JP4292651B2 - LED array chip and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真プリンタのプリントヘッドにおいて露光光源として用いられている発光ダイオードアレイチップ(以下、LEDアレイチップと呼ぶ)及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真プリンタの光源に用いられている従来のLEDアレイチップとして、図5の断面図に示す構造のものがある。図5に示す構造の従来のLEDアレイチップの製造方法は、まず、n型GaASP基板12上に拡散マスク13として窒化シリコン(SiN)膜を形成する。拡散マスク13には、フォトリソグラフィとエッチングによるパターニングにより、所望のピッチで配列し且つ開口している複数個の拡散窓13aが設けられる。次に、例えば気相拡散法により、各拡散窓13aを介して不純物を基板中に拡散してp型の拡散領域14を形成する。動作時には、各p型拡散領域14とn型GaASP基板12とのpn接合界面がそれぞれ発光部として機能するが、後述する説明では、便宜上p型拡散領域14を発光部と呼ぶこともある。続いて、拡散領域14上及び拡散マスク13上にアルミニウム(Al)膜を蒸着して、フォトリソグラフィとエッチングによりパターニングを行い、p側の個別電極15を形成する。この個別電極15は、その一端はp型の拡散領域14にオーミック接続され、他端にはワイヤボンディングのための電極パッド(図示せず)が形成されている。そして、基板12の裏面を研磨して、所定の基板厚みにした後、裏面の全面にn側の共通電極16としてAu合金膜を形成して、LEDアレイチップの製造が完了する。この後、例えばダイシングが行われ、個々のLEDアレイチップに切り出される。
【0003】
LEDプリントヘッドにおいては、複数の上記LEDアレイチップを配線基板上に各発光部が直線状になるようにして実装する。さらに、LEDアレイチップの発光動作を制御するためのドライバICを実装する。そして、ドライバICの信号出力端子とLEDアレイチップの個別電極のパッド間でワイヤボンディングが行われ、ドライバIC内の電流出力回路と各LEDが電気的に接続される。
【0004】
ワイヤボンディングは熱と圧力を加えることにより、電極パッド(ボンディングパッド)に金ワイヤを接着する。したがって、LEDアレイチップの電極パッドはワイヤボンディングの衝撃に耐えることができ、また、強力な接続強度を得るために、ある程度の厚みが必要である。従来例では、個別電極15のAl膜は拡散領域14とのオーミック接続部とワイヤボンディング用ボンディングパッド部を含めて均一に1〜2μm程度の厚みで形成されていた。
【0005】
【発明が解決しようとしする課題】
しかしながら、従来のLEDアレイチップでは、個別電極のAl膜を厚く均一に形成していたため、個別電極のパターニングの際に、その形状にばらつきが生じるという問題があった。ここで図6を用いて、個別電極の形状ばらつきが発生する理由について説明する。この図6は、拡散領域14と個別電極15とのオーミック接続部近傍を拡大して示したもので、図6(a)はその断面図、図6(b)はその平面図を示している。図6(b)の平面図では個別電極15を便宜上ハッチングのまま示しているが、当然のことながら、この個別電極15はレジストパターン20の下に位置するものである。
【0006】
以下、図6(a)、(b)を参照して説明する。個別電極15形成のために、まず例えば2μmの厚さのAl膜を基板(ウエハ)12全面に蒸着する。次に、このAl膜の上にレジストをコーティングする。続いて、フォトリソグラフィによりレジストのパターニングを行い、個別電極形成のためのレジストパターン20を得る。この後、Al膜のエッチングが行われ、個別電極15が形成される。このとき、図6(a)に示すように、レジストバターン20に覆われていない部分のAl膜がエッチングされるが、Alのエッチングは等方性であるため、レジストバターン20のエッジEからレジストバターン20の内側もエッチングされる(以降、サイドエッチングという)。サイドエッチングの量sは等方性エッチングの場合、通常、膜厚tと同程度である。したがって、Al膜厚tが厚いほど、サイドエッチング量sは大きくなる。しかも、サイドエッチング量sは一定ではなく、レジストパターン20の密着状態やエッチング液の温度などの条件によってばらつきが生じる。当然、サイドエッチング量sが大きいほど、サイドエッチング量sのばらつきの度合いは大きくなる。図6(b)に示すように、サイドエッチングの量sにより個別電極15の形状と面積が変わる。すなわち、サイドエッチング量sがばらつくことにより、LEDアレイチップ内部およびLEDアレイチップ間で個別電極15の形状のばらつきが生じることとなる。
【0007】
発光部14においては個別電極15の下の部分からの光は外部に放射されないため、個別電極15の形状がばらつくと、各発光部14の発光面積に差が生じ、光量にも影響する。しかも、例えば1200dpiのような高密度のLEDアレイでは発光部14の面積は非常に小さく個別電極15が占める割合が大きいため、僅かな個別電極15の形状ばらつきでも、光量には大きく影響する。従って、このようなLEDアレイチップを多数用いてLEDプリントヘッドを構成した場合、良好な印字品質が得られないという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決し、発光部上の個別電極の形状ばらつきが小さく、発光部を高密度に配列しても、光量ばらつきの小さいLEDアレイチップ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、請求項1の発明によれば、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜を備え、前記層間絶縁膜に所定のピッチで配列され且つ開口された複数の窓に対応する位置であって、前記半導体基板内に形成された第2導電型の不純物からなる複数の第2導電型の拡散領域と、前記層間絶縁膜上及び各拡散領域上に所定のパターンで形成され、ワイヤボンディング接続のためのボンディングパッドと前記各拡散領域のそれぞれを接続する複数の個別電極を備えるLEDアレイチップにおいて、前記個別電極は、複数の層を積層した複合膜であり、前記拡散領域上に形成された個別電極は、前記複合膜の総膜厚は0.5μm以下であり、前記層間絶縁膜上で前記ボンディングパッドまで延在する領域の個別電極の総膜厚は、前記拡散領域上に形成された個別電極の総膜厚より厚いことを特徴とする。
【0009】
また、請求項の発明に係るLEDアレイチップの製造方法によれば、第1導電型の半導体基板上に、所定のピッチで配列され且つ開口された複数の拡散窓を有する拡散マスクを層間絶縁膜の全部若しくは一部として形成する工程と、前記各拡散窓を介して第2導電型の不純物を前記半導体基板に拡散することにより複数の第2導電型の拡散領域を形成する工程と、 前記層間絶縁膜上及び前記各拡散領域上に所定のパターンで形成され、ワイヤボンディング接続のためのボンディングパッドと前記各拡散領域のそれぞれを接続する複数の個別電極を形成する工程を具備し、前記個別電極形成工程は、前記個別電極は、複数の層を積層した複合膜で形成し、前記拡散領域上に形成される前記個別電極は、前記複合膜の総膜厚を0.5μm以下に形成し、前記層間絶縁膜上で前記ボンディングパッドまで延在する領域の個別電極の総膜厚は、前記拡散領域上に形成された個別電極の総膜厚より厚く形成することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るLEDアレイチップ1の要部の構造を示す図であり、図1(a)はその平面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A’線の部分の断面図である。これら図1(a)、(b)を用いて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0012】
図1において、2は第1導電型の半導体基板(なお、ここではn型半導体基板とする)、3は拡散マスク(絶縁膜)、3aは拡散マスク3に開口した拡散窓、4は第2導電型の拡散領域(なお、ここではp型拡散領域とする)、5はp側の個別電極、そして6はn側の共通電極である。
n型半導体基板2は、例えばn型GaAs基板の上にさらにn型GaAsP層をエピタキシャル成長させた基板を用いる。拡散マスク3は例えば窒化アルミ膜(AlN)が用いられ、n型半導体基板2への不純物拡散時には拡散マスクとして、拡散終了後は層間絶縁膜として機能する。拡散マスク3には、フォトリソグラフィとエッチングによるパターニングにより、発光部に対応して所望のピッチで配列し且つ開口している複数個の拡散窓3aが設けられる。この各拡散窓3aを介して、例えば気相拡散法により不純物を基板中に拡散してp型の拡散領域4が形成されている。
【0013】
図1(b)にも示すように、この拡散領域4は拡散窓3aに対応した部分のみならず、横方向拡散により拡散マスク3の下に一部入り込むように形成されている。動作時には、各p型拡散領域4とn型半導体基板2とのpn接合界面がそれぞれ発光部として機能するが、ここでは便宜上p型拡散領域4を発光部と呼ぶこともある。このp型拡散領域4は、n型半導体基板2に一直線に所定のピッチでアレイ状に配列される。
