JPH11312824A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH11312824A
JPH11312824A JP11757798A JP11757798A JPH11312824A JP H11312824 A JPH11312824 A JP H11312824A JP 11757798 A JP11757798 A JP 11757798A JP 11757798 A JP11757798 A JP 11757798A JP H11312824 A JPH11312824 A JP H11312824A
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JP
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semiconductor layer
connection line
type semiconductor
light emitting
layer
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JP11757798A
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Katsunobu Kitada
勝信 北田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤボンディングの位置ずれによってショ
ートが発生したり、フリップチップ時の導電性樹脂やペ
ーストの流れ込みによってショートが発生するという問
題があった。 【解決手段】 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型
半導体層を積層して設けて絶縁膜で被覆し、この基板の
対向する端部近傍に共通電極を設けて第1の接続線を介
して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内
側に個別電極を設けて第2の接続線を介して前記逆導電
型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共
通電極、第1の接続線、および第2の接続線を100〜
3400Åの膜厚を有する第2の絶縁膜で被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源など
に用いられる半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の半導体発光装置を図3および図4に示す。図4は、図
3のA−A線断面図である。図3および図4において、
21は半導体基板、22は島状半導体層、23は個別電
極、24は共通電極である。
【0003】半導体基板21は、例えばシリコン(S
i)などの単結晶半導体基板などから成る。島状半導体
層22は、ガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素な
どの化合物半導体層などから成り、一導電型不純物を含
有する層22aと逆導電型不純物を含有する層22bか
ら成る。一導電型不純物を含有する層22aと逆導電型
不純物を含有する層22bの界面部分で半導体接合部が
形成される。この島状半導体層22は、例えばMOCV
D(有機金属化学気相成長)法やMBE(分子線エピタ
キシ)法でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素な
どから成る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチ
ングなどによって島状に形成される。
【0004】島状半導体層22の表面部分には、例えば
窒化シリコン膜(Six y )などから成る絶縁膜25
が形成されており、この絶縁膜25上には、例えば金
(Au)などから成る個別電極23が形成されている。
この個別電極23は、絶縁膜25に形成されたスルーホ
ールC3を介して逆導電型不純物を含有する半導体層2
2bに接続されており、逆導電型不純物を含有する層2
2bの上面部分から壁面部分を経由して、半導体基板2
1の端面近傍まで、隣接する島状半導体層22ごとに交
互に他の端面側に延在するように形成されている。ま
た、半導体基板21の裏面側のほぼ全面には共通電極2
4が形成されている。
【0005】島状半導体層22、個別電極23および共
通電極24で個々の発光ダイオードが構成され、この発
光ダイオードは半導体基板21上に一列状に並ぶように
形成される。この場合、例えば個別電極23が発光ダイ
オードのアノード電極となり、共通電極24がカソード
電極となる。なお、個別電極23はその幅広部分におい
て外部回路とボンディングワイヤなどで接続される。
【0006】このような発光ダイオードアレイでは、例
えば個別電極23から共通電極24に向けて順方向に電
流を流すと、逆導電型不純物を含有する層22bには電
子が注入され、一導電型不純物を含有する層22aには
正孔が注入される。これらの少数キャリアの一部が多数
キャリアと発光再結合することによって光を生じる。
【0007】また、列状に形成された発光素子のいずれ
かの個別電極23を選択して電流を流して発光させるこ
とにより、例えばページプリンタ用感光ドラムの露光用
光源として用いられる。
【0008】ところが、この従来の発光ダイオードアレ
イでは、半導体基板21の表面側に形成した島状半導体
層22上に、個別電極23を設けると共に、半導体基板
21の裏面側に共通電極24を設けていることから、個
別電極23と共通電極24の形成工程が2回になり、製
造工程が煩雑であるという問題があった。また、個別電
極23と共通電極24が半導体基板21の表裏両面にあ
ると、ワイヤボンディング法などによって外部回路と接
続する際にも、その接続作業が困難であるという問題が
あった。
【0009】そこで、本出願人は、図5および図6に示
すように、半導体基板31上に、一導電型不純物を含有
する下層半導体層32を設け、この下層半導体層32上
に逆導電型不純物を含有する上層半導体層33を下層半
導体層32よりも小面積となるように設け、基板31の
対向する端部に共通電極35a、35bを設けて第1の
接続線37スルーホールC4で下層半導体層32に接続
し、この共通電極35a、35bの内側に個別電極34
を設けて第2の接続線38でスルーホールC5を介して
上層半導体層33に接続した半導体発光装置を提案し
た。
【0010】このように構成すると、半導体基板31の
同じ側に個別電極34と共通電極35a、35bを設け
ることができ、個別電極34と共通電極35a、35b
を一回の工程で同時に形成できることから、発光ダイオ
ードアレイの製造工程が簡略化されると共に、個別電極
34と共通電極35a、35bが同じ側に位置すること
から、ワイヤボンディング法などによる外部回路との接
続作業も容易になる。なお、図6中、36は窒化シリコ
ン膜などから成る絶縁膜である。
【0011】また、図5に示すように、共通電極35
a、35bは隣接する島状半導体層32ごとに異なる群
に属するように二群に分けて設けられ、個別電極34は
隣接する島状半導体層33が同じ個別電極34に接続さ
れるように設けられている。
【0012】このように共通電極35a、35bを二群
に分けて設け、隣接する島状半導体層32、33が同じ
個別電極34に接続して設けると、電極パターンが簡素
化され、電極の短絡などを防止できