JPH06310755A - Ledアレイチップおよびその製造方法 - Google Patents

Ledアレイチップおよびその製造方法

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JPH06310755A
JPH06310755A JP10090193A JP10090193A JPH06310755A JP H06310755 A JPH06310755 A JP H06310755A JP 10090193 A JP10090193 A JP 10090193A JP 10090193 A JP10090193 A JP 10090193A JP H06310755 A JPH06310755 A JP H06310755A
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JP
Japan
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led array
array chip
diffusion
windows
wafer
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Pending
Application number
JP10090193A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiro Kitazono
俊郎 北園
Mizue Hidaka
瑞枝 日高
Hiromi Kitahara
博実 北原
研一 ▲真▼田
Kenichi Sanada
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便かつ短い工数で良好な発光形状を有する
プレーナ型の端面発光型のLEDアレイチップを実現す
ることを目的とする。 【構成】 半導体基板5の表面に絶縁膜2を付け、その
一部分をエッチングにより除去して拡散窓6をあけ、こ
れに不純物拡散を行ってPN接合面を作る。次にP側電
極3を拡散窓6全面を覆うように蒸着する。この後、前
記拡散窓6中央でPN接合面を分割し、PN接合面がチ
ップ端部に現れるようにして、プレーナ型でありながら
端面から採光する端面発光型のLEDアレイチップを得
る。 【効果】 プレーナ型のLEDを用いたので、簡便かつ
短工数の製造で、加工ダメージのない高品質のLEDア
レイチップを得られる。また、プレーナ型であっても短
面方向へしか採光しないので、書き込みに有効な配光特
性の発光が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば感光媒体に光書
き込みを行う際の光源として好適に用いられる、LED
アレイチップとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LEDアレイは、発光部の微細化が図れ
ることから、高解像度の光書き込み光源として利用が高
まっている。その一例としては、プリンタに搭載される
LEDアレイヘッドが挙げられる。
【0003】このLEDアレイヘッドに用いられるLE
Dアレイチップとしては、図6,図7に示す二つのタイ
プがある。図6(a)は半導体基板26表面に絶縁膜2
7を付け、その一部をエッチングして拡散窓28を開
け、そこに不純物拡散を行い、その拡散領域に接触させ
て、オーミックとワイヤーボンドの為のP側電極29を
つけて、この接合に順方向電流を供給して発光させ、ウ
ェハ表面から、同ウェハと垂直方向、すなわち矢印D方
向に採光する形式のLEDアレイチップである。図6
(b)は、これをLEDアレイヘッドに用いた一例を側
面図で示す。LEDアレイヘッドは配線を有するプリン
ト基板20にLEDアレイチップ21とこれを駆動する
IC22をダイスボンドし、これをAuワイヤ23で接
続して電流を印加しLEDアレイチップ21を発光させ
るものである。図7(a)は液相エピタキシャル成長等
によりPN接合を形成した半導体基板31に電極32を
設け、メサやダイシング等で発光ドット間33を分割
し、ウェハ端面から矢印E方向に採光する形式のLED
アレイチップである。図7(b)は図7(a)のLED
アレイチップ34を使用したLEDアレイヘッドであ
る。この場合は、図6(b)とは異なり、光をウェハ端
面から取り出すのでワイヤーボンドのAuワイヤ23が
妨げになることがなく、発光面を感光媒体25に限りな
く近づけることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6の場合の例による
と、このLEDアレイヘッドの場合チップの構造から採
光するウェハ表面上にワイヤーボンドのAuワイヤ23
が有るため、Auワイヤ23の高さよりLED表面つま
り発光面を感光媒体25に近づけることが出来ない。こ
のため、LED21と感光媒体25の間にセルフォック
レンズ等の光学レンズ24を用いるため非常に高価にな
るという問題があった。
【0005】また、図6の例では、発光ドットの分割の
ために半導体基板をエッチングまたはダイシングする必
要が有り、製造工程が複雑になると共にウェハへのダメ
ージが輝度劣化や特性低下の要因となっている。
【0006】本発明は上記の問題を解決するものであ
り、簡便に製造でき、かつ感光媒体に密着可能なプレー
ナ型の端面発光LEDアレイチップを提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、半導体基板に絶縁膜を付けたのち、所定位置をエッ
チングして一列に並んだ複数の拡散窓を形成し、前記拡
散窓から不純物拡散を行ってPN接合を形成してモノリ
シックなプレーナ型のLEDウェハを製造する。このウ
ェハの端部に位置する前記拡散窓の中央部に、拡散窓の
並び方向と略平行にスクライブ溝を引き、半導体基板の
へき開性を活用して分割し、そのへき開面を光放射端面
とすることで、発光に良好な端面を有するLEDアレイ
チップとなるものである。
【0008】
【作用】この発明によると、良好な端面および発光形状
を有する感光媒体に密着可能な端面発光型のLEDアレ
イチップが簡便な加工方法で得られる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0010】本発明のLEDアレイチップを図1(a)
に、そのウェハを図1(b)に示す。図1(b)でウェ
ハ表面には絶縁膜2とP側電極3そしてへき開ストリー
ト7が見える。これを図1(a)のLEDアレイチップ
1に分割すると、チップ表面は絶縁膜2とP側電極3が
あり、裏面にN側電極4をもつ半導体基板5および不純
物拡散を行った拡散窓6はP側電極3に覆われている。
また、絶縁膜2の一部を除去したへき開ストリート7が
発光端面側とその反対面側に有る。また実際の発光に寄
与する発光部は8の部分で、発光部8部分から矢印A方
向へ発光する。
【0011】次に、実施例のウェハの製造手順を図2の
フローチャートに示す。本実施例では、ガリウム砒素燐
(以下GaAsP)の半導体基板5を用意し、その全面
に絶縁膜2を成膜する。ついで、拡散窓6となる所望の
位置をエッチングして半導体基板5を露出させ、この部
分に不純物としての亜鉛(以下Zn)を導入する。そし
て、拡散窓6のオーミックとワイヤーボンドパッドとし
てのP側電極3を蒸着し、半導体基板5裏面にN側電極
4を蒸着してLEDのウェハを得る。
【0012】ここで図3(a)に拡散窓6とP側電極3
との関係を斜視断面図によって示す。本実施例ではLE
Dアレイチップの加工効率を上げるために、一つの拡散
窓6を挟む対向位置に、加工後は別々のチップに属する
ことになる、二つのP側電極3a,3bを蒸着し、拡散
窓6をその中心で二つに分割して、2チップが得られる
ように形成されている。こうすることにより、一回の分
割で二つの発光端面を得ることが出来、かつ一つの拡散
窓を二つにするので同等の発光特性を有するLEDアレ
イチップを得られる。
【0013】図3(a)で得られたLEDアレイチップ
をこのままで発光させると、拡散窓からウェハ表面へ出
る光と、目的とする端面とから光が得られる。しかしな
がら、ウェハ表面への光は発光ドットを大きくし、印字
形状に悪影響を及ぼすため、ウェハ表面への光を遮断す
べく、拡散窓全面を非透光性材料のアルミニウムP側電
極で被覆している。図3(b)はその斜視断面図であ
る。ここでP側電極3は、図3(a)でのP側電極3
a,3bが中央でつながったものである。また前述のよ
うにP側電極3で拡散窓6を覆ってしまうので、同拡散
窓6は表面から見えなくなる。
【0014】また、本実施例では後述するように半導体
基板のへき開性を利用してウェハ分割を行うので、特に
発光端面が分割されやすく鏡面状となるように、へき開
する部分の絶縁膜2を幅40μm程度エッチングして、
半導体基板5を露出させている。これを示すのが図3
(a),(b)のへき開ストリート7である。
【0015】つぎに、本発明でのLEDアレイチップの
へき開分割方法を、図4を用いて説明する。図4(a)
はウェハにスクライブ溝を引く加工の概念図、図4
(b)はウェハ分割加工の概念図である。ウェハ9をス
テージ10に固定して所定の位置、図4では分割すべき
へき開ストリート7の中心部分に約300μm長のスク
ライブ溝12a,12bをダイヤモンドポイント11を