【0014】
個別電極5は例えばアルミニウム(Al)系又は金(Au)系などの電極材料からなり、コンタクト部5a、配線部5b、ワイヤボンディング用のボンディングパッド部5cの各部から構成される。ここでは、個別電極5として、例えばAl系の電極材料をもちいて説明する。このAl系の場合は、後述の製造方法の説明で詳細に説明するように、Al膜の上に酸化防止膜としてニッケル(Ni)膜を薄く積層した複合膜を用いて、個別電極5は形成される。
【0015】
この個別電極において、コンタクト部5aは、p型拡散領域4表面の一部を覆うようにしてp型拡散領域4上に形成されると共にp型拡散領域4の近傍の拡散マスク3上に形成され、p型拡散領域4とオーミック接続される。このp型拡散領域4とのコンタクト部5aは、発光部上の個別電極の形状ばらつきを小さくするために、薄く形成される。その厚みとしては、フォトリソグラフィにおけるパターン合わせ精度±0.5μmに比べてパターン形成のばらつきが無視できるように、コンタクト部5aの膜厚は約0.5μm以下とするのが望ましく、ここでは、例えば約0.2μmとしている。ボンディングパッド部5cは、ワイヤボンディング接続のために形成され、その膜厚はワイヤボンディングのときの衝撃に耐え、強力な接続強度を得るために比較的厚く形成される。Al系の場合、例えば約2μmにする。コンタクト部5aとボンディングパッド部5c間を結ぶ配線部5bは、配線抵抗をpn接合の接合抵抗に比べて十分小さくなる厚さとすることが望ましく、例えばボンディングパッド部5cと同じ約2μmに形成する。すなわち、本実施例においては、個別電極5は、p型拡散領域4とのコンタクト部5aのみが、その他の部分である配線部5b及びボンディングパッド部5cよりも膜厚を薄くした構成となっている。
【0016】
次に、本実施の形態のLEDアレイチップ1の第1の製造方法について図2を参照して、説明する。図2(a)〜(e)では、固相拡散法を用いて、本実施の形態のLEDアレイチップを製造する工程について説明する。
まず、n型半導体基板(n型GaAs基板上にn型GaAsPエピタキシャル成長層を設けた基板)2上に、拡散マスク3形成のために、絶縁膜を成膜する。ここでは、この絶縁膜として、例えば、AlN膜を形成する。このAlN膜はスパッタ法などにより成膜され、膜厚は例えば約0.2μmである。そして、一般的なフォトリソグラフィとエッチングによりバターニングを行い、所望のピッチで開口された拡散窓3aを有する拡散マスク3を形成する。この拡散マスク3は、n型基板2と個別電極5との間の電気的絶縁を図る層間絶縁膜としても機能する。
【0017】
続いて、拡散窓3aから露出するn型半導体基板2の部分及び拡散マスク3の上に、拡散源膜7として例えばp型不純物であるZnを含んだ酸化膜と、アニーリングキャップ8として例えばSiN膜とを、順次積層して成膜する。このZnを含んだ酸化膜からなる拡散源膜7はスパッタ法により成膜され、SiN膜からなるアニーリングキャップ8はCVD法により成膜され、膜厚は例えばそれぞれ約0.1μmである。成膜後、高温アニールを行うことにより、p型不純物であるZnが基板中へ拡散して、n型半導体基板2にp型拡散領域4が形成される。この高温アニールにより、拡散深さ約1μmのp型拡散領域4が形成される。この状態を図2(a)に示す。
【0018】
次に、図2(b)に示すように、拡散マスク3のみを残して、拡散源膜7とアニーリングキャップ膜8をエッチングなどにより全面除去する。ここで、エッチング液は拡散マスク3がエッチングされないもの、例えばフッ酸若しくはバッファードフッ酸を用いる。
【0019】
次に、p側の個別電極5の一部となる膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’を形成する。このAl系導体膜としては、例えば約0.2μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を用いる。以下、この複合膜をAl系導体膜と呼ぶ。この複合膜において、Al膜の上に積層した薄いNi膜は、Al膜を積層する際の下層側のAl膜表面の酸化防止を主たる目的とし、さらに後述する配線部5b及びボンディングパッド部5cの形成予定領域にAl膜を厚付けする際の密着性を良くすることを目的として設けている。
【0020】
この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’は、例えば、一般的なリフトオフ法を用いて形成する。即ち、レジストを全面に被着させた後、フォトリソグラフィにより、少なくともコンタクト部5a形成予定領域とそれに連なる配線部5b形成予定領域の一部とに対応する領域のレジストを除去したレジストパターンを形成した後、全面に、前述のAl系導体膜として、約0.2μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を成膜する。その後、所定の溶剤を用いてレジストを除去することにより、少なくともコンタクト部5a形成予定領域とそれに連なる配線部5b形成予定領域の一部とに対応する領域に個別電極5の一部となる膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’が形成され、対応する拡散領域4とオーミック接続される。この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’において、拡散領域4とオーミック接続される部分及びその近傍が、個別電極5のコンタクト部5aとなる。
【0021】
図3(a)、(b)で示す平面図に、この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’の平面形状の例を示す。図3(a)は、その平面パターンが最終的な個別電極5の平面パターンと同一の形状に個別電極5の一部となるこの膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’を形成した場合を示す。図3(b)は、コンタクト部5a形成予定領域とそれに連なる配線部5b形成予定領域の一部とに対応する領域に個別電極5の一部となる膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’を形成した場合を示す。これら図3(a)、(b)に示す膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’において、符号5aで示した箇所が個別電極5のコンタクト部5aとなる。なお、この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’の形状としては、この他にも種々の形状を取り得る。
【0022】
ここで形成される膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’の膜厚は、約0.22μmと薄いため、形成されるパターン5’の上面と下面の幅の差が小さく、しかもこの薄い導体膜パターン5’は、リフトオフ法を用いて形成されているため、形状のばらつきを小さくできる。その結果、各々の拡散領域4と接続するように形成される各個別電極5のコンタクト部5aは、それぞれ形状のばらつきを小さく抑えて電極幅を精度良く形成できる。
【0023】
このようにして膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’が形成された状態を図2(c)に示す。ここでは、膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’の平面パターン形状としては、図3(a)の平面パターン形状となるように形成した場合で示している。従って、後述する膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”は、この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’における配線部5b形成予定領域上とボンディングパッド部5c形成予定領域上に形成されることになる。なお、膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’として図3(b)に示す平面パターン形状を採用した場合には、後述する配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域に形成される膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”は、配線部5b形成予定領域の一部においてのみ膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’と重なるように形成される。
また、図2(c)では、膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’は便宜的に1層で示しているが、実際は前述のように薄いAl膜の上にさらに薄いNi膜を積層した複合膜からなっている。
【0024】
