JPH08181352A

JPH08181352A - 受発光素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08181352A
Application number: JP32553794A
Authority: JP
Inventors: Masumi Yanaka; 真澄谷中; Mitsuhiko Ogiwara; 光彦荻原; Yukio Nakamura; 幸夫中村; Masumi Koizumi; 真澄小泉
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】受光感度の大きい受発光素子およびその製造
方法を提供すること。【構成】受発光素子２９のｐ型半導体領域１９とｎ型
半導体領域２１との接合面３１は、発光窓領域と対向す
る対向接合面３１ａと対向接合面３１ａからｐ型領域形
成済み基板１１ａの表面までに至るサイド接合面３１ｂ
とから成る。すなわち、ｐ型半導体領域１９は、垂直方
向拡散領域１９ａとサイド拡散領域１９ｂとから成る。
そして、基板１１に垂直な方向へのＺｎの拡散距離、つ
まり垂直拡散距離Ｘ_j は、４〜５μｍである。一方、基
板１１に沿った方向への拡散距離、つまりサイド接合面
３１ｂをｐ型領域形成済み基板１１ａの表面に投影した
時の投影長であるサイド拡散距離Ｘ_s は８〜１０μｍで
ある。従って、垂直拡散距離Ｘ_j に対するサイド拡散距
離Ｘ_s は約２倍である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発光ダイオードを受
光機能および発光機能を兼ね備えた素子として用いた受
発光素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】III-Ｖ族化合物半導体を基板（文献１で
は基体）とする発光ダイオードを印加する電圧方向を変
えて受光素子として用いる例が、文献１：「特開昭５６
−１２２０６９」に開示されている。この場合、発光光
源から得られた光を原稿に照射し、反射光を受光素子ア
レイで読取り、別の発光ダイオードアレイで書き込みを
行う。この２つの機能は、バイアス電圧の印加方向によ
り切り換えることができる。

【０００３】従来、発光ダイオードとして、例えば、文
献２：「特開昭５６−３０７７６」に開示された方法に
より製造されたものがある。

【０００４】以下、この文献に開示されている発光ダイ
オードの製造方法およびその構造について簡単に説明す
る。

【０００５】ｎ−ＧａＡｓＰ基板上に、拡散防止膜を形
成する。その後、エッチングによりＺｎを拡散したい部
分の拡散防止膜を除去し、窓（開口ともいう。）を形成
する。次に、ＳｉＯ₂ 拡散制御膜（文献２では低濃度拡
散用ＳｉＯ₂ 膜）を形成する。そして、Ｚｎを、窓領域
のＳｉＯ₂ 拡散制御膜を介して基板中に拡散し、ｐ型半
導体領域を形成する。

【０００６】このようにして製造した発光素子のｐ型半
導体領域には、窓領域下側のＰＮ接合深さの深い領域
と、その外側のＰＮ接合深さの浅い領域が存在する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この出願に係る発明者
は、文献２に開示されている方法により製造した発光ダ
イオードを、受光機能および発光機能を兼ね備えた受発
光素子として使用するため、文献２に開示されている方
法により製造した発光ダイオード（以下、従来の受発光
素子と称する場合がある。）の光電変換特性について検
討した。図１１には、この実験結果を示している。図１
１（Ａ）は素子の１つのドットを示す平面図であり、図
１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿って取った要
部断面図であり、図１１（Ｃ）はＩ−Ｉ線に沿う方向の
位置Ｘを横軸に、走査光を位置Ｘのｐ型半導体領域に照
射した場合に生じる光電変換電流を縦軸に取って示した
図である。なお、図１１中、１０１は従来の受発光素
子、１０３はｐ型領域形成済み基板、１０５はｎ型半導
体領域、１０７はｐ型半導体領域（１０７ａは垂直方向
拡散領域、１０７ｂはサイド拡散領域）、１０９は窓形
成済み拡散防止膜、１１１はｐ側電極、１１３はｎ側電
極を示す。

【０００８】光電変換特性の測定には、固体撮像素子解
像力測定装置を用いた。この場合、ｐ型半導体領域１０
７に比して充分に微小なスポットサイズを有する２μｍ
×２０μｍのスリット光を走査光として、バイアス電圧
が−５Ｖ印加された受発光素子１０１のｐ型半導体領域
１０７に垂直な方向から照射し、そのときに流れる光電
変換電流をｐＡメータで測定した。図１１（Ｃ）中に
は、発光波長が７４０ｎｍである受発光素子１０１に対
して、５５０ｎｍおよび７４０ｎｍの単一波長光を走査
光としてｐ型半導体領域１０７に垂直な方向から照射し
た場合における光電変換特性を曲線ｇおよび曲線ｈで示
している。

【０００９】図１１から理解できるように、走査光の波
長を原稿像の読み取りに適した可視光の波長、例えば５
５０ｎｍとした場合、光電変換電流は、ＰＮ接合深さが
浅いサイド拡散領域１０７ｂにおいて大きく、ＰＮ接合
深さが深い垂直方向拡散領域１０７ａにおいて小さい。

【００１０】このように、受発光素子１０１の受光機能
を担うのは、ＰＮ接合深さが浅いサイド拡散領域１０７
ｂである。しかしながら、ＧａＡｓＰにＺｎを熱拡散さ
せた場合、基板に垂直な方向へのＺｎの拡散距離（垂直
拡散距離とも称する。）に対し、基板に平行な方向への
Ｚｎの拡散距離（サイド拡散距離とも称する。）は、約
１．３倍であることが経験的に知られている。従って、
従来の受発光素子１０１において、サイド拡散領域は窓
領域周縁の拡散防止膜の下側の狭い領域にのみ形成され
る。このため、受光感度を大きくすることは困難であっ
た。

【００１１】従って、受光感度の大きい受発光素子およ
びその製造方法の出現が望まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の受
発光素子によれば、基板表面に接した領域に形成された
ｐ型半導体領域とｐ型半導体領域を囲むｎ型半導体領域
とを有するIII-Ｖ族化合物半導体基板と、基板上の窓を
具えた拡散防止膜とを具え、ｎ型半導体領域とｐ型半導
体領域との接合面が基板表面の窓領域と対向する対向接
合面と、対向接合面から基板表面までに至るサイド接合
面とからなり、基板表面から対向接合面までのＰＮ接合
深さ、つまり垂直拡散距離に対し、サイド接合面を基板
表面に投影したときのサイド接合面の投影長であるサイ
ド拡散距離が１．３倍より大である領域を有することを
特徴とする。そして、この発明の受発光素子では、サイ
ド拡散距離が垂直拡散距離の１．３倍より大であり、か
つ２．０倍以下とするのが良い。

【００１３】また、この発明の受発光素子の製造方法に
よれば、発光ダイオードを受光機能および発光機能を兼
ね備えた受発光素子とするため、先ず、ｎ型のIII-Ｖ族
化合物半導体基板上に基板が露出する窓を具えた拡散防
止膜を形成した後、ＳｉＮ拡散制御膜を少なくとも窓領
域の基板上に形成する。次に、窓領域の基板上に形成さ
れた拡散制御膜を介して不純物を基板に拡散させ、ＰＮ
接合を形成するためのｐ型の半導体領域を形成する。そ
の後、前記拡散制御膜を除去することを特徴とする。こ
の製造方法においては、拡散制御膜の膜厚が１００Å〜
８００Åであるのが良い。

【００１４】また、この発明の他の受発光素子によれ
ば、基板表面に接した領域に形成されたｐ型半導体領域
とｐ型半導体領域を囲むｎ型半導体領域とを有するIII-
Ｖ族化合物半導体基板と、基板上の窓を具えた拡散防止
膜と、窓領域における拡散防止膜の側面近傍の基板上お
よび窓領域における側面を含めた拡散防止膜の表面上に
設けた層間絶縁膜とを具え、ｎ型半導体領域とｐ型半導
体領域との接合面が基板表面の前記窓領域と対向する対
向接合面と、対向接合面から基板表面までに至るサイド
接合面とからなり、層間絶縁膜が、ｐ型半導体領域を形
成するときに用いる拡散制御膜の一部分であり、基板表
面から対向接合面までのＰＮ接合深さ、つまり垂直拡散
距離に対し、サイド接合面を前記基板表面に投影したと
きのサイド接合面の投影長であるサイド拡散距離が１．
３倍より大である領域を有することを特徴とする。そし
て、この発明の受発光素子では、サイド拡散距離が垂直
拡散距離の１．３倍より大であり、かつ２．０倍以下と
するのが良く、また、拡散制御膜はＳｉＮ膜であるのが
良い。

【００１５】そして、この発明の受発光素子の製造方法
によれば、先ず、ｎ型のIII-Ｖ族化合物半導体基板上に
基板が露出する窓を具えた拡散防止膜を形成した後、拡
散制御膜を窓領域の基板上および窓領域における側面を
含めた拡散防止膜の表面上に形成する。次に、窓領域の
基板上に形成された拡散制御膜を介して不純物を基板に
拡散させ、ＰＮ接合を形成するためのＰ型の半導体領域
を形成する。その後、窓領域の基板上に形成された拡散
制御膜を、少なくとも拡散防止膜の側面近傍を残して除
去することを特徴とする。この製造方法においては、拡
散制御膜の膜厚が１００Å〜８００Åであるのが良く、
また、拡散制御膜はＳｉＮ膜であるのが良い。

【００１６】

【作用】上述したこの発明の受発光素子の製造方法によ
れば、発光ダイオードを受光機能および発光機能を兼ね
備えた受発光素子とするため、拡散制御膜としてＳｉＮ
膜を用いている。そして、ＳｉＮ拡散制御膜を介して不
純物をｎ型のIII-Ｖ族化合物半導体基板に拡散させｐ型
半導体領域を形成する。図１２には、ＳｉＮ拡散制御膜
の膜厚を１００Å〜１３００Åと変化させてｐ型半導体
領域を形成した場合における垂直拡散距離とサイド拡散
距離とを示している。図１２中、曲線ｉは垂直拡散距
離、曲線ｊはサイド拡散距離を表している。この場合、
Ｚｎの拡散は、気相拡散法（拡散温度７５０℃、拡散時
間６時間）で行った。また、ドット中央で素子を劈開
し、ステインエッチングした後、ドット断面を顕微鏡で
観察することにより垂直拡散距離とサイド拡散距離とを
測定した。

【００１７】図から理解できるように、ＳｉＮ膜厚が１
００Å、３００Å、６００Åおよび８００Åの場合に
は、垂直拡散距離に対するサイド拡散距離は２．０倍、
２．１倍、２．２倍および２．１倍である。ＳｉＮ膜厚
が１３００Åの場合には、サイド拡散距離が短くなるた
め、垂直拡散距離に対するサイド拡散距離は１．５倍と
なる。

【００１８】上述のように、ＳｉＮ拡散制御膜の膜厚を
１００Å〜１３００Åと変化させてｐ型半導体領域を形
成した場合、垂直拡散距離に対するサイド拡散距離は
１．３倍より大である。特に、ＳｉＮ拡散制御膜の膜厚
が１００Å〜８００Åの場合は、垂直拡散距離に対する
サイド拡散距離は約２倍となる。従って、受発光素子の
受光機能を担うＰＮ接合深さが浅いサイド拡散領域が大
きくなるため、受発光素子の受光感度を大きくすること
が出来る。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。これらの図面において、各構成成分は、この
発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ、お
よび配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、
説明に用いる各図において、同様な構成成分については
同一の番号を付して示してある。

【００２０】１．第１実施例図１は、第１実施例の受発光素子を用いて構成した受発
光素子アレイを示す平面図である。図２は、図１のＩ−
Ｉ線に沿って取った断面図の一つの素子の部分について
示してある。図３は図２の素子のｐ型半導体領域を基板
表面に投影した場合の投影図である。なお、図３中に
は、説明の簡略化のため、ｐ型半導体領域以外の他の構
成成分は示しておらず、また、サイド拡散領域にはハッ
チングを付して示している。図４（Ａ）〜（Ｄ）、図５
（Ａ）〜（Ｃ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って取って
断面図の要部について示した、この発明の受発光素子の
製造工程図である。

【００２１】発光ダイオードを受光機能および発光機能
を兼ね備えた受発光素子とするため、この発明では、先
ず、ｎ型のIII-Ｖ族化合物半導体基板上に基板が露出す
る窓を具えた拡散防止膜を形成した後、ＳｉＮ拡散制御
膜を少なくとも窓領域の基板上に形成する。この実施例
では、先ず、ｎ−ＧａＡｓＰ基板１１上に、不純物を実
質的に透過することのない拡散防止膜１３を形成する
（図４（Ａ））。この場合、製造される受発光素子の発
光波長が感光ドラムに対して大きな感度が得られる波
長、例えば７４０前後の波長とするため、基板１１とし
てｎ−ＧａＡｓ_0.8Ｐ_0.2 基板を用いる。また、拡散防
止膜１３として、受発光素子が受光する光の波長、例え
ば５５０ｎｍ前後の波長の光に対し透明であるＡｌ₂ Ｏ
₃ 膜、ＡｌＮ膜を用いることができる。その後、拡散防
止膜１３に窓１５を形成する（図４（Ｂ））。その結
果、窓１５から基板１１の表面が露出する。この場合、
窓１５はフォトリソグラフィー技術を用いて窓形成予定
領域の拡散防止膜を除去することにより形成する。その
後、表面全体、つまり窓１５から露出した基板表面およ
び窓内側の側面を含んだエッチング済み拡散防止膜１３
ａの表面をＳｉＮ拡散制御膜１７で覆う（図４
（Ｃ））。この場合、ＳｉＮ拡散制御膜１７は、プラズ
マＣＶＤ法を用いて、１００Å〜８００Åの膜厚で形成
する。

【００２２】次に、基板上に形成されたＳｉＮ拡散制御
膜を介して不純物を基板に拡散させ、ＰＮ接合を形成す
るためのｐ型の半導体領域を形成する。この実施例で
は、不純物として、亜鉛（Ｚｎ）を用いた。そして、気
相拡散法（拡散温度７５０℃、拡散時間６時間）によ
り、ＳｉＮ拡散制御膜１７を介して、窓１５の領域から
Ｚｎを熱拡散する。このようにしてｐ型半導体領域１９
が形成される（図４（Ｄ））。なお、図４中、２１はｎ
型半導体領域を、１１ａはｐ型領域形成済み基板を示
す。

【００２３】次に、ＳｉＮ拡散制御膜を除去する。Ｓｉ
Ｎ拡散制御膜１７はエッチングにより除去する（図５
（Ａ））。

【００２４】次に、エッチング済み拡散防止膜１３ａの
窓１５の領域周縁の一部分を残して、エッチング済み拡
散防止膜１３ａの上側表面上に層間絶縁膜２３を形成す
る（図５（Ｂ））。この場合、層間絶縁膜２３としてＳ
ｉＮ膜を用いる。この実施例では、層間絶縁膜２３を形
成しているが、ピンホール等の生成がない場合には、必
ずしも、層間絶縁膜２３を設ける必要がない。

【００２５】次に、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領
域と電気的に接続するため、ｐ側電極およびｎ側電極を
形成する。この実施例では、窓１５から露出しているｐ
型半導体領域１９と接続するように、例えばＡｌからな
るｐ側電極２５をｐ型半導体領域１９から層間絶縁膜２
３の上側表面に至るまで形成する。さらに、ｐ側電極２
５を形成した側とは反対側のｐ型電極形成済み基板１１
ａの表面（裏面）に、ｎ型半導体領域１９と接続するよ
うに、例えばＡｕ合金からなるｎ側電極２７を形成する
（図５（Ｃ））。このようにして受発光素子２９が製造
される。

【００２６】Ｚｎなどの不純物は熱拡散により基板１１
に垂直な方向に拡散するだけではなく、基板１１に平行
な方向にも拡散（この拡散をサイド拡散と称する場合が
ある。）する。従って、エッチング済み拡散防止膜１３
ａが不純物を透過しなくても、不純物は窓１５の領域周
縁のエッチング済み拡散防止膜１３ａの下側にも拡散す
る。この場合、窓領域周縁のエッチング済み拡散防止膜
１３ａの下側におけるＰＮ接合深さは窓領域から遠ざか
るにしたがって浅くなる。

【００２７】従って、このようにして製造した受発光素
子２９のｐ型半導体領域１９とｎ型半導体領域２１との
接合面３１は、発光窓領域と対向する対向接合面３１ａ
と対向接合面３１ａからｐ型領域形成済み基板１１ａの
表面までに至るサイド接合面３１ｂとから成る。このた
め、ｐ型半導体領域１９は、垂直方向拡散領域１９ａと
サイド拡散領域１９ｂとから成る。垂直方向拡散領域１
９ａは対向接合面３１ａとｐ型領域形成済み基板１１ａ
の表面とにより挟まれたＰＮ接合深さの深い部分であ
る。そして、サイド拡散領域１９ｂは垂直方向拡散領域
１９ａ以外の、サイド接合面３１ｂと基板１１ａの表面
とにより挟まれたＰＮ接合深さが浅い、窓領域周縁のエ
ッチング済み拡散防止膜１３ａの下側に位置する部分で
ある。この垂直方向拡散領域１９ａは主に発光機能を担
い、サイド拡散領域１９ｂは発光機能と受光機能とを担
う。

