JPH08330623A

JPH08330623A - 発光ダイオードアレイおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08330623A
Application number: JP13083495A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Ogiwara; 光彦荻原; Masumi Yanaka; 真澄谷中
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度で高性能な発光ダイオードアレイおよ
びその製造方法を提供すること。【構成】第１導電型の化合物半導体基板１１上に、拡
散源膜、アニールキャップ膜を順次に形成した後、熱拡
散により、第２導電型の拡散領域１３を形成する。その
後、公知のリソグラフィー技術を用いてアニールキャッ
プ膜および拡散源膜をパターニングする。その後、露出
している拡散領域１３の部分に、不純物の拡散深さより
深くイオンを注入して絶縁領域２１を形成する。その
後、基板１１上に設けられたすべての膜を除去した後、
層間絶縁膜２５、ｐ側電極２７およびｎ側電極２９を形
成した。このようにして製造した発光ダイオードアレイ
では、拡散領域１３は絶縁領域２１によって分離されて
いる。そして、拡散領域１３と絶縁領域２１との境界面
２３は基板１１の表面に対して実質的に垂直である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発光ダイオードアレ
イおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光ダイオードアレイを製造する
場合、一般に半導体基板中に不純物を拡散して、ＰＮ接
合を形成する。そして、半導体基板中に不純物を拡散し
てＰＮ接合を形成する方法の一例が、文献「特開昭６２
−１３９３２０号」に開示されている。この文献に開示
されている不純物の拡散方法によれば、先ず、ｎ型半導
体基板上に拡散窓を有する拡散マスクを形成する。次
に、拡散窓を含む拡散マスクの全面にＺｎを含有したＳ
ｉＯ₂ 膜およびキャップ膜を堆積する。つづいて、熱処
理を行うことによりＺｎを拡散窓を通して基板中に拡散
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
一般に行われている不純物の拡散によるＰＮ接合形成方
法を用いて発光ダイオードアレイを製造する場合、不純
物の拡散は、基板に垂直方向への拡散に加え、横方向へ
の拡散も生じている。このため、高密度の発光ダイオー
ドアレイを製造することが困難であり、発光ダイオード
アレイのドット間隔は横方向の拡散距離によって制限を
受けるという問題があった。

【０００４】また、横方向の拡散距離は、不順物を拡散
する際に用いる拡散マスクの材料、拡散マスクの厚さな
どに影響を受けて変化し、場合によっては異常拡散が生
じた。その結果、隣接するＰＮ接合がつながり、ドット
間がショートするという問題、ドットによって形状が異
なるためにドットの光量にばらつきが生じるという問
題、ドットの発光形状に異常が生じるという問題があっ
た。

【０００５】さらには、横方向の拡散距離は、形成しよ
うとするアレイパターンにも影響を受ける。従って、形
成しようとするアレイパターンについて個別に拡散の条
件を最適化しなければならないという問題があった。

【０００６】従って、以上の問題点を解決した高密度で
高性能な発光ダイオードアレイの出現や、そのような発
光ダイオードを製造する方法の出現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の発
光ダイオードアレイによれば、第１導電型の化合物半導
体基板の表面に互いに離間して配列された複数の第２導
電型の拡散領域を具えてなる発光ダイオードアレイにお
いて、拡散領域は化合物半導体基板の表面に設けられた
絶縁領域によって隣接する拡散領域から分離されてい
て、拡散領域と絶縁領域との境界面は基板の表面に対し
実質的に垂直となっていることを特徴とする。

【０００８】好ましくは、絶縁領域を拡散領域にイオン
注入を行って形成した絶縁領域とするのが好適である。
そして、この発明の発光ダイオードアレイの製造方法に
よれば、先ず、第２導電型を決定する不純物を第１導電
型の化合物半導体基板中に拡散させて第２導電型の拡散
領域を形成する工程と、その後、拡散領域に、不純物の
拡散深さより深くイオン注入を行い、所定のパターンの
絶縁領域を形成する工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】また、好ましくは、絶縁領域を空隙とする
のが好適である。そして、この発明の発光ダイオードア
レイの製造方法によれば、先ず、第２導電型を決定する
不純物を第１導電型の化合物半導体基板中に拡散させて
第２導電型の拡散領域を形成する工程と、その後、化合
物半導体基板を、不純物の拡散深さより深く、所定のパ
ターンでエッチングして空隙からなる絶縁領域を形成す
る工程とを含むことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上述したこの発明の発光ダイオードアレイによ
れば、第１導電型の化合物半導体基板の表面に、複数の
第２導電型の拡散領域が互いに離間して配列されてい
る。そして、この第２導電型の拡散領域は、基板の表面
に設けられた絶縁領域によって隣接する拡散領域から分
離されている。そして、拡散領域と絶縁領域との境界面
は基板に対して実質的に垂直になっている。すなわち、
横方向の拡散領域は見られない。

【００１１】このような発光ダイオードアレイを製造す
る場合には、第１の方法では、先ず、不純物を基板中に
拡散して拡散領域を形成し、その後、拡散領域に拡散深
さより深く所定のパターンでイオンを注入する。そし
て、イオン注入により拡散領域が絶縁領域に変化し、拡
散領域は絶縁領域によって分離される。この場合、イオ
ンは基板の表面に垂直に注入され、注入されたイオンは
横方向には移動しないので、拡散領域と絶縁領域との境
界面は基板の表面に対して実質的に垂直になる。従っ
て、横方向の拡散領域は生じない。また、イオンは所定
のマスクパターンから露出している拡散領域に注入され
る。従って、このマスクパターンによりイオン注入のパ
ターン、すなわち拡散領域のパターン（要するに発光ダ
イオードアレイパターン）が決まる。そして、イオン注
入領域は、１μｍ程度の精度で形成することができるた
め、発光ダイオードアレイの隣接するドット端間の距離
を数μｍ程度にすることが出来る。

【００１２】また、第２の方法では、不純物を基板中に
拡散して拡散領域を形成し、その後、拡散領域形成済み
の基板を拡散深さより深く所定のパターンでエッチング
する。そして、エッチングによって拡散領域が空隙によ
り分離される。この場合、拡散領域形成済みの基板は、
表面に対して垂直にエッチングされるため、拡散領域と
空隙である絶縁領域との境界面は基板に対して実質的に
垂直になる。従って、横方向の拡散領域は生じない。ま
た、所定のマスクパターンから露出している拡散領域形
成済みの基板がエッチングされる。従って、このマスク
パターンによりエッチングのパターン、すなわち拡散領
域のパターン（要するに発光ダイオードアレイパター
ン）が決まる。そして、エッチング領域は、１μｍ程度
の精度で形成することができるため、発光ダイオードア
レイの隣接するドット端間の距離を数μｍ程度にするこ
とが出来る。

【００１３】以上のような第１および第２の方法を用い
て、発光ダイオードアレイを製造する場合、得られる発
光ダイオードアレイのドット間隔を、イオン注入の精度
やエッチングの精度、すなわちマスクパターンを形成す
る精度によって定めることが出来る。そして、マスクパ
ターンは１μｍ程度の精度で形成することが出来る。従
って、高密度の発光ダイオードアレイの製造が可能にな
る。

【００１４】また、横方向への不純物の拡散を考慮する
必要がないため、隣接するＰＮ接合がつながり、ドット
間がショートするという問題がなく、さらに、ドットに
よって形状が異なるためにドットの光量にばらつきが生
じるという問題、ドットの発光形状に異常が生じるとい
う問題がない。

【００１５】また、不純物を基板中に拡散した後、拡散
領域を絶縁領域によって分離するので、形成しようとす
るアレイパターンについて個別に拡散の条件を最適化し
なければならないという問題がなく、拡散の制御が容易
になる。

【００１６】

【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。また、以下の説明で述
べる、使用材料、形成方法および膜厚等の数値的条件
は、この発明の好適例にすぎない。従って、この発明が
これらの条件にのみ限定されるものではないことは理解
されたい。

【００１７】１．第１実施例図１は第１実施例の発光ダイオードアレイを示す概略的
な平面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線に沿って取った
要部断面図（ただし切り口の図）である。図３は図１の
II−II線に沿って取った要部断面図（ただし切り口の
図）である。図４（Ａ）〜（Ｃ）、図５（Ａ）および
（Ｂ）は図１のＩ−Ｉ線に沿って取った、第１実施例の
発光ダイオードアレイの製造工程中の主な工程でとり得
る構造体の様子を断面図（ただし切り口の図）によって
示した工程図である。なお、以下の説明において発光ダ
イオードアレイおよびその製造方法について併せて説明
する。また、この第１実施例では発光ダイオードを３個
しか示していないが、実際には多数の発光ダイオードが
配列している。また、図面中、各符号は一部分にのみ付
している場合がある。

【００１８】発光ダイオードアレイを製造する場合、先
ず、第１導電型（ここではｎ型）の化合物半導体基板１
１中に、第２導電型（ここではｐ型）を決定する不純物
を拡散させて第２導電型の拡散領域１３を形成する（図
４（Ａ））。