矢印B方向へ動かし入れる。この時、ウェハ9はへき開
ストリート7が半導体基板の持つへき開と略平行に形成
されているので、上記のスクライブ溝12a,12bも
へき開と略平行となる。この手順でウェハ9の全てのへ
き開ストリートに2本ずつのスクライブ溝を入れる。次
に前記のスクライブ加工の終了したウェハ9を、粘着性
のあるシート13に張り付け、このシート13をへき開
治具14に固定する。へき開治具14では、シート13
を引っ張って緩みなく固定し、ウェハ9を空中に浮かせ
た状態で固定する。この後、前記スクライブ溝12a,
12bの内、ウェハ端部に近い方12aの略下部を、鋭
利刃状物15で矢印C方向へ突き上げ、スクライブ溝1
2aの箇所から半導体基板のへき開を起こして、ウェハ
9を分割する。このとき、2本目のスクライブ溝12b
は、1本目のスクライブキズ12aで起こったへき開の
方向の修正する役目を持つものである。1本目のスクラ
イブ溝12aでは複数箇所でへき開が起ころうとする
が、2本目のスクライブ溝12bでへき開を1本化する
ので、それ以降は一へき開面でのみウェハ9が分割さ
れ、鏡面状の良好な発光端面が得られる。全てのへき開
分割がなされた後はウェハ9をシート13から外し、発
光に寄与しない面をダイシング等の方法で分割してLE
Dアレイチップが出来上がる。
【0016】ここで本発明のLEDアレイチップ1の発
光形状について述べる。本実施例では、半導体基板表面
から不純物拡散を行ってPN接合を形成しているので、
発光端面方向から見たPN接合面を線で表すと図5
(a)のライン16の様になっている。これは絶縁膜2
をエッチングした拡散窓6から時間経過にともなって等
速度で半導体基板5内へ不純物が拡散していくためであ
る。また光はPN接合面のライン16で発生するもので
あるので、このチップを発光させると図5(b)のごと
くなり、図5(a)のライン16を中心に上下に広が
り、ウェハ9の表面が暗い凹字状17になる。これで
は、感光媒体への書き込みに最適な発光形状とは言えな
い。ここで本実施例では、図5(c)のように、拡散窓
幅を従来の半分以下の10μm程度とし、また不純物拡
散の時間もごく短くして拡散の深さを1μm程度の半導
体基板の表層のみとすることにより、図5(d)に示す
ように、ウェハ表面に非発光部分の無い逆台形または発
光形状19のようなまとまった形状の発光となり、書き
込みに最適となる。
【0017】以上のように本発明では、プレーナ型での
端面発光を実現したので、簡便な方法で端面発光型のL
EDアレイチップの製造が可能となった。また、ウェハ
表面の拡散窓を電極の一部で被覆したので、ウェハ表面
への余剰光の出力を防ぎ、良好な端面発光形状を保つこ
とが出来る。さらに、2本のスクライブ溝とへき開技術
を使っての発光端面加工を実現でき、良好な発光端面を
得られた。これにより、拡散窓を小型化し、かつ拡散を
ウェハ表層のみとしたので、コンパクトな配光特性の発
光ドットを得られることに成功した。
【0018】
【発明の効果】本発明によると、プレーナ型のモノリシ
ックLEDアレイチップで端面発光型のLEDアレイチ
ップを実現したので、簡便かつ短工程で製造でき、ま
た、コンパクトで印字に良好な発光端面を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施例のLEDアレイチップ
の斜視図 (b)本発明の一実施例のLEDアレイのウェハの斜視
【図2】本発明の一実施例のLEDアレイチップの製造
フローチャート
【図3】(a)本発明の一実施例のLEDアレイチップ
の斜視断面図 (b)本発明の一実施例のLEDアレイチップの斜視断
面図
【図4】(a)本発明の一実施例のLEDアレイウェハ
のスクライブ加工図 (b)本発明の一実施例のLEDアレイウェハのへき開
加工図
【図5】(a)本発明のLEDアレイチップのPN接合
面の一例(PN接合面が深い場合)を示す説明図 (b)図5(a)におけるLEDアレイチップの発光形
状を示す説明図 (c)本発明のLEDアレイチップのPN接合面の一例
(PN接合面が浅い場合)を示す説明図 (d)図5(c)におけるLEDアレイチップの発光形
状を示す説明図
【図6】(a)従来のLEDアレイチップの斜視図 (b)図6(a)のLEDアレイチップを使ったLED
アレイヘッドを示す説明図
【図7】(a)従来のLEDアレイチップの斜視図 (b)図7(a)のLEDアレイチップを使ったLED
アレイヘッドを示す説明図
【符号の説明】
1 LEDアレイチップ 2 絶縁膜 3,3a,3b P側電極 5 半導体基板 6 拡散窓 7 へき開ストリート 8 発光部 9 ウェハ 12a,12b スクライブキズ 14 へき開治具 15 鋭利刃状物 18 PN接合面 19 発光形状
