JP4247937B2 - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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【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ないし図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、２１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２２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、２５ｂ）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および２７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。
【０００４】
このような発光ダイオードアレイでは、個別電極２４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。
【０００５】
ところが、この従来の半導体発光装置では逆導電型半導体層２３と個別電極２４とのオーミックコンタクトを取るため、逆導電型半導体層２３の上層のオーミックコンタクト層２３ｃの膜厚を０．２μｍ程度に厚くする必要があった。つまり、オーミックコンタクト層２３が薄いと、オーミック抵抗が増え、駆動電圧Ｖｆを低く抑えることができないからである。この場合オーミックコンタクト層２３ｃの膜厚に応じて発光の吸収が増大し、発光効率の低下をまねくという問題があった。
【０００６】
これを回避するために、図４に示すように、オーミックコンタクト層２３ｃの個別電極２４との接触部分のみが残るように、オーミックコンタクト層２３ｃの他の部分をエッチング除去して発光効率の低下を防止する方法もあるが、パターニングのためのフォトリソ工程が増え工程が煩雑となる。
【０００７】
また、別の回避手段として、オーミックコンタクト層２３ｃを薄くする方法もあるが、オーミックコンタクト層２３ｃの下に半導体不純物を高濃度に含有するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓからなるキャップ層などを設けたりする必要があり、成膜が煩雑になるという問題があった。
【０００８】
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、オーミックコンタクト層で発光が吸収されることによる発光効率の低下の問題を解消した半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、最上部にオーミックコンタクト層を有する半導体層を基板上に形成して島状にパターニングした後に、前記半導体層をコンタクトホールを有する第１の絶縁膜で被覆し、前記オーミックコンタクト層に前記コンタクトホールを介して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、前記オーミックコンタクト層の一部が前記コンタクトホールから露出するように前記電極を形成すると共に、前記電極及び前記第１の絶縁膜をマスクとして、露出した前記オーミックコンタクト層の一部をエッチング除去し、しかる後前記コンタクトホールを第２の絶縁膜で被覆する。
【００１０】
【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および図２は本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図、図３は平面図である。図１は図３中のＡ−Ａ’線断面図、図２は図３中のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１１】
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は共通電極、６および７は絶縁膜である。
【００１２】
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（Ａｌ2 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。
【００１３】
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。
【００１４】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Å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。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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０．１〜１．０μｍ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（ＧａＡｓ）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（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）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１×１０16〜１０17ａｔｏｍｓ／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１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。また、この時電子注入層２ｃのＡｌの組成はｘ＝０．２４〜０．５程度に形成する。バッファ層２ａは基板１と半導体層２、３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。
【００１７】
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３ｂ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０．０１〜０．２μｍ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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やＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
【００２０】
次に、一導電型半導体層２（２ａ、２ｂ）の一端部側の一部を露出させるためにエッチングする。こ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ェットエッチングやＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。
【００２１】
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法で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、パターニングを行ってコンタクトホールＣ1 、Ｃ2 を形成する。
【００２２】
次に、クロムや金を蒸着法やスパッタリング法で成膜し、パターニングして個別電極４と共通電極５を形成する。このときコンタクトホールＣ1 は個別電極４よりも大きくなるように形成し、オーミックコンタクト層３ｃの一部がコンタクトホールＣ1 部分で露出するように形成する。
【００２３】
次に、個別電極４をマスクパターンとしてコンタクトホールＣ1 で露出しているオーミックコンタクト層３ｃをエッチングで除去する。このエッチ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やＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。この場合、窒化シリコン膜から成る絶縁膜６は、エッチングの選択性があることから、オーミックコンタクト層３ｃの露出部をエッチングしても、絶縁膜６がエッチングされることはない。
【００２４】
さらに、このコンタクトホールＣ1 部分に、シランガス（ＳｉＨ4 ）とアンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いたプラズマＣＶＤ法でもう一度窒化シリコンから成る第２の絶縁膜７を形成して完成する。
【００２５】
【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、コンタクトホール部の電極をコンタクトホールよりも小面積に形成するとと共に、この電極をマスクとしてコンタクトホール部のオーミックコタクト層をエッチング除去することから、フォトリソ工程を増やすことなく光の吸収する領域を減少させることができ、半導体発光装置の発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図であり、図３中のＡ−Ａ' 線断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図であり、図３中のＢ−Ｂ' 線断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の半導体発光装置を示す断面図であり、図５中のＡ−Ａ' 線断面図である。
【図５】従来の半導体発光装置を示す平面図である。
【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………第２の絶縁膜
【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ないし図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、２１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２２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、２５ｂ）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および２７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。
【０００４】
このような発光ダイオードアレイでは、個別電極２４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。
【０００５】
ところが、この従来の半導体発光装置では逆導電型半導体層２３と個別電極２４とのオーミックコンタクトを取るため、逆導電型半導体層２３の上層のオーミックコンタクト層２３ｃの膜厚を０．２μｍ程度に厚くする必要があった。つまり、オーミックコンタクト層２３が薄いと、オーミック抵抗が増え、駆動電圧Ｖｆを低く抑えることができないからである。この場合オーミックコンタクト層２３ｃの膜厚に応じて発光の吸収が増大し、発光効率の低下をまねくという問題があった。
【０００６】
これを回避するために、図４に示すように、オーミックコンタクト層２３ｃの個別電極２４との接触部分のみが残るように、オーミックコンタクト層２３ｃの他の部分をエッチング除去して発光効率の低下を防止する方法もあるが、パターニングのためのフォトリソ工程が増え工程が煩雑となる。
【０００７】
また、別の回避手段として、オーミックコンタクト層２３ｃを薄くする方法もあるが、オーミックコンタクト層２３ｃの下に半導体不純物を高濃度に含有するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓからなるキャップ層などを設けたりする必要があり、成膜が煩雑になるという問題があった。
【０００８】
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、オーミックコンタクト層で発光が吸収されることによる発光効率の低下の問題を解消した半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光装置の製造方法では、最上部にオーミックコンタクト層を有する半導体層を基板上に形成して島状にパターニングした後に、前記半導体層をコンタクトホールを有する第１の絶縁膜で被覆し、前記オーミックコンタクト層に前記コンタクトホールを介して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、前記オーミックコンタクト層の一部が前記コンタクトホールから露出するように前記電極を形成すると共に、前記電極及び前記第１の絶縁膜をマスクとして、露出した前記オーミックコンタクト層の一部をエッチング除去し、しかる後前記コンタクトホールを第２の絶縁膜で被覆する。
【００１０】
【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および図２は本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図、図３は平面図である。図１は図３中のＡ−Ａ’線断面図、図２は図３中のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１１】
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は共通電極、６および７は絶縁膜である。
【００１２】
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（Ａｌ2 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。
【００１３】
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。
【００１４】
これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Å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。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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０．１〜１．０μｍ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（ＧａＡｓ）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（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）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１×１０16〜１０17ａｔｏｍｓ／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１×１０16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 程度含有する。また、この時電子注入層２ｃのＡｌの組成はｘ＝０．２４〜０．５程度に形成する。バッファ層２ａは基板１と半導体層２、３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。
【００１７】
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３ｂ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０．０１〜０．２μｍ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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やＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
【００２０】
次に、一導電型半導体層２（２ａ、２ｂ）の一端部側の一部を露出させるためにエッチングする。こ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ェットエッチングやＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。
【００２１】
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法で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、パターニングを行ってコンタクトホールＣ1 、Ｃ2 を形成する。
【００２２】
次に、クロムや金を蒸着法やスパッタリング法で成膜し、パターニングして個別電極４と共通電極５を形成する。このときコンタクトホールＣ1 は個別電極４よりも大きくなるように形成し、オーミックコンタクト層３ｃの一部がコンタクトホールＣ1 部分で露出するように形成する。
【００２３】
次に、個別電極４をマスクパターンとしてコンタクトホールＣ1 で露出しているオーミックコンタクト層３ｃをエッチングで除去する。このエッチ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やＣＣｌ2 Ｆ2 ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。この場合、窒化シリコン膜から成る絶縁膜６は、エッチングの選択性があることから、オーミックコンタクト層３ｃの露出部をエッチングしても、絶縁膜６がエッチングされることはない。
【００２４】
さらに、このコンタクトホールＣ1 部分に、シランガス（ＳｉＨ4 ）とアンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いたプラズマＣＶＤ法でもう一度窒化シリコンから成る第２の絶縁膜７を形成して完成する。
【００２５】
【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、コンタクトホール部の電極をコンタクトホールよりも小面積に形成するとと共に、この電極をマスクとしてコンタクトホール部のオーミックコタクト層をエッチング除去することから、フォトリソ工程を増やすことなく光の吸収する領域を減少させることができ、半導体発光装置の発光効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図であり、図３中のＡ−Ａ' 線断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す断面図であり、図３中のＢ−Ｂ' 線断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置の製造方法の一実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の半導体発光装置を示す断面図であり、図５中のＡ−Ａ' 線断面図である。
【図５】従来の半導体発光装置を示す平面図である。
【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………第２の絶縁膜
Claims (1)
- 最上部にオーミックコンタクト層を有する半導体層を基板上に形成して島状にパターニングした後に、前記半導体層をコンタクトホールを有する第１の絶縁膜で被覆し、前記オーミックコンタクト層に前記コンタクトホールを介して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、
前記オーミックコンタクト層の一部が前記コンタクトホールから露出するように前記電極を形成すると共に、前記電極及び前記第１の絶縁膜をマスクとして、露出した前記オーミックコンタクト層の一部をエッチング除去し、しかる後前記コンタクトホールを第２の絶縁膜で被覆することを特徴とする、半導体発光装置の製造方法。
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| JP8891899A JP4247937B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 半導体発光装置の製造方法 |
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| JP2000286444A JP2000286444A (ja) | 2000-10-13 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100759896B1 (ko) | 2006-06-15 | 2007-09-18 | 삼성전자주식회사 | 적어도 하나의 발광소자가 장착된 백라이트 모듈 및 그제작 방법 |
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1999
- 1999-03-30 JP JP8891899A patent/JP4247937B2/ja not_active Expired - Fee Related
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