【００２８】Ｚｎをｎ−ＧａＡｓＰ基板１１に熱拡散さ
せた場合、垂直拡散距離Ｘ_j 、つまりエッチング済み基
板１１ａの表面から対向接合面３１ａまでのＰＮ接合深
さは、この実施例では４〜５μｍである。一方、つまり
サイド接合面３１ｂをｐ型領域形成済み基板１１ａの表
面に投影した時の投影長であるサイド拡散距離Ｘ_s は８
〜１０μｍである。従って、垂直拡散距離Ｘ_j に対する
サイド拡散距離Ｘ_s は約２倍になる。拡散制御膜とし
て、従来用いられているＰＳＧ膜（ＳｉＯ₂ にリン
（Ｐ）をドプしたもの）を用いた場合には、垂直拡散距
離に対するサイド拡散距離は約１．３倍である。このこ
とを考慮すると、ｐ型半導体領域１９を基板表面に投影
した場合に垂直方向拡散領域の中央部投影面３３が占め
る面積が２５×２５μｍであるとき、サイド拡散領域の
サイド部投影面３５が占める面積はＰＳＧ膜を用いた場
合に比べて約１．７倍に広がる。

【００２９】このような受発光素子に逆方向バイアス電
圧を印加しながら、光を照射する場合、照射強度に対応
したキャリアが発生して空乏層内に蓄積される。そし
て、５５０ｎｍ前後の波長の可視光に対しては、ＰＮ拡
散深さが、例えば０．３μｍ〜０．７μｍ程度のＰＮ接
合深さの浅い領域において効率よく光電変換が行える。
一方、順方向バイアス電圧を印加して、キャリアを注入
すると注入キャリアに対応した再結合により発光が得ら
れる。周知のように、発光ダイオードの発光強度はある
ＰＮ接合深さで最大となる。発光強度が最大となるＰＮ
接合深さをＸ_jmaxと表せば、Ｘ_jmaxより浅いＰＮ接合深
さではＰＮ接合深さの増加とともに発光強度は増加し、
Ｘ_jmaxより深いＰＮ接合深さではＰＮ接合深さの増加と
ともに発光強度は減少する。発光ダイオードの製造方法
によりＸ_jmaxに多少の差異はあるが、この傾向は一般に
成り立つ。この実施例の受発光素子においては、ＰＮ接
合深さが５μｍ前後において発光強度が大きくなる。

【００３０】図６には、この実施例の受発光素子の光電
流測定および発光強度測定の結果を従来の受発光素子と
比較して示している。光電流測定には、固体撮像素子解
像力測定装置を用いた。この場合、スリット光を、バイ
アス電圧が−５Ｖ印加された受発光素子に垂直な方向か
ら図６（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿ってスリット光を照射し
て、そのときに流れる光電流を測定した。走査光の波長
は、受発光素子の原稿読み取りに適した５５０ｎｍとし
た。また、発光強度の測定は、受発光素子を発光させ
て、その光をフォトマルチプライヤーに入射し、発光強
度分布（ニヤフィールドパターンともいう。）を測定し
た。なお、図６（Ａ）には、説明の簡略化のため、ｐ側
電極２５と垂直方向拡散領域の中央部投影面３３および
サイド拡散領域のサイド部投影面を示し、他の構成成分
は示していない。また、中央部投影面３３の境界線を３
３ａで示し、この実施例の受発光素子のサイド部投影面
の外側境界線を３５ａ、従来の受発光素子のサイド部投
影面の外側境界線を３５ｂで示している。図６（Ｂ）に
示す曲線ａはこの実施例の受発光素子の光電流測定結果
を示し、曲線ｂは従来の受発光素子の光電流測定結果を
示している。また、図６（Ｃ）に示す曲線ｃはこの実施
例の受発光素子の発光強度分布を示し、曲線ｄは従来の
受発光素子の発光強度分布を示している。なお、図６
（Ｂ）および（Ｃ）の横軸には位置Ｘを取っている。

【００３１】図６から理解できるように、光電流、つま
り受光感度は、この実施例の受発光素子および従来の受
発光素子のいずれの場合にも、サイド拡散領域で増加し
ている。一方、発光強度についても、サイド拡散領域で
多少増加している。

【００３２】図７には照度と光電流の関係を縦軸に光電
流、横軸に照度を取って示している。図７中、曲線ｅは
この実施例の受発光素子について示し、曲線ｆは従来の
受発光素子について示している。この測定では、波長５
５０ｎｍの照明光を１ドットの受発光素子に照射したと
きに発生する光電流をｐＡメータで測定した。この場
合、受発光素子には、−５Ｖのバイアス電圧が印加され
ている。また、照度は、ＮＤフィルタを用いて変化させ
た。