続いて、図2(d)に示すように、膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’の配線部5b形成予定領域上とワイヤボンディング接続用のボンディングパッド部5c形成予定領域上に膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”を成膜する。この膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”の成膜も、一般的なリフトオフ法を用いて形成する。即ち、レジストを全面に被着させた後、フォトリソグラフィにより、配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域とに対応する領域のレジストを除去したレジストパターンを形成した後、全面に、前述のAl系導体膜として、約1.8μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を成膜する。その後、所定の溶剤を用いてレジストを除去することにより、配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域とに対応する領域に個別電極5の一部となる膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”が形成される。このように膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’上に膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”が形成されて、個別電極5の配線部5bとボンディングパッド部5cになり、その部分の膜厚は薄いAl系導体膜のパターン5’と厚いAl系導体膜のパターン5”の両者を合計した膜厚約2.04μmとなる。
【0025】
このように、個別電極5については、Al系導体膜の成膜とパターニングの工程を2回に分けて行うことにより、膜厚の薄い部分5a(膜厚約0.22μm)と厚い部分5b、5c(膜厚2.04μm)とが形成される。図2(e)にその様子を示す。図2(e)では、便宜的に個別電極5を連続した膜のように示しているが、実際には、前述のように膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’上に膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”が積層された状態となっている。
【0026】
最後に図2(e)に示すように、基板を所定の厚みとするために裏面を研磨して、続いて基板裏面にn側の共通電極6を形成する。ここで、共通電極6は例えば金合金などを蒸着して形成する。このようにして、図1に示す本実施の形態に係るLEDアレイチップ1が完成する。
なお、前述の説明では、上層側の膜厚の厚い導体膜パターン5”として約1.8μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を用いた場合について説明したが、Ni膜は積層の際の被積層側のAl膜表面の酸化防止が主たる目的であるので、この上層側の導体膜パターンである膜厚の厚い導体膜パターン5”としては、Ni膜を設けずに、約1.8μm厚のAl膜だけからなる構成としてもよい。
【0027】
次に、本発明のLEDアレイチップ1の第2の製造方法について説明する。この第2の製造方法において、前述の第1の方法の製造工程と異なるのは、個別電極5の製造工程である図2(c)、(d)の工程のみであり、その他の製造工程である図2(a)、(b)、(e)の各工程は同じであるため、重複する説明は省略する。
【0028】
以下、この第2の方法について、図4(a)、(b)を参照して説明する。これら図4(a)、図4(b)の工程は、前述の第1の方法の図2(c)、図2(d)の工程に対応するものである。このp側の個別電極5を形成するための工程に先だって、予め、前述の第1の方法と同様に、図2(a)、図2(b)の各工程を実施する。
【0029】
図2(a)、(b)の工程により拡散領域4が形成された後、図4(a)に示すように、配線部5b形成予定領域上とワイヤボンディング接続用のボンディングパッド部5c形成予定領域上に膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”を成膜する。この膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”の成膜は、前述の第1の方法で説明した一般的なリフトオフ法を用いて形成する。即ち、レジストを全面に被着させた後、フォトリソグラフィにより、配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域とに対応する領域のレジストを除去したレジストパターンを形成した後、全面に、前述のAl系導体膜として、約1.8μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を成膜する。その後、所定の溶剤を用いてレジストを除去することにより、配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域とに対応する領域に個別電極5の一部となる膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”が形成される。
【0030】
続いて図4(b)に示すように、膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”上及びコンタクト部5a形成予定領域上に膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’を形成する。膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’も、一般的なリフトオフ法を用いて形成する。即ち、レジストを全面に被着させた後、フォトリソグラフィにより、配線部5b形成予定領域とボンディングパッド部5c形成予定領域とに対応して形成された膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”に対応する領域並びにコンタクト部5a形成予定領域に対応する領域のレジストを除去したレジストパターンを形成した後、全面に、前述のAl系導体膜として、約0.2μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を成膜する。その後、所定の溶剤を用いてレジストを除去することにより、膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”上及びコンタクト部5a形成予定領域に膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’が形成される。このようにして、膜厚の薄い(約0.22μm厚)Al系導体膜のパターン5’からなるコンタクト部が拡散領域4上及びその近傍の拡散マスク3上に形成され、拡散領域4とオーミック接続される。また、膜厚の厚いAl系導体膜のパターン5”上に膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’が形成された部分は個別電極5の配線部5bとボンディングパッド部5cになり、その部分の膜厚は薄いAl系導体膜のパターン5’と厚いAl系導体膜のパターン5”の両者を合計した膜厚約2.04μmとなる。なお、この例では、膜厚の厚い導体膜のパターン5”上の全面に膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’を形成する場合について示したが、この膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’は、コンタクト部5aと配線部5bとの電気的導通が良好に行えるように形成されていれば良く、従って、少なくともコンタクト部5a形成予定領域とそれに連なる配線部5b形成予定領域の一部とに対応する領域に個別電極5の一部となる膜厚の薄いAl系導体膜のパターン5’が形成されていればよい。
【0031】
上述のようにして、p型拡散領域4上及びその近傍の拡散マスク3上に形成され、拡散領域と接続され且つ膜厚を薄く形成されたコンタクト部5aと、膜厚を厚く形成された配線部5b及びワイヤボンディング用のボンディングパッド部5cとからなる個別電極5が各拡散領域4に対応して形成される。ここで、拡散領域4に接続される部分であるコンタクト部5aのためにパターン形成される膜厚の薄いAl系導体膜パターン5’の部分の膜厚は、約0.22μmと薄いため、この部分の膜の上面と下面の電極幅の差は小さく形状のばらつきを小さくできる。しかもこの薄い導体膜パターン5’は、リフトオフ法を用いて形成されているため、この点からも形状のばらつきを小さくできる。その結果、各々の拡散領域4と接続するように形成される各個別電極5のコンタクト部5aは、それぞれ形状のばらつきを小さく抑えて精度良く形成できる。この第2の方法による個別電極5の形成についても、第1の方法とは手順が異なるが、Al系導体膜の成膜とパターニングの工程を2回に分けて行うことにより、膜厚の薄い部分5a(膜厚0.22μm)と厚い部分5b、5c(膜厚2.04μm)とを形成することができる。
【0032】
次いで、前述の第1の方法と同様に図2(e)に示す工程で、基板裏面に金合金などからなるn側の共通電極6を形成する。このようにして、図1に示す本実施の形態に係るLEDアレイチップ1が完成する。