【００１９】そのため、最初に、この第１実施例では、
例えば、ｎ型のＧａＡｓ_0.8 Ｐ_0.2エピタキシャル基板
（ｎ型の化合物半導体基板１１）の全面上に拡散源膜１
５およびアニールキャップ膜１７を順次に形成する。拡
散源膜１５として、例えば、２００〜２０００Åの厚さ
のＺｎＯおよびＳｉＯ₂ の混合膜（以下、ＺｎＯ／Ｓｉ
Ｏ₂ 混合膜と称する場合がある。）を用いる。ここで
は、Ｚｎが第２導電型を決定する不純物である。そし
て、このＺｎＯ／ＳｉＯ₂ 混合膜はＺｎＯとＳｉＯ₂ と
からなるターゲットのスパッタリングによって形成す
る。また、アニールキャップ膜１７として、例えば、２
００〜２０００Åの厚さのＡｌ₂ Ｏ₃ 膜やＡｌＮ膜など
を用いる。そして、このＡｌ₂ Ｏ₃ 膜やＡｌＮ膜はスパ
ッタリングによって形成する。

【００２０】その後、この第１実施例では、例えば、基
板１１、拡散源膜１５およびアニールキャプ膜１７から
なる構造体を窒素雰囲気中で７００℃の基板温度で１時
間熱処理することにより、ｎ型の化合物半導体基板１１
中にＺｎを拡散させ、拡散深さが１．０μｍ程度であ
り、Ｚｎ濃度が５×１０¹⁹〜１×１０²⁰ｃｍ^-3程度のｐ
型の拡散領域１３を形成して図４（Ａ）に示す構造体を
得る。この場合、熱処理する温度および時間により、所
望の拡散深さに設定することができる。

【００２１】次に、拡散領域１３に、不純物の拡散深さ
より深くイオンを注入し、所定のパターンの絶縁領域２
１を形成する（図４（Ｃ））。

【００２２】そのため、最初に、この第１実施例では、
公知のリソグラフィー技術を用いてアニールキャップ膜
１７および拡散源膜１５をパターニングする（図４
（Ｂ））。この場合、マスクとして所定の形状にパター
ニングされたレジスト膜１９ａを使用する。アニールキ
ャップ膜１７のエッチングには熱りん酸を用い、拡散源
膜１５のエッチングにはバッファードフッ酸（Ｂｕｆｆ
ｅｒｅｄＨＦ）を用いた。なお、図中、１５ａはパタ
ーニング済み拡散源膜、１７ａはパターニング済みキャ
ップ膜、１９ａはパターニング済みレジスト膜を示す。

【００２３】その後、これら膜（１５ａ、１７ａ、１９
ａ）からなるパターン間に露出している拡散領域１３の
部分にイオンを注入し、所定のパターンの絶縁領域２１
を形成する（図４（Ｃ））。イオン注入（ｉｏｎｉｍ
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）に用いるイオンとして、例えば
プロトンを用い、その際のドーズ量を約１０ｃｍ^-2、入
射イオンビームエネルギーを約０．５ＭｅＶとした。そ
して、基板１１に垂直に入射したイオンが止まるまでの
距離が最大約２μｍであり、不純物の拡散深さより深く
イオンが注入される。その結果、拡散領域１３が絶縁領
域２１によって分離される。また、注入されたイオンは
横方向へは移動しないので、拡散領域１３と絶縁領域２
１との境界面２３は基板１１の表面に対して実質的に垂
直になっている。なお、イオン注入に用いるイオンとし
て酸素イオン（Ｏ^2-）、炭素イオン（Ｃ⁺ ）などを用い
ることもできる。なお、図４（Ｃ）中の矢印は、イオン
の注入方向を示している。

【００２４】その後、パターニング済みレジスト膜１９
ａ、パターニング済みキャップ膜１７ａおよびパターニ
ング済み拡散源膜１５ａを全て除去し、然る後、基板１
１上に開口部２５ａを有する層間絶縁膜２５を形成する
（図５（Ａ））。このパターニング済みレジスト膜１９
ａ、パターニング済みキャップ膜１７ａおよびパターニ
ング済み拡散源膜１５ａの除去にはそれぞれレジスト剥
離液、熱りん酸、バッファードフッ酸を用いる。また、
層間絶縁膜２５として、例えば、１０００Åの厚さのＳ
ｉＮ膜を用い、このＳｉＮ膜はプラズマＣＶＤ法によっ
て形成する。この他、層間絶縁膜２５として、ＡｌＮ
膜、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜およびＳｉＯ₂ 膜から選ばれたいずれ
か１種または２種以上の組み合わせの膜を用いることも
できる。そして、開口部２５ａは、所定の形状にパター
ニングされたレジスト膜（図示していない）をマスクと
して、バッファードフッ酸を用いたエッチングにより形
成する。ただし、層間絶縁膜としてＳｉＯ₂ 膜を用いる
場合にもバッファードフッ酸を用いてエッチングする
が、層間絶縁膜としてＡｌ₂ Ｏ₃ 膜およびＡｌＮ膜を用
いる場合には熱りん酸を用いてエッチングする。また、
ＳｉＮ膜では、このエッチング工程をＣＦ₄ ガスとＯ₂
ガスとの混合ガスを使用したドライエッチングで行って
もよい。この開口部２５ａは絶縁領域２１によって分離
されている拡散領域１３が露出するように位置決め形成
する。なお、開口部２５を形成した後、レジスト膜を除
去する。レジスト膜の除去にはレジスト剥離液を用い
る。

【００２５】その後、例えば、Ａｌ電極からなるｐ側電
極２７を、開口部２５ａから露出するｐ型の拡散領域１
３から層間絶縁膜２５上にわたって所定のパターンで形
成する。また、基板１１の裏面（層間絶縁膜が設けられ
ている面と反対側の面）には、裏面研磨後にＡｕ合金電
極からなるｎ側電極２９を形成する（図１〜図３、図５
（Ｂ））。このようにして、発光ダイオードアレイを製
造した。

【００２６】以上の様にして発光ダイオードアレイを製
造する場合、得られる発光ダイオードアレイのドット間
隔を、イオン注入の精度、すなわちアニールキャップ膜
１７および拡散源膜１５をパターニングする際のエッチ
ングの精度によって定めることが出来る。従って、高密
度の発光ダイオードアレイの製造が可能になる。

【００２７】また、横方向への不純物の拡散を考慮する
必要がないため、隣接するＰＮ接合がつながり、ドット
間がショートするという問題がない。

【００２８】また、発光領域、すなわち拡散領域は、イ
オン注入の際のマスクとなるパターニング済み拡散源
膜、パターニング済みキャップ膜、およびパターニング
済みレジスト膜に基づいて決まるため、ドットによって
形状が異なるためにドットの光量にばらつきが生じると
いう問題、ドットの発光形状に異常が生じるという問題
が低減する。

【００２９】また、不純物を基板中に拡散した後、拡散
領域を絶縁領域によって分離するので、形成しようとす
るアレイパターンについて個別に拡散の条件を最適化し
なければならないという問題がなく、拡散の制御が容易
になる。

【００３０】また、第２導電型を決定する不純物を化合
物半導体基板１１中に拡散して第２導電型の拡散領域１
３を形成する場合、固相拡散を用いている。この場合、
拡散深さが浅いため、イオンを注入する深さを浅くする
ことができ、ドーズ量、入射イオンビームエネルギーの
観点からイオン注入を制御しやすい。

【００３１】２．第２実施例図６は第２実施例の発光ダイオードアレイを示す概略的
な平面図である。図７は図６のＩ−Ｉ線に沿って取った
要部断面図（ただし切り口の図）である。図８は図６の
II−II線に沿って取った要部断面図（ただし切り口の
図）である。図９（Ａ）〜（Ｃ）、図１０（Ａ）〜
（Ｃ）は図６のＩ−Ｉ線に沿って取った、第２実施例の
発光ダイオードアレイの製造工程中の主な工程でとり得
る構造体の様子を断面図（ただし切り口の図）によって
示した工程図である。また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）、図
１２（Ａ）〜（Ｃ）は、図９（Ａ）〜（Ｃ）、図１０
（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ対応していて発光ダイオード
アレイの製造工程中の主な工程でとり得る構造体の様子
を平面図によって示した工程図である。また、図１３
（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）および（Ｂ）は、図９
（Ａ）〜（Ｃ）、図１０（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ対応
していて、図６のII−II線に沿って取った、発光ダイオ
ードアレイの製造工程中の主な工程でとり得る構造体の
様子を断面図（ただし切り口の図）によって示した工程
図である。ただし、図１４（Ｂ）は図１０（Ｂ）および
（Ｃ）に対応している。なお、以下の説明において、発
光ダイオードアレイおよびその製造方法について併せて
説明する。また、この第２実施例では、各ドットが一直
線状に配列している発光ダイオードアレイについて説明
する。このような発光ダイオードアレイはプリンターヘ
ッドなどに用いられる。また、この第２実施例では発光
ダイオードアレイを３個しか示していないが、実際には
多数の発光ダイオードが配列している。また、図面中、
各符号は一部分にのみ付している場合がある。また、図
６および図１２中の絶縁領域２１には、断面図ではない
がハッチングを付して示している。

【００３２】発光ダイオードアレイを製造する場合、先
ず、第１導電型（ここではｎ型）の化合物半導体基板１
１中に、第２導電型（ここではｐ型）を決定する不純物
を拡散させて第２導電型の拡散領域１３を形成する（図
９（Ａ）、図１１（Ａ）、図１３（Ａ））。各ドットが
一直線状に配列している発光ダイオードアレイを製造す
るため、この第２実施例では、例えば、ｎ型のＧａＡｓ
_0.8 Ｐ_0.2 エピタキシャル基板（ｎ型の化合物半導体基
板１１）１１中に、一直線状の拡散領域１３を形成す
る。

【００３３】そのため、最初に、この第２実施例では一
直線状の拡散窓３１ａを有する拡散マスク３１を基板１
１上に形成し、然る後、拡散窓３１ａから露出する基板
１１の部分および拡散マスク３１を覆う拡散源膜１５お
よびアニールキャップ膜１７を順次に形成する。この場
合、拡散マスク３１として、例えば、厚さ２０００Åμ
ｍのＡｌＮ膜を用いる。そして、拡散窓３１ａは、公知
のリソグラフィー技術を用いて形成し、拡散マスクのエ
ッチングには熱りん酸を用いる。また、第１実施例の場
合と同様に、拡散源膜１５として、例えば、２００〜２
０００Åの厚さのＺｎＯ／ＳｉＯ₂ 混合膜を用い、アニ
ールキャップ膜１７として、例えば、２００〜２０００
Åの厚さのＡｌ₂ Ｏ₃ 膜やＡｌＮ膜などを用いる。

【００３４】その後、第１実施例の場合と同様に、基板
１１中にＺｎを拡散させ、拡散領域１３を形成する（図
９（Ａ）、図１１（Ａ）、図１３（Ａ））。

【００３５】その後、アニールキャップ膜１７および拡
散源膜１５を除去して、拡散窓３１ａから拡散領域１３
を露出させる（図９（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１３
（Ｂ））。アニールキャップ膜１７および拡散源膜１５
の除去には、それぞれ熱りん酸、バッファードフッ酸を
用いる。

【００３６】その後、例えば、Ａｌ電極からなるｐ側電
極２７を、拡散窓３１ａから露出するｐ型の拡散領域１
３から拡散マスク３１上にわたって所定のパターンで形
成する（図９（Ｃ）、図１１（Ｃ）、図１３（Ｃ））。
そして、ｐ側電極２７は、拡散領域１３の長手方向に一
定の間隔で設けられている。

【００３７】次に、拡散領域１３に、不純物の拡散深さ
より深くイオンを注入し、所定のパターンの絶縁領域１
３を形成する（図１０（Ａ）および（Ｂ）、図１２
（Ａ）および（Ｂ）、図１４（Ａ）および（Ｂ））。

【００３８】そのため、最初に、この第２実施例では、
ｐ側電極２７の間に開口部３３ａを有するレジスト膜３
３を、拡散窓３１ａから露出する拡散領域１３の部分、
拡散マスク３１およびｐ側電極２７を覆う様に形成する
（（図１０（Ａ）、図１２（Ａ）、図１４（Ａ））。

【００３９】その後、第１実施例の場合と同様に、開口
部３３ａから露出している拡散領域１３の部分にイオン
を注入して、絶縁領域２１を形成する（（図１０
（Ｂ）、図１２（Ｂ）、図１４（Ｂ））。その結果、拡
散領域１３が絶縁領域２１によって分離される。また、
注入されたイオンは横方向へは移動しないので、拡散領
域１３と絶縁領域２１との境界面２３は基板１１の表面
に対して実質的に垂直になっている。なお、図１０
（Ｂ）中の矢印は、イオンの注入方向を示している。

【００４０】その後、レジスト膜３３を除去する。レジ
スト膜の除去にはレジスト剥離液を用いる。そして、基
板１１の裏面を研磨後にＡｕ合金電極からなるｎ側電極
２９を形成する（図６〜図８、図１０（Ｃ）、図１２
（Ｃ）、図１４（Ｂ））。このようにして、発光ダイオ
ードアレイを製造した。

【００４１】以上の様にして発光ダイオードアレイを製
造する場合、第１実施例の場合と同様な効果を得ること
が出来る。

【００４２】第３実施例図１５（Ａ）および（Ｂ）は第３実施例の発光ダイオー
ドアレイの製造工程中の主な工程でとり得る構造体の様
子を断面図（ただし切り口の図）によって示した工程図
である。なお、以下の説明において、発光ダイオードア
レイおよびその製造方法について併せて説明する。ま
た、図面中、各符号は一部分にのみ付している場合があ
る。

【００４３】第１実施例の発光ダイオードの製造工程中
において、拡散領域１３の一部分に、不純物の拡散深さ
よりも深くイオンを注入して所定のパターンの絶縁領域
２１を形成している。その結果、拡散領域１３が絶縁領
域２１によって分離される。これに対して、この第３実
施例では、拡散深さよりも深く、基板１１を所定のパタ
ーンでエッチングして空隙からなる絶縁領域２１を形成
し、拡散領域１３を絶縁領域２１によって分離する場合
について説明する。

【００４４】発光ダイオードアレイを製造する場合、こ
の第３実施例では、先ず、第１実施例の場合と同様に、
拡散深さが１μｍの拡散領域１３を形成する。

【００４５】次に、化合物半導体基板１１を、不純物の
拡散深さより深く、所定のパターンでエッチングして空
隙からなる絶縁領域２１を形成する（図１５（Ａ））。

【００４６】そのため、最初に、この第３実施例では、
第１実施例の場合と同様に、アニールキャップ膜１７お
よび拡散源膜１５をパターニングする。

【００４７】その後、これら膜（１５ａ、１７ａ、１９
ａ）からなるパターン間に露出している拡散領域１３の
部分、すなわち化合物半導体基板１１をエッチングし
て、空隙からなる絶縁領域２１を形成する（図１５
（Ａ））。化合物半導体基板１１のエッチングは、例え
ば、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより行う。
そして、化合物半導体基板１１を垂直方向に２μｍエッ
チングした。エッチングの深さが不純物の拡散深さより
深いため、拡散領域１３が絶縁領域２１によって分離さ
れる。そして、このドライエッチングによって基板１１
は実質的に垂直にエッチングされるので、拡散領域１３
と絶縁領域２１との境界面２３は基板１１の表面に対し
て実質的に垂直になっている。

【００４８】その後、第１実施例の場合と同様に、パタ
ーニング済みレジスト膜１９ａ、パターニング済みキャ
ップ膜１７ａおよびパターニング済み拡散源膜１５ａを
全て除去し、然る後、基板１１上に開口部２５ａを有す
る層間絶縁膜２５を形成する。この場合、基板１１表面
の凸部分を覆うことを考慮して、常圧ＣＶＤ法により形
成した厚さ３０００ÅのＰＳＧ膜（リン（Ｐ）含有Ｓｉ
Ｏ₂ 膜）を層間絶縁膜２５として用いた。そして、開口
部２５ａは、所定の形状にパターニングされたレジスト
膜（図示していない）をマスクとして、バッファードフ
ッ酸を用いて形成した。

【００４９】その後、第１実施例の場合と同様に、ｐ側
電極２７およびｎ側電極２９を形成する（図１５
（Ｂ））。このようにして、発光ダイオードアレイを製
造した。

【００５０】以上の様にして発光ダイオードアレイを製
造する場合、第１実施例の場合と同様に、得られる発光
ダイオードアレイのドット間隔を化合物半導体基板１１
のエッチングの精度によって定めることが出来る。従っ
て、高密度の発光ダイオードアレイの製造が可能にな
る。

【００５１】また、ドット間がショートするという問
題、ドットの光量にばらつきが生じるという問題、ドッ
トの発光形状に異常が生じるという問題およびアレイパ
ターンについて個別に拡散の条件を最適化しなければな
らないという問題も、第１実施例の場合と同様に解決す
ることが出来る。

【００５２】また、第２導電型を決定する不純物を化合
物半導体基板１１中に拡散して第２導電型の拡散領域１
３を形成する場合、固相拡散を用いている。この場合、
拡散深さが浅いため、化合物半導体基板１１のエッチン
グの深さを浅くすることが出来る。そして、層間絶縁膜
のカバレッジも良好に制御することが出来る。

【００５３】４．第４実施例図１６（Ａ）および（Ｂ）は第４実施例の発光ダイオー
ドアレイの製造工程中の主な工程でとり得る構造体の様
子を断面図（ただし切り口の図）によって示した工程図
である。なお、以下の説明において、発光ダイオードア
レイおよびその製造方法について併せて説明する。ま
た、この第４実施例では、各ドットが一直線状に配列し
ている発光ダイオードアレイについて説明する。また、
図面中、各符号は一部分にのみ付している場合がある。

【００５４】第２実施例の発光ダイオードの製造工程中
において、拡散領域１３の一部分に、不純物の拡散深さ
よりも深くイオンを注入して所定のパターンの絶縁領域
２１を形成している。その結果、拡散領域１３が絶縁領
域２１によって分離される。これに対して、この第４実
施例では、拡散深さよりも深く、基板１１を所定のパタ
ーンでエッチングして空隙からなる絶縁領域２１を形成
し、拡散領域１３を絶縁領域２１によって分離する場合
について説明する。

【００５５】発光ダイオードアレイを製造する場合、こ
の第４実施例では、先ず、第２実施例の場合と同様に、
拡散領域１３およびｐ側電極２７を形成する。

【００５６】次に、化合物半導体基板１１を、不純物の
拡散深さより深く、所定のパターンでエッチングして空
隙からなる絶縁領域２１を形成する（図１６（Ａ））。

【００５７】そのため、最初に、この第４実施例では、
第２実施例の場合と同様に、ｐ側電極２７の間に開口部
３３ａを有するレジスト膜３３を形成する。

【００５８】その後、第３実施例の場合と同様に、開口
部３３ａから露出している拡散領域１３の部分、すなわ
ち化合物半導体基板１１をエッチングして、空隙からな
る絶縁領域２１を形成する（図１６（Ａ））。エッチン
グ深さが不純物の拡散深さより深いため、拡散領域１３
が絶縁領域２１によって分離される。そして、拡散領域
と絶縁領域との境界面２３は基板１１に対して実質的に
垂直になっている。

【００５９】その後、第２実施例の場合と同様に、レジ
スト膜３３の除去、ｎ側電極２９の形成を行う（図１６
（Ｂ））。このようにして、発光ダイオードアレイを製
造した。

【００６０】以上の様にして発光ダイオードアレイを製
造する場合、第３実施例の場合と同様な効果を得ること
が出来る。

【００６１】この発明は、上述した各実施例に限定され
るものではないことは明らかである。例えば、これらの
実施例では、基板としてＧａＡｓＰエピタキシャル基板
を用いているが、例えば、ＧａＡｌＡｓ基板、ＧａＰ基
板、ＧａＡｓＩｎＰ基板などを用いても良い。また、基
板としてｐ型基板を用いても良い。

【００６２】また、これらの実施例では、拡散源膜とし
てスパッタリングによって形成したＺｎＯ／ＳｉＯ₂ 混
合膜を用いているが、不純物となるＺｎを含む膜であれ
ば良く、例えば、ＺｎＯ膜を用いても良い。また、不純
物はＺｎに限らず他の不純物を用いても良い。

【００６３】また、これらの実施例では、第２導電型を
決定する不純物を化合物半導体基板中に拡散して第２導
電型の拡散領域を形成する場合、固相拡散を用いている
が、気相拡散を用いても良い。

【００６４】また、第３および第４実施例では、化合物
半導体基板をエッチングして、空隙からなる絶縁領域を
形成する場合、ドライエッチングを用いているが、ドッ
トの光量にばらつきが生じるという問題、ドットの発光
形状に異常が生じるという問題およびアレイパターンに
ついて個別に拡散の条件を最適化しなければならないと
いう問題を解決するためには、ウェットエッチングを用
いても良い。

【００６５】また、これらの実施例では上面発光型の発
光ダイオードアレイおよびその製造方法について説明し
たが、端面発光型の発光ダイオードアレイおよびその製
造方法にも適用することが出来る。

【００６６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の発光ダイオードアレイによれば、第１導電型の化
合物半導体基板の表面に、複数の第２導電型の拡散領域
が互いに離間して配列されている。そして、この第２導
電型の拡散領域は、基板の表面に設けられた絶縁領域に
よって隣接する拡散領域から分離されている。そして、
拡散領域と絶縁領域との境界面は基板に対して実質的に
垂直になっている。すなわち、横方向の拡散領域は見ら
れない。

【００６７】このような発光ダイオードアレイを製造す
る場合には、第１の方法では、先ず、不純物を基板中に
拡散して拡散領域を形成し、その後、拡散領域に拡散深
さより深く所定のパターンでイオンを注入する。そし
て、イオン注入により拡散領域が絶縁領域に変化し、拡
散領域は絶縁領域によって分離される。この場合、イオ
ンは基板の表面に垂直に注入され、注入されたイオンは
横方向には移動しないので、拡散領域と絶縁領域との境
界面は基板の表面に対して実質的に垂直になる。また、
第２の方法では、不純物を基板中に拡散して拡散領域を
形成し、その後、拡散領域形成済みの基板を拡散深さよ
り深く所定のパターンでエッチングする。そして、エッ
チングによって拡散領域が空隙により分離される。この
場合、拡散領域形成済みの基板は、表面に対して垂直に
エッチングされるため、拡散領域と空隙である絶縁領域
との境界面は基板に対して実質的に垂直になる。従っ
て、第１および第２の方法では、横方向への不純物の拡
散を考慮する必要がないため、隣接するＰＮ接合がつな
がり、ドット間がショートするという問題なく、さら
に、ドットによって形状が異なるためにドットの光量に
ばらつきが生じるという問題、ドットの発光形状に異常
が生じるという問題がない。