【００３３】図７から理解出来るように、受発光素子に
照射する光の照度が同じ場合には、この実施例の受発光
素子は従来の受発光素子に比べて約２倍の光電流が流れ
る。

【００３４】そして、図６（Ｂ）に示す光電流測定結果
および図７に示す照度と光電流の関係を考慮して、単位
面積当たりの受光感度を調べた結果、この実施例の受発
光素子の受光感度は、３７３ｐＡ／（ｌｕｘ・ｍｍ² ）
であり、従来の受発光素子の受光感度は、２８６ｐＡ／
（ｌｕｘ・ｍｍ² ）であった。この結果から、１ドット
当たりの受光感度は約１．３倍になった。

【００３５】このような受発光素子を用いて、図１に示
すような受発光素子アレイ３７を製造するには、例え
ば、ドットサイズが一辺６５μｍの正方形であり、ドッ
トピッチが１２５μｍの場合（２００ｄｐｉ）、ドット
サイズが一辺３８μｍの正方形であり、ドットピッチが
８３μｍの場合（３００ｄｐｉ）、ドットサイズが一辺
２５μｍの正方形、ドットピッチが６３．５μｍの場合
（４００ｄｐｉ）が一例として考えられる。

【００３６】この実施例で示す受発光素子アレイをプリ
ンタの書き込み用ヘッドとして使用する場合には、受発
光素子から出力する光を、例えばセルフォックレンズ
（ＳＬＡ）に入力し感光体上で結合させる。この場合、
受発光素子から出力する光がＳＬＡを通過すると、光の
スポット幅が約１．５倍に広がる。

【００３７】このため、受発光素子アレイが例えば、４
００ｄｐｉ（ドットサイズが一辺２５μｍの正方形）で
ある場合には、一方の受発光素子の中央から、隣接する
他方の受発光素子の中央までの距離（ドットピッチ）は
６３．５μｍになる。このため、一方のドットから出力
する光が他方のドットから出力する光の影響を受けるこ
となく感光体上に結合するためには、受発光素子から出
力する光の幅は、受発光素子の中央から他方の受発光素
子側に３１．７５／１．５＝２１．１６μｍ以内であれ
ばよい。このとき、光のスポット幅が約１．５倍に広が
ることを考慮してしている。２１．１６μｍからドット
幅の半分を差し引いた長さ、つまり８．６６μｍがサイ
ド拡散距離の許容範囲である。そして、垂直拡散距離を
例えば、５μｍとした場合には、垂直拡散距離に対する
サイド拡散距離の許容範囲は約１．７３倍となる。

【００３８】同様に、３００ｄｐｉ（ドットサイズが一
辺３８μｍの正方形、ドットピッチが８３μｍ）である
場合には、垂直拡散距離に対するサイド拡散距離の許容
範囲は約１．７３倍となる。

【００３９】また、同様に、２００ｄｐｉ（ドットサイ
ズが一辺６５μｍの正方形、ドットピッチが８３μｍ）
である場合には、垂直拡散距離に対するサイド拡散距離
の許容範囲は約１．８３倍となる。

【００４０】これらのことから、基板表面から対向接合
面までの接合深さ、つまり垂直拡散距離に対するサイド
拡散距離は、誤差等を考慮して１．３倍より大きく、２
倍以下であるならば、受光感度を大きくすることが出来
るし、さらに受発光素子から出力する光が他方のドット
から出力する光の影響を受けることなく感光体上に結合
する。

【００４１】また、この実施例では、ｎ−ＧａＡｓＰ基
板の熱膨張係数とＡｌ₂ Ｏ₃ 膜やＡｌＮ膜などの拡散防
止膜の熱膨張係数は近いため、温度が変化しても拡散防
止膜は基板に密着している。その結果、拡散制御膜を通
した不純物の拡散を精度よく行うことができる。

【００４２】２．第２実施例図８は、第２実施例の受発光素子を用いて構成した受発
光素子アレイを示す平面図である。図９は、図８のＩ−
Ｉ線に沿って取った断面図の一つの素子の部分について
示してある。図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、図８のＩＩ−Ｉ
Ｉ線に沿って取って断面図の要部について示した、この
発明の受発光素子の製造工程図である。

【００４３】先ず、発光ダイオードを受光機能および発
光機能を兼ね備えた受発光素子とするため、第１実施例
の場合と同様な工程を行って、拡散制御膜を窓領域の基
板上および窓領域における側面を含めた拡散防止膜の表
面上に形成する。この実施例では、窓１５から露出した
基板表面および窓領域における側面を含んだエッチング
済み拡散防止膜１３ａの表面をＳｉＮ拡散制御膜１７で
覆う（図１０（Ａ））。

【００４４】次に、窓領域の基板上に形成された拡散制
御膜を介して不純物を基板に拡散させ、ＰＮ接合を形成
するためのｐ型の半導体領域を形成する。この実施例で
は、第１実施例と同様な方法によりｐ型半導体領域１９
を形成する（図１０（Ｂ））。

【００４５】次に、窓領域の基板上に形成された拡散制
御膜を、少なくとも拡散防止膜の側面近傍を残して除去
する。この実施例では、窓１５領域の基板上の中央部分
に形成されたＳｉＮ拡散制御膜１７をフォトリソグラフ
ィー技術を用いて除去する（図１０（Ｃ））。その結
果、拡散防止膜の側面近傍には、拡散制御膜が残存して
いる。なお、図中３９は、エッチング済み拡散制御膜を
示す。

【００４６】次に、第１実施例の場合と同様な工程を行
って、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域と電気的に
接続するため、ｐ側電極およびｎ側電極を形成する。

【００４７】この実施例では、窓１５から露出している
ｐ型半導体領域１９と接続するように、例えばＡｌから
なるｐ側電極２５をｐ型半導体領域１９からエッチング
済み拡散制御膜３９上に至るまで形成する。さらに、ｐ
側電極２５を形成した側とは反対側のｐ型電極形成済み
基板１１ａの表面（裏面）に、ｎ型半導体領域１９と接
続するように、例えばＡｕ合金からなるｎ側電極２７を
形成する（図１０（Ｄ））。このようにして受発光素子
２９を製造する。

【００４８】このようにして受発光素子の製造する場
合、第１実施例と同様に、拡散制御膜としてＳｉＮ膜を
用いている。そして、ＳｉＮ拡散制御膜を介して不純物
をIII-Ｖ族化合物半導体基板に拡散させｐ型半導体領域
を形成する。このため、垂直拡散距離に対するサイド拡
散距離は１．３倍より大きくなる。従って、受発光素子
の受光機能を担う、ＰＮ接合深さが浅いサイド拡散領域
が大きくなり、受発光素子の受光感度が大きくなる。

【００４９】さらに、第２実施例では、不純物を基板に
拡散した後、窓領域の基板上に形成された拡散制御膜の
一部分だけを除去する。そして、残存した拡散制御膜は
層間絶縁膜として役割を兼ねるため、新たに層間絶縁膜
を形成する工程が必要ない。このため、製造プロセスを
簡略化して製造コストの増加を抑えるとともに、サイド
拡散領域を大きくすることができる。この発明は、上述
した実施例に限定されるものではないことは明らかであ
る。

【００５０】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の受発光素子の製造方法によれば、発光ダイオード
を受光機能および発光機能を兼ね備えた受発光素子とす
るため、拡散制御膜としてＳｉＮ膜を用いる。そして、
ＳｉＮ拡散制御膜を介して不純物をIII-Ｖ族化合物半導
体基板に拡散させｐ型半導体領域を形成する。このよう
な方法で、受発光素子を製造した場合、垂直拡散距離に
対するサイド拡散距離は１．３倍より大きくなる。従っ
て、受発光素子の受光機能を担う、ＰＮ接合深さが浅い
サイド拡散領域が大きくなるため、受発光素子の受光感
度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の受発光素子アレイを示す平面図で
ある。

【図２】第１実施例の受発光素子の断面図である。

【図３】ｐ型半導体領域の投影図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施例の受発光素子の
製造工程図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施例の受発光素子の
図４につづく製造工程図である。

【図６】（Ａ）は受発光素子の要部を示した図であり、
（Ｂ）は受発光素子の光電流測定結果であり、（Ｃ）は
受発光素子の発光強度の測定結果である。

【図７】受発光素子の照度と光電流の関係である。

【図８】第２実施例の受発光素子アレイを示す平面図で
ある。

【図９】第２実施例の受発光素子の断面図である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、第２実施例の受発光素子
の製造工程図である。