なお、前述の説明では、上層側の膜厚の薄い導体膜パターン5’として約0.2μm厚のAl膜と約0.02μm厚のNi膜を順次蒸着して積層した複合膜を用いた場合について説明したが、Ni膜は積層の際の被積層側のAl膜表面の酸化防止が主たる目的であるので、この上層側の導体膜パターンである膜厚の薄い導体膜パターン5’としては、Ni膜を設けずに、約0.2μm厚のAl膜だけからなる構成としてもよい。
【0033】
以上、説明した各製造方法の工程は一例に過ぎず、例えば、拡散終了後、層間絶縁膜として機能する拡散マスク3上にさらに他の絶縁膜を積層して、層間絶縁膜を2層にしても良い。こうすることにより、個別電極5と半導体基板2との間の電気的絶縁をさらに良好なものとすることができる。また、前述の説明では、拡散領域の形成に固相拡散法を用いた場合について説明したが、これに代えて気相拡散法を用いても良い。また、前述の説明では、個別電極をリフトオフ法を用いて形成した場合を示したが、ウェット法を用いて形成することも当然可能である。また、前述の説明では、導体膜としてAl膜、Ni膜を積層して構成されるAl系導体膜を用いた場合について説明したが、これに代えて金(Au)系導体膜を用いることも可能である。この金(Au)系導体膜の場合には、Ti膜、Pt膜、Au膜を積層したTi/Pt/Auの複合膜、或いは、AuGe膜、Ni膜を積層したAuGe/Niの複合膜などが用いられる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のLEDアレイチップ1は、個別電極5の膜厚を、p型拡散領域4と接続する部分及びその近傍の部分であるコンタクト部5aでは薄く、そして、このコンタクト部5a以外の部分である配線部5bとワイヤボンディング接続のためのボンディングパッド部5cでは厚く形成している。
このように、個別電極5はコンタクト部5aでは膜厚を薄く形成したので、この部分の膜の上面と下面の電極幅の差は小さく形状のばらつきを小さくできる。従って、拡散領域4と接続されるコンタクト部5aの電極形状のばらつきを低減することができ、高精度に個別電極5のコンタクト部5aを形成することができる。したがって、発光部を1200dpi(ドット・パー・インチ)以上の高密度に形成しても、発光面積のばらつきを小さくすることができ、光量ばらつきの低減が期待できる。
一方、ワイヤボンディング接続のためのボンディングパッド部5cは膜厚を厚く形成したので、ワイヤボンディング接続の際に、接続時の衝撃に耐え、強力な接合強度を得ることができる。さらに、配線部5bについても膜厚を厚く形成したので、配線抵抗の増加の問題は発生しない。
すなわち、本発明によれば、高密度LEDアレイチップにおいても、高い製造歩留りと、光量ばらつきの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るLEDアレイチップの要部の構造を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るLEDアレイチップの製造工程を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態における膜厚の薄いAl系導体膜パターンの平面形状の例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るLEDアレイチップの個別電極形成工程の他の例を示す図である。
【図5】従来のLEDアレイチップの要部の構造を示す断面図である。
【図6】従来のLEDアレイチップにおける個別電極の形状ばらつきの発生を説明するための図である。
【符号の説明】
1 LEDアレイチップ
2 n型半導体基板
3 拡散マスク
3a 拡散窓
4 p型拡散領域
5 p側個別電極
5a コンタクト部
5b 配線部
5c ボンディングパッド部
5’ 膜厚の薄いAl系導体膜パターン
5” 膜厚の厚いAl系導体膜パターン
6 n側共通電極
7 拡散源膜
8 アニーリングキャップ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting diode array chip (hereinafter referred to as an LED array chip) used as an exposure light source in a print head of an electrophotographic printer, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
As a conventional LED array chip used for a light source of an electrophotographic printer, there is a structure shown in a sectional view of FIG. In the conventional LED array chip manufacturing method having the structure shown in FIG. 5, first, a silicon nitride (SiN) film is formed as a diffusion mask 13 on the n-type GaASP substrate 12. The diffusion mask 13 is provided with a plurality of diffusion windows 13a arranged and opened at a desired pitch by patterning by photolithography and etching. Next, the p-type diffusion region 14 is formed by diffusing impurities into the substrate through the respective diffusion windows 13a, for example, by vapor phase diffusion. During operation, the pn junction interface between each p-type diffusion region 14 and the n-type GaASP substrate 12 functions as a light-emitting unit. However, in the description to be described later, the p-type diffusion region 14 may be referred to as a light-emitting unit for convenience. Subsequently, an aluminum (Al) film is deposited on the diffusion region 14 and the diffusion mask 13 and patterned by photolithography and etching to form the p-side individual electrode 15. One end of the individual electrode 15 is ohmically connected to the p-type diffusion region 14, and an electrode pad (not shown) for wire bonding is formed at the other end. Then, after the back surface of the substrate 12 is polished to a predetermined substrate thickness, an Au alloy film is formed as the n-side common electrode 16 on the entire back surface, thereby completing the manufacture of the LED array chip. Thereafter, for example, dicing is performed, and each LED array chip is cut out.
[0003]
In the LED print head, a plurality of the LED array chips are mounted on a wiring board so that each light emitting portion is linear. Further, a driver IC for controlling the light emission operation of the LED array chip is mounted. Then, wire bonding is performed between the signal output terminal of the driver IC and the pad of the individual electrode of the LED array chip, and the current output circuit in the driver IC and each LED are electrically connected.