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/78 L 8617−4M Q 8617−4M U 8617−4M (72)発明者 ▲真▼田 研一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜に、所定形状の直
    線状に並んだ複数の拡散窓を形成し、前記拡散窓から不
    純物拡散を行ってPN接合を形成し、前記拡散窓で、拡
    散窓の並び方向と略平行に分割し、同分割した端面を発
    光面となしたLEDアレイチップ。
  2. 【請求項2】 複数の拡散窓を一列に並べ、前記拡散窓
    を挟む位置に各2片の電極を設けて2チップで一列の拡
    散窓を共有する構造とし、前記拡散窓の中央部を拡散窓
    の並び方向と略平行に分割して2チップと成すことを特
    徴とする請求項1記載のLEDアレイチップの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 ウェハ端部に位置するチップの拡散窓の
    中央部に、分割する方向と略平行に破線状のスクライブ
    キズを引き、前記スクライブキズの略下部を鋭利刃状物
    で突き上げ、ウェハをへき開分割する請求項2記載のL
    EDアレイチップの製造方法。
  4. 【請求項4】 発光端面側から所定幅の絶縁膜を除去し
    たことを特徴とする請求項1記載のLEDアレイチッ
    プ。
  5. 【請求項5】 拡散窓前面に非透光性膜を被覆したこと
    特徴とする請求項1記載のLEDアレイチップ。
  6. 【請求項6】 不純物拡散を行う拡散窓幅が15μm以
    下かつ不純物拡散の深さが2μm以下であり、発光が半
    導体基板表層で起こることを特徴とする請求項1記載の
    LEDアレイチップ。
JP10090193A 1993-04-27 1993-04-27 Ledアレイチップおよびその製造方法 Pending JPH06310755A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0755084A2 (en) * 1995-07-21 1997-01-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of fabricating an end face light emitting type light-emitting diode and a light-emitting diode array device
EP0779667A3 (en) * 1995-12-14 1999-05-19 Oki Electric Industry Co., Ltd. End face light-emitting-type LED, end face light-emitting-type LED array and methods of manufacturing them
US6420734B1 (en) 1998-01-30 2002-07-16 Oki Electric Industry Co., Ltd. Light emitting diode and a method manufacturing the same

Cited By (5)

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EP0779667A3 (en) * 1995-12-14 1999-05-19 Oki Electric Industry Co., Ltd. End face light-emitting-type LED, end face light-emitting-type LED array and methods of manufacturing them
US6420734B1 (en) 1998-01-30 2002-07-16 Oki Electric Industry Co., Ltd. Light emitting diode and a method manufacturing the same
US6596556B2 (en) 1998-01-30 2003-07-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Light emitting diode and a method for manufacturing the same

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