【図１１】（Ａ）は従来の素子の平面図であり、（Ｂ）
は従来の素子の断面図であり、（Ｃ）は従来の素子の光
電変換電流測定結果である。

【図１２】垂直拡散距離とサイド拡散距離の関係であ
る。

【符号の説明】

１１：ｎ−ＧａＡｓＰ基板１１ａ：ｐ型領域形成済み基板１３：拡散防止膜１３ａ：エッチング済み拡散防止膜１５：窓１７：ＳｉＮ拡散制御膜１９：ｐ型半導体領域１９ａ：垂直方向拡散領域１９ｂ：サイド拡散領域２１：ｎ型半導体領域２３：層間絶縁膜２５：ｐ側電極２７：ｎ側電極２９：受発光素子３１：接合面３１ａ：対向接合面３１ｂ：サイド接合面３３：中央部投影面３３ａ：中央部投影面境界線３５：サイド部投影面３５ａ：サイド部投影面の外側境界線３５ｂ：従来の受発光素子のサイド部投影面の外側境界
線３７：受発光素子アレイ３９：エッチング済み拡散制御膜１０１：従来の受発光素子１０３：ｐ型領域形成済み基板１０５：ｎ型半導体領域１０７：ｐ型半導体領域１０７ａ：垂直方向拡散領域１０７ｂ：サイド拡散領域１０９：窓形成済み拡散防止膜１１１：ｐ側電極１１３：ｎ側電極Ｘ_j ：垂直拡散距離Ｘ_s ：サイド拡散距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小泉真澄東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に接した領域に形成されたｐ型
半導体領域と該ｐ型半導体領域を囲むｎ型半導体領域と
を有するIII-Ｖ族化合物半導体基板と、該基板上の窓を
具えた拡散防止膜とを具え、前記ｎ型半導体領域と前記
ｐ型半導体領域との接合面が基板表面の前記窓領域と対
向する対向接合面と、前記対向接合面から前記基板表面
までに至るサイド接合面とからなる受発光素子におい
て、前記基板表面から前記対向接合面までのＰＮ接合深さに
対し、前記サイド接合面を前記基板表面に投影したとき
のサイド接合面の投影長であるサイド拡散距離が１．３
倍より大である領域を有することを特徴とする受発光素
子。
【請求項２】基板表面に接した領域に形成されたｐ型
半導体領域と該ｐ型半導体領域を囲むｎ型半導体領域と
を有するIII-Ｖ族化合物半導体基板と、該基板上の窓を
具えた拡散防止膜と、前記窓領域における前記拡散防止
膜の側面近傍の基板上および前記窓領域における側面を
含めた前記拡散防止膜の表面上に設けた層間絶縁膜とを
具え、前記ｎ型半導体領域と前記ｐ型半導体領域との接
合面が基板表面の前記窓領域と対向する対向接合面と、
前記対向接合面から前記基板表面までに至るサイド接合
面とからなる受発光素子において、前記層間絶縁膜が、前記ｐ型半導体領域を形成するとき
に用いる拡散制御膜の一部分であり、前記基板表面から前記対向接合面までのＰＮ接合深さに
対し、前記サイド接合面を前記基板表面に投影したとき
のサイド接合面の投影長であるサイド拡散距離が１．３
倍より大である領域を有することを特徴とする受発光素
子。
【請求項３】請求項１または２に記載の受発光素子に
おいて、前記サイド拡散距離が前記基板表面から前記対
向接合面までのＰＮ接合深さの１．３倍より大であり、
かつ２．０倍以下であることを特徴とする受発光素子。
【請求項４】請求項２に記載の受発光素子において、
前記拡散制御膜がＳｉＮ膜であることを特徴とする受発
光素子。
【請求項５】ｎ型のIII-Ｖ族化合物半導体基板上に該
基板が露出する窓を具えた拡散防止膜を形成した後、Ｓ
ｉＮ拡散制御膜を少なくとも前記窓領域の前記基板上に
形成する工程と、前記窓領域の前記基板上に形成された前記拡散制御膜を
介して不純物を前記基板に拡散させ、ＰＮ接合を形成す
るためのｐ型の半導体領域を形成する工程と、その後、前記拡散制御膜を除去する工程とを含むことを
特徴とする受発光素子の製造方法。
【請求項６】ｎ型のIII-Ｖ族化合物半導体基板上に該
基板が露出する窓を具えた拡散防止膜を形成した後、拡
散制御膜を前記窓領域の前記基板上および前記窓領域に
おける側面を含めた前記拡散防止膜の表面上に形成する
工程と、前記窓領域の前記基板上に形成された前記拡散制御膜を
介して不純物を前記基板に拡散させ、ＰＮ接合を形成す
るためのｐ型の半導体領域を形成する工程と、その後、前記窓領域の前記基板上に形成された前記拡散
制御膜を、少なくとも前記拡散防止膜の側面近傍を残し
て除去する工程とを含むことを特徴とする受発光素子の
製造方法。
【請求項７】請求項５または６に記載の受発光素子の
製造方法において、前記拡散制御膜の膜厚が１００Å〜
８００Åであることを特徴とする受発光素子の製造方
法。
【請求項８】請求項６に記載の受発光素子の製造方法
において、前記拡散制御膜がＳｉＮ膜であることを特徴
とする受発光素子の製造方法。