[0004]
In wire bonding, a gold wire is bonded to an electrode pad (bonding pad) by applying heat and pressure. Therefore, the electrode pads of the LED array chip can withstand the impact of wire bonding, and a certain degree of thickness is necessary to obtain a strong connection strength. In the conventional example, the Al film of the individual electrode 15 is uniformly formed with a thickness of about 1 to 2 μm including the ohmic connection portion with the diffusion region 14 and the bonding pad portion for wire bonding.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional LED array chip, since the Al film of the individual electrode is formed thick and uniform, there is a problem that the shape of the individual electrode varies when the individual electrode is patterned. Here, the reason why the shape variation of the individual electrodes occurs will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the ohmic connection portion between the diffusion region 14 and the individual electrode 15, FIG. 6A is a sectional view thereof, and FIG. 6B is a plan view thereof. . In the plan view of FIG. 6B, the individual electrodes 15 are shown as hatched for convenience, but the individual electrodes 15 are naturally located under the resist pattern 20.
[0006]
Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. In order to form the individual electrode 15, first, an Al film having a thickness of 2 μm, for example, is deposited on the entire surface of the substrate (wafer) 12. Next, a resist is coated on the Al film. Subsequently, the resist is patterned by photolithography to obtain a resist pattern 20 for forming individual electrodes. Thereafter, the Al film is etched to form the individual electrodes 15. At this time, as shown in FIG. 6A, a portion of the Al film that is not covered by the resist pattern 20 is etched. However, since the etching of Al is isotropic, the resist film 20 is exposed from the edge E of the resist pattern 20. The inside of the pattern 20 is also etched (hereinafter referred to as side etching). In the case of isotropic etching, the amount s of side etching is usually about the same as the film thickness t. Therefore, the side etching amount s increases as the Al film thickness t increases. Moreover, the side etching amount s is not constant and varies depending on conditions such as the adhesion state of the resist pattern 20 and the temperature of the etching solution. Naturally, as the side etching amount s increases, the degree of variation in the side etching amount s increases. As shown in FIG. 6B, the shape and area of the individual electrode 15 vary depending on the side etching amount s. That is, when the side etching amount s varies, the shape of the individual electrode 15 varies within the LED array chip and between the LED array chips.
[0007]
Since the light from the lower part of the individual electrode 15 is not radiated to the outside in the light emitting unit 14, if the shape of the individual electrode 15 varies, a difference occurs in the light emitting area of each light emitting unit 14, which also affects the amount of light. Moreover, in a high-density LED array such as 1200 dpi, for example, the area of the light-emitting portion 14 is very small and the proportion occupied by the individual electrodes 15 is large. Therefore, even a slight variation in the shape of the individual electrodes 15 greatly affects the amount of light. Therefore, when an LED print head is configured using a large number of such LED array chips, there is a problem that good print quality cannot be obtained.
An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an LED array chip in which the variation in the shape of the individual electrodes on the light emitting portion is small and the light amount variation is small even when the light emitting portions are arranged at high density.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor substrate of a first conductivity type and an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate are provided, and arranged on the interlayer insulating film at a predetermined pitch. A plurality of second conductivity type diffusion regions made of impurities of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate, on the interlayer insulating film, and at positions corresponding to the plurality of opened windows. Formed in a predetermined pattern on the diffusion region , Connecting each of the diffusion regions to a bonding pad for wire bonding connection In an LED array chip comprising a plurality of individual electrodes, The individual electrode is a composite film in which a plurality of layers are laminated, The individual electrodes formed on the diffusion region are The above Total film thickness of composite film is 0.5μm or less And the total film thickness of the individual electrodes in the region extending to the bonding pad on the interlayer insulating film is larger than the total film thickness of the individual electrodes formed on the diffusion region It is characterized by that.
[0009]
Claims 2 According to the method for manufacturing an LED array chip of the present invention, a diffusion mask having a plurality of diffusion windows arranged at a predetermined pitch and having a plurality of diffusion windows is formed on the first conductive type semiconductor substrate. Forming a plurality of second conductivity type diffusion regions by diffusing impurities of the second conductivity type into the semiconductor substrate through the respective diffusion windows, and on the interlayer insulating film and Formed in a predetermined pattern on each diffusion region, A bonding pad for wire bonding connection is connected to each diffusion region. A step of forming a plurality of individual electrodes, and the step of forming the individual electrodes includes: The individual electrode is formed of a composite film in which a plurality of layers are laminated, The individual electrode formed on the diffusion region is The above The total film thickness of the composite film is 0.5 μm or less. The total thickness of the individual electrodes in the region extending to the bonding pad on the interlayer insulating film is thicker than the total thickness of the individual electrodes formed on the diffusion region. It is characterized by that.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a main part of an LED array chip 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view thereof, and FIG. It is sectional drawing of the part of -A 'line. The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
[0012]
In FIG. 1, 2 is a first conductivity type semiconductor substrate (here, n-type semiconductor substrate), 3 is a diffusion mask (insulating film), 3a is a diffusion window opened in the diffusion mask 3, and 4 is a second. A conductive diffusion region (here, p-type diffusion region), 5 is a p-side individual electrode, and 6 is an n-side common electrode.
As the n-type semiconductor substrate 2, for example, a substrate obtained by epitaxially growing an n-type GaAsP layer on an n-type GaAs substrate is used. For example, an aluminum nitride film (AlN) is used as the diffusion mask 3 and functions as a diffusion mask when impurities are diffused into the n-type semiconductor substrate 2 and as an interlayer insulating film after the diffusion is completed. The diffusion mask 3 is provided with a plurality of diffusion windows 3a arranged and opened at a desired pitch corresponding to the light emitting portions by patterning by photolithography and etching. Through each diffusion window 3a, a p-type diffusion region 4 is formed by diffusing impurities into the substrate by, for example, a vapor phase diffusion method.
[0013]
As shown in FIG. 1B, the diffusion region 4 is formed not only in a portion corresponding to the diffusion window 3a but also partially entering under the diffusion mask 3 by lateral diffusion. During operation, the pn junction interface between each p-type diffusion region 4 and the n-type semiconductor substrate 2 functions as a light-emitting portion. Here, for convenience, the p-type diffusion region 4 may be referred to as a light-emitting portion. The p-type diffusion regions 4 are arranged in an array at a predetermined pitch on the n-type semiconductor substrate 2 in a straight line.
[0014]
The individual electrode 5 is made of, for example, an electrode material such as aluminum (Al) or gold (Au), and is composed of each part of a contact part 5a, a wiring part 5b, and a bonding pad part 5c for wire bonding. Here, the individual electrode 5 will be described using, for example, an Al-based electrode material. In the case of this Al system, the individual electrode 5 is formed by using a composite film in which a nickel (Ni) film is thinly laminated as an antioxidant film on the Al film, as will be described in detail in the description of the manufacturing method described later. Is done.
