ ） と表せ、 ｒ1 は、前記第１層目の薄膜と前記拡散層との界面の反
射係数を表し、 ｒ1 ＝（ｎ−ｎ1 ）／（ｎ＋ｎ1 ） と表せる。ここで、λは前記ＬＥＤの発光波長、ｄ 1
は、前記第１層目の薄膜の膜厚、ｄ 2 は、前記第２層目
の薄膜の膜厚をそれぞれ表す。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26280393A JP2857305B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ｌｅｄアレイおよびその製造方法 |
| US08/326,499 US5530268A (en) | 1993-10-20 | 1994-10-20 | Light-emitting diode array with anti-reflection coating providing reduced internal reflection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26280393A JP2857305B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ｌｅｄアレイおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122780A JPH07122780A (ja) | 1995-05-12 |
| JP2857305B2 true JP2857305B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=17380831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26280393A Expired - Lifetime JP2857305B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Ｌｅｄアレイおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5530268A (ja) |
| JP (1) | JP2857305B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3157690B2 (ja) * | 1995-01-19 | 2001-04-16 | 沖電気工業株式会社 | ｐｎ接合素子の製造方法 |
| US5821567A (en) * | 1995-12-13 | 1998-10-13 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | High-resolution light-sensing and light-emitting diode array |
| US5955747A (en) * | 1996-07-25 | 1999-09-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | High-density light-emitting-diode array utilizing a plurality of isolation channels |
| JPH111027A (ja) * | 1997-04-14 | 1999-01-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | Ｌｅｄアレイおよびプリントヘッドならびに電子写真プリンタ |
| US6562644B2 (en) * | 2000-08-08 | 2003-05-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor substrate, method of manufacturing the semiconductor substrate, semiconductor device and pattern forming method |
| KR100494557B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2005-06-13 | 한국전자통신연구원 | 고굴절률 덮개층을 가지는 고효율 발광소자 |
| US7989825B2 (en) * | 2003-06-26 | 2011-08-02 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Lens-attached light-emitting element and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5312288A (en) * | 1976-07-21 | 1978-02-03 | Hitachi Ltd | Light emitting semiconductor device |
| US4638334A (en) * | 1985-04-03 | 1987-01-20 | Xerox Corporation | Electro-optic line printer with super luminescent LED source |
| JPS6447082A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-21 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light-emitting element |
| JPH01150559A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-13 | Nec Corp | 記録ヘッド |
| US5077587A (en) * | 1990-10-09 | 1991-12-31 | Eastman Kodak Company | Light-emitting diode with anti-reflection layer optimization |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP26280393A patent/JP2857305B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-20 US US08/326,499 patent/US5530268A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「光工学ハンドブック」，初版，株式会社朝倉書店，１９８６年２月，ｐ．１６０−１６３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122780A (ja) | 1995-05-12 |
| US5530268A (en) | 1996-06-25 |
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