【００６８】また、第１の方法では、イオンは所定のマ
スクパターンから露出している拡散領域に注入される。
そして、このマスクパターンによりイオン注入のパター
ン、すなわち拡散領域のパターン（要するに発光ダイオ
ードアレイパターン）が決まる。また、第２の方法で
は、所定のマスクパターンから露出している拡散領域形
成済みの基板がエッチングされる。そして、このマスク
パターンによりエッチングのパターン、すなわち拡散領
域のパターン（要するに発光ダイオードアレイパター
ン）が決まる。イオン注入領域およびエッチング領域は
１μｍ程度の精度で形成することが出来るため、第１お
よび第２の方法では発光ダイオードアレイの隣接するド
ット端間の距離を数μｍ程度とすることができる。従っ
て、高密度の発光ダイオードアレイの製造が可能にな
る。

【００６９】また、不純物を基板中に拡散した後、拡散
領域を絶縁領域によって分離するので、形成しようとす
るアレイパターンについて個別に拡散の条件を最適化し
なければならないという問題がなく、拡散の制御が容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの平面図である。

【図２】第１実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの断面図である。

【図３】第１実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの断面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は第１実施例の発光ダイオード
アレイの製造工程図である。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は図４につづく第１実施例
の発光ダイオードアレイの製造工程図である。

【図６】第２実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの平面図である。

【図７】第２実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの断面図である。

【図８】第２実施例の説明に供する発光ダイオードアレ
イの断面図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施例の発光ダイオード
アレイの製造工程図である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）はは図９につづく第２実施例
の発光ダイオードアレイの製造工程図である。

【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施例の発光ダイオー
ドアレイの製造工程図である。

【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１１につづく第２実施例
の発光ダイオードアレイの製造工程図である。

【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施例の発光ダイオー
ドアレイの製造工程図である。

【図１４】（Ａ）および（Ｂ）は図１３につづく第２実
施例の発光ダイオードアレイの製造工程図である。

【図１５】（Ａ）および（Ｂ）は第３実施例の発光ダイ
オードアレイの製造工程図である。

【図１６】（Ａ）および（Ｂ）は第４実施例の発光ダイ
オードアレイの製造工程図である。

【符号の説明】

１１：化合物半導体基板１３：拡散領域１５：拡散源膜１５ａ：パターニング済み拡散源膜１７：アニールキャップ膜１７ａ：パターニング済みキャップ膜１９ａ：パターニング済みレジスト膜２１：絶縁領域２３：境界面２５：層間絶縁膜２５ａ：開口部２７：ｐ側電極２９：ｎ側電極３１：拡散マスク３１ａ：拡散窓３３：レジスト膜３３ａ：開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型の化合物半導体基板の表面に
互いに離間して配列された複数の第２導電型の拡散領域
を具えてなる発光ダイオードアレイにおいて、前記拡散領域は前記化合物半導体基板の表面に設けられ
た絶縁領域によって隣接する拡散領域から分離されてい
て、前記拡散領域と前記絶縁領域との境界面は前記基板
の表面に対し実質的に垂直となっていることを特徴とす
る発光ダイオードアレイ。
【請求項２】請求項１に記載の発光ダイオードアレイ
において、前記絶縁領域を前記拡散領域にイオン注入を
行って形成した絶縁領域としたことを特徴とする発光ダ
イオードアレイ。
【請求項３】請求項１に記載の発光ダイオードアレイ
において、前記絶縁領域を空隙としたことを特徴とする
発光ダイオードアレイ。
【請求項４】請求項２に記載の発光ダイオードアレイ
を製造するに当り、第２導電型を決定する不純物を第１導電型の化合物半導
体基板中に拡散させて第２導電型の拡散領域を形成する
工程と、前記拡散領域に、前記不純物の拡散深さより深くイオン
注入を行い、所定のパターンの前記絶縁領域を形成する
工程とを含むことを特徴とする発光ダイオードアレイの
製造方法。
【請求項５】請求項３に記載の発光ダイオードアレイ
を製造するに当り、第２導電型を決定する不純物を第１導電型の化合物半導
体基板中に拡散させて第２導電型の拡散領域を形成する
工程と、その後、前記化合物半導体基板を、前記不純物の拡散深
さより深く、所定のパターンでエッチングして空隙から
なる前記絶縁領域を形成する工程とを含むことを特徴と
する発光ダイオードアレイの製造方法。
【請求項６】請求項５または６に記載の発光ダイオー
ドアレイの製造方法において、前記第２導電型を決定す
る不純物の前記化合物半導体基板中への拡散を固相拡散
により行うことを特徴とする発光ダイオードアレイの製
造方法。