[0015]
In this individual electrode, the contact portion 5 a is formed on the p-type diffusion region 4 so as to cover a part of the surface of the p-type diffusion region 4 and on the diffusion mask 3 in the vicinity of the p-type diffusion region 4. And ohmic connection with the p-type diffusion region 4. The contact portion 5a with the p-type diffusion region 4 is formed thin in order to reduce the shape variation of the individual electrodes on the light emitting portion. The thickness of the contact portion 5a is preferably about 0.5 μm or less so that variations in pattern formation can be ignored compared to the pattern alignment accuracy of ± 0.5 μm in photolithography. It is about 0.2 μm. The bonding pad portion 5c is formed for wire bonding connection, and the film thickness thereof is formed relatively thick to withstand an impact during wire bonding and to obtain a strong connection strength. In the case of Al, for example, it is about 2 μm. The wiring part 5b connecting the contact part 5a and the bonding pad part 5c preferably has a wiring resistance that is sufficiently smaller than the junction resistance of the pn junction, and is formed to have a thickness of about 2 μm, for example, the same as the bonding pad part 5c. That is, in this embodiment, the individual electrode 5 has a configuration in which only the contact portion 5a with the p-type diffusion region 4 is thinner than the wiring portion 5b and the bonding pad portion 5c which are other portions. Yes.
[0016]
Next, the 1st manufacturing method of the LED array chip 1 of this Embodiment is demonstrated with reference to FIG. 2A to 2E, a process of manufacturing the LED array chip of the present embodiment using the solid phase diffusion method will be described.
First, an insulating film is formed on an n-type semiconductor substrate 2 (a substrate in which an n-type GaAsP epitaxial growth layer is provided on an n-type GaAs substrate) 2 in order to form a diffusion mask 3. Here, for example, an AlN film is formed as the insulating film. This AlN film is formed by sputtering or the like, and the film thickness is, for example, about 0.2 μm. Then, patterning is performed by general photolithography and etching to form a diffusion mask 3 having diffusion windows 3a opened at a desired pitch. The diffusion mask 3 also functions as an interlayer insulating film that provides electrical insulation between the n-type substrate 2 and the individual electrode 5.
[0017]
Subsequently, on the portion of the n-type semiconductor substrate 2 exposed from the diffusion window 3a and the diffusion mask 3, an oxide film containing, for example, Zn which is a p-type impurity as the diffusion source film 7, and an SiN film as the annealing cap 8, for example. Are sequentially stacked to form a film. The diffusion source film 7 made of an oxide film containing Zn is formed by a sputtering method, and the annealing cap 8 made of a SiN film is formed by a CVD method, and each film thickness is about 0.1 μm, for example. After film formation, high-temperature annealing is performed to diffuse Zn, which is a p-type impurity, into the substrate, and a p-type diffusion region 4 is formed in the n-type semiconductor substrate 2. By this high temperature annealing, a p-type diffusion region 4 having a diffusion depth of about 1 μm is formed. This state is shown in FIG.
[0018]
Next, as shown in FIG. 2B, the entire surface of the diffusion source film 7 and the annealing cap film 8 is removed by etching or the like while leaving only the diffusion mask 3. Here, as the etching solution, a material that does not etch the diffusion mask 3, for example, hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid is used.
[0019]
Next, a thin Al-based conductor film pattern 5 ′ that becomes a part of the p-side individual electrode 5 is formed. As the Al-based conductor film, for example, a composite film in which an Al film having a thickness of about 0.2 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm are sequentially deposited and stacked is used. Hereinafter, this composite film is referred to as an Al-based conductor film. In this composite film, the thin Ni film laminated on the Al film is mainly intended to prevent oxidation of the surface of the Al film on the lower layer side when the Al film is laminated. Further, a wiring portion 5b and a bonding pad portion 5c described later are used. It is provided for the purpose of improving the adhesion when the Al film is thickened in the region to be formed.
[0020]
The thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed by using, for example, a general lift-off method. That is, after a resist is deposited on the entire surface, a resist pattern is formed by removing the resist in a region corresponding to at least a region where the contact portion 5a is to be formed and a part of a region where the wiring portion 5b is to be formed. Thereafter, a composite film in which an Al film having a thickness of about 0.2 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm are sequentially deposited as the Al-based conductor film is formed on the entire surface. Thereafter, by removing the resist using a predetermined solvent, a film thickness that becomes a part of the individual electrode 5 in a region corresponding to at least a region where the contact part 5a is to be formed and a part of the region where the wiring part 5b is to be formed. A thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed and is ohmically connected to the corresponding diffusion region 4. In the thin Al-based conductor film pattern 5 ′, the portion that is in ohmic contact with the diffusion region 4 and the vicinity thereof become the contact portion 5 a of the individual electrode 5.
[0021]
3A and 3B show examples of the planar shape of the thin Al-based conductor film pattern 5 '. FIG. 3A shows a case where the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ whose planar pattern is a part of the individual electrode 5 is formed in the same shape as the planar pattern of the final individual electrode 5. Indicates. FIG. 3B shows a pattern 5 of a thin Al-based conductor film that becomes a part of the individual electrode 5 in a region corresponding to a region where the contact part 5a is to be formed and a part of the region where the wiring part 5b is to be formed. The case where 'is formed is shown. In the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ shown in FIGS. 3A and 3B, the portion indicated by reference numeral 5 a becomes the contact portion 5 a of the individual electrode 5. In addition, as the shape of the thin Al-based conductor film pattern 5 ', various shapes can be used.
[0022]
The thin Al-based conductor film pattern 5 ′ formed here has a thin film thickness of about 0.22 μm, so that the difference in width between the upper surface and the lower surface of the formed pattern 5 ′ is small, and this thin Since the conductor film pattern 5 ′ is formed using the lift-off method, the variation in shape can be reduced. As a result, the contact portions 5a of the individual electrodes 5 formed so as to be connected to the respective diffusion regions 4 can accurately form the electrode width while minimizing variation in shape.
[0023]
FIG. 2C shows a state in which the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed in this way. Here, the planar pattern shape of the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is shown as a planar pattern shape shown in FIG. Therefore, a thick Al-based conductor film pattern 5 ″, which will be described later, is formed on the wiring portion 5b formation planned region and the bonding pad portion 5c formation planned region in the thin Al-based conductor film pattern 5 ′. 3B is adopted as the pattern 5 ′ of the thin Al-based conductor film, the wiring portion 5b formation planned region and the bonding pad portion described later are used. The thick Al-based conductor film pattern 5 ″ formed in the region to be formed 5c is formed so as to overlap the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ only in a part of the region to be formed with the wiring part 5b. Is done.
In FIG. 2 (c), the thin Al-based conductor film pattern 5 'is shown as a single layer for the sake of convenience, but in reality, a thinner Ni film is laminated on the thin Al film as described above. It consists of a composite membrane.
[0024]
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the film thickness is formed on the wiring portion 5b formation planned region of the thin Al-based conductor film pattern 5 'and the bonding pad portion 5c formation planned region for wire bonding connection. A thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is formed. The thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is also formed using a general lift-off method. That is, after a resist is deposited on the entire surface, a resist pattern is formed by removing the resist in the regions corresponding to the wiring portion 5b formation planned region and the bonding pad portion 5c formation planned region by photolithography, As the Al-based conductor film, a composite film is formed by sequentially depositing an Al film having a thickness of about 1.8 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm. Thereafter, the resist is removed by using a predetermined solvent, whereby a thick Al-based conductor that becomes a part of the individual electrode 5 in a region corresponding to the wiring portion 5b formation scheduled region and the bonding pad portion 5c formation scheduled region. A film pattern 5 ″ is formed. Thus, a thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is formed on the thin Al-based conductor film pattern 5 ′. 5b and the bonding pad portion 5c, the thickness of the portion is about 2.04 μm, which is the total thickness of both the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ and the thick Al-based conductor film pattern 5 ″.
[0025]
As described above, the individual electrode 5 is formed by dividing the Al-based conductor film formation and patterning process into two steps, thereby reducing the thin portion 5a (thickness: about 0.22 μm) and the thick portion 5b. 5c (film thickness of 2.04 μm) is formed. This is shown in FIG. In FIG. 2 (e), the individual electrodes 5 are shown as a continuous film for the sake of convenience, but in actuality, as described above, the thickness of the individual electrode 5 is reduced on the thin Al-based conductor film pattern 5 ′. A thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is laminated.
[0026]
Finally, as shown in FIG. 2E, the back surface is polished to make the substrate have a predetermined thickness, and then the n-side common electrode 6 is formed on the back surface of the substrate. Here, the common electrode 6 is formed by evaporating a gold alloy or the like, for example. In this way, the LED array chip 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is completed.
In the above description, a composite film in which an Al film having a thickness of about 1.8 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm are sequentially deposited and laminated is used as the thick conductor film pattern 5 ″ on the upper layer side. However, since the Ni film is mainly intended to prevent the oxidation of the surface of the Al film on the laminated side during lamination, the conductive film pattern 5 ″ having a large film thickness, which is the conductive film pattern on the upper layer side, A configuration including only an Al film having a thickness of about 1.8 μm may be used without providing the Ni film.
[0027]
Next, the 2nd manufacturing method of the LED array chip 1 of this invention is demonstrated. In the second manufacturing method, the manufacturing process of the first method is different from the manufacturing process of the individual electrode 5 only in the processes shown in FIGS. 2A, 2B, and 2E are the same as each other, and thus redundant description is omitted.
[0028]
The second method will be described below with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). These steps of FIGS. 4A and 4B correspond to the steps of FIGS. 2C and 2D of the first method described above. Prior to the step for forming the p-side individual electrode 5, the steps shown in FIGS. 2A and 2B are performed in advance as in the first method described above.
[0029]
After the diffusion region 4 is formed by the steps of FIGS. 2A and 2B, as shown in FIG. 4A, the bonding pad portion 5c for wiring bonding connection and the bonding pad portion 5c for wire bonding connection are scheduled to be formed. A thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is formed on the region. The thick Al-based conductor film pattern 5 ″ is formed by the general method described in the first method. It is formed using a lift-off method. That is, after a resist is deposited on the entire surface, a resist pattern is formed by removing the resist in the regions corresponding to the wiring portion 5b formation planned region and the bonding pad portion 5c formation planned region by photolithography, As the Al-based conductor film, a composite film is formed by sequentially depositing an Al film having a thickness of about 1.8 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm. Thereafter, the resist is removed by using a predetermined solvent, whereby a thick Al-based conductor that becomes a part of the individual electrode 5 in a region corresponding to the wiring portion 5b formation scheduled region and the bonding pad portion 5c formation scheduled region. A film pattern 5 ″ is formed.
[0030]
Subsequently, as shown in FIG. 4B, a thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed on the thick Al-based conductor film pattern 5 ″ and the contact portion 5a formation planned region. The thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is also formed by a general lift-off method, that is, after the resist is deposited on the entire surface, the region where the wiring portion 5b is to be formed and the bonding pad are formed by photolithography. A resist pattern is formed by removing the resist corresponding to the thick Al-based conductor film pattern 5 ″ formed corresponding to the region 5c to be formed and the region corresponding to the contact region 5a to be formed. Thereafter, a composite film in which an Al film having a thickness of about 0.2 μm and a Ni film having a thickness of about 0.02 μm are sequentially deposited as the Al-based conductor film is formed on the entire surface. Thereafter, by removing the resist using a predetermined solvent, a thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed on the thick Al-based conductor film pattern 5 ″ and in the region where the contact portion 5a is to be formed. In this way, a contact portion made of the Al-type conductive film pattern 5 ′ having a small thickness (about 0.22 μm thickness) is formed on the diffusion region 4 and on the diffusion mask 3 in the vicinity thereof. In addition, the portion where the thin Al-based conductor film pattern 5 'is formed on the thick Al-based conductor film pattern 5 "is bonded to the wiring portion 5b of the individual electrode 5. The pad portion 5c has a thickness of about 2.04 μm, which is the total thickness of both the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ and the thick Al-based conductor film pattern 5 ″. , Thick conductor film Although the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed on the entire surface of the wiring 5 ″, the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ is formed on the contact portion 5a and the wiring portion. Therefore, it is sufficient that the electrode 5 is formed so as to be able to be electrically connected to 5b. Therefore, the individual electrode 5 is formed in a region corresponding to at least a region where the contact portion 5a is to be formed and a portion of the region where the wiring portion 5b is to be formed. It is only necessary to form a thin Al-based conductor film pattern 5 ′ to be a part.
[0031]
As described above, the contact portion 5a formed on the p-type diffusion region 4 and the diffusion mask 3 in the vicinity thereof, connected to the diffusion region and formed thin, and the wiring formed thick. An individual electrode 5 including a portion 5 b and a bonding pad portion 5 c for wire bonding is formed corresponding to each diffusion region 4. Here, since the film thickness of the thin Al-based conductor film pattern 5 ′ that is patterned for the contact portion 5a that is a portion connected to the diffusion region 4 is as thin as about 0.22 μm, this The difference in the electrode width between the upper surface and the lower surface of the partial film is small, and variation in shape can be reduced. In addition, since the thin conductor film pattern 5 ′ is formed by using the lift-off method, the variation in shape can be reduced from this point. As a result, the contact portion 5a of each individual electrode 5 formed so as to be connected to each diffusion region 4 can be formed with high accuracy while suppressing variation in shape. Although the procedure for forming the individual electrode 5 by the second method is different from that of the first method, the film formation and patterning steps of the Al-based conductor film are performed in two steps to reduce the film thickness. A portion 5a (film thickness 0.22 μm) and a thick portion 5b, 5c (film thickness 2.04 μm) can be formed.
[0032]
Next, in the same manner as in the first method described above, in the step shown in FIG. 2E, the n-side common electrode 6 made of a gold alloy or the like is formed on the back surface of the substrate. In this way, the LED array chip 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is completed.
In the above description, a composite film obtained by sequentially depositing and laminating an approximately 0.2 μm thick Al film and an approximately 0.02 μm thick Ni film is used as the thin conductive film pattern 5 ′ on the upper layer side. However, since the Ni film is mainly intended to prevent oxidation of the surface of the Al film on the layered side during lamination, the conductive film pattern 5 ′ having a thin film thickness, which is the conductive film pattern on the upper layer side, It is good also as a structure which consists only of about 0.2 micrometer-thick Al film, without providing Ni film.
[0033]
The steps of the manufacturing methods described above are merely examples. For example, after the diffusion is completed, another insulating film is laminated on the diffusion mask 3 functioning as an interlayer insulating film, so that the interlayer insulating film has two layers. Also good. By doing so, the electrical insulation between the individual electrode 5 and the semiconductor substrate 2 can be further improved. In the above description, the case where the solid phase diffusion method is used for forming the diffusion region has been described. However, a vapor phase diffusion method may be used instead. In the above description, the case where the individual electrodes are formed using the lift-off method is shown, but it is naturally possible to form the electrodes using the wet method. In the above description, the case where the Al-based conductor film formed by laminating the Al film and the Ni film is used as the conductor film, but a gold (Au) -based conductor film may be used instead. Is possible. In the case of this gold (Au) based conductor film, a Ti film, a Pt film, a Ti / Pt / Au composite film in which an Au film is laminated, or an AuGe / Ni composite film in which an AuGe film and a Ni film are laminated, etc. Is used.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the LED array chip 1 of the present invention, the film thickness of the individual electrode 5 is thin at the contact portion 5a which is a portion connected to the p-type diffusion region 4 and a portion in the vicinity thereof, and this contact portion. The wiring portion 5b, which is a portion other than 5a, and the bonding pad portion 5c for wire bonding connection are formed thick.
Thus, since the individual electrode 5 is formed thin in the contact portion 5a, the difference in the electrode width between the upper surface and the lower surface of the film in this portion is small, and the variation in shape can be reduced. Therefore, variation in the electrode shape of the contact portion 5a connected to the diffusion region 4 can be reduced, and the contact portion 5a of the individual electrode 5 can be formed with high accuracy. Therefore, even if the light emitting portions are formed at a high density of 1200 dpi (dots per inch) or more, the variation in the light emission area can be reduced, and the variation in the light amount can be expected.
On the other hand, since the bonding pad portion 5c for wire bonding connection is formed with a large film thickness, the wire bonding connection can withstand an impact at the time of connection and obtain a strong bonding strength. Further, since the wiring portion 5b is also formed with a large film thickness, the problem of an increase in wiring resistance does not occur.
That is, according to the present invention, even in a high-density LED array chip, a high production yield and a reduction in light quantity variation can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a main part of an LED array chip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the LED array chip according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a planar shape of a thin Al-based conductor film pattern in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing another example of the individual electrode forming step of the LED array chip according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure of a main part of a conventional LED array chip.
FIG. 6 is a diagram for explaining the occurrence of variation in the shape of individual electrodes in a conventional LED array chip.
[Explanation of symbols]
1 LED array chip
2 n-type semiconductor substrate
3 Diffusion mask
3a Diffusion window
4 p-type diffusion region
5 p-side individual electrode
5a Contact part
5b Wiring part
5c Bonding pad
5 'thin Al conductor film pattern
5 "thick Al-based conductor film pattern
6 n-side common electrode
7 Diffusion source film
8 Annealing cap

Claims (2)

第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜を備え、前記層間絶縁膜に所定のピッチで配列され且つ開口された複数の窓に対応する位置であって、前記半導体基板内に形成された第2導電型の不純物からなる複数の第2導電型の拡散領域と、前記層間絶縁膜上及び各拡散領域上に所定のパターンで形成され、ワイヤボンディング接続のためのボンディングパッドと前記各拡散領域のそれぞれを接続する複数の個別電極を備えるLEDアレイチップにおいて、
前記個別電極は、複数の層を積層した複合膜であり、
前記拡散領域上に形成された個別電極は、前記複合膜の総膜厚は0.5μm以下であり、
前記層間絶縁膜上で前記ボンディングパッドまで延在する領域の個別電極の総膜厚は、前記拡散領域上に形成された個別電極の総膜厚より厚いことを特徴とするLEDアレイチップ。
A first conductivity type semiconductor substrate; and an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, the position corresponding to a plurality of windows arranged and opened in the interlayer insulating film at a predetermined pitch, A plurality of second conductivity type diffusion regions made of impurities of the second conductivity type formed in the semiconductor substrate, and a predetermined pattern formed on the interlayer insulating film and each diffusion region, for wire bonding connection In the LED array chip comprising a plurality of individual electrodes connecting the bonding pad and each of the diffusion regions ,
The individual electrode is a composite film in which a plurality of layers are laminated,
Individual electrodes formed on the diffusion region, the total thickness of the composite film is at 0.5μm or less,
The LED array chip , wherein a total film thickness of the individual electrodes in a region extending to the bonding pad on the interlayer insulating film is larger than a total film thickness of the individual electrodes formed on the diffusion region .
第1導電型の半導体基板上に、所定のピッチで配列され且つ開口された複数の拡散窓を有する拡散マスクを層間絶縁膜の全部若しくは一部として形成する工程と、
前記各拡散窓を介して第2導電型の不純物を前記半導体基板に拡散することにより複数の第2導電型の拡散領域を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上及び前記各拡散領域上に所定のパターンで形成され、ワイヤボンディング接続のためのボンディングパッドと前記各拡散領域のそれぞれを接続する複数の個別電極を形成する工程を具備し、
前記個別電極形成工程は、前記個別電極は、複数の層を積層した複合膜で形成し、前記拡散領域上に形成される前記個別電極は、前記複合膜の総膜厚を0.5μm以下に形成し、前記層間絶縁膜上で前記ボンディングパッドまで延在する領域の個別電極の総膜厚は、前記拡散領域上に形成された個別電極の総膜厚より厚く形成することを特徴とするLEDアレイチップの製造方法。
Forming a diffusion mask having a plurality of diffusion windows arranged and opened at a predetermined pitch on the semiconductor substrate of the first conductivity type as all or part of the interlayer insulating film;
Forming a plurality of second conductivity type diffusion regions by diffusing second conductivity type impurities into the semiconductor substrate through the diffusion windows;
Forming a plurality of individual electrodes that are formed in a predetermined pattern on the interlayer insulating film and on each diffusion region, and connect the bonding pads for wire bonding connection and each of the diffusion regions ;
The individual electrode forming step, the individual electrodes to form a plurality of layers of a composite film formed by stacking, the individual electrode formed on the diffusion region, the total thickness of the composite film to 0.5μm or less The LED is characterized in that the total film thickness of the individual electrodes in the region extending to the bonding pad on the interlayer insulating film is thicker than the total film thickness of the individual electrodes formed on the diffusion region. Array chip manufacturing method.
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