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2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
[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
[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
[0006]
Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. In order to form the
[0007]
Since the light from the lower part of the
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]
[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
As the n-
[0013]
As shown in FIG. 1B, the
[0014]
The
[0015]
In this individual electrode, the
[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
[0017]
Subsequently, on the portion of the n-
[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
[0019]
Next, a thin Al-based
[0020]
The thin Al-based
[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
[0022]
The thin Al-based
[0023]
FIG. 2C shows a state in which the thin Al-based
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
[0025]
As described above, the
[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
[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
[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
[0029]
After the
[0030]
Subsequently, as shown in FIG. 4B, a thin Al-based
[0031]
As described above, the
[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
[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
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
Thus, since the
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)
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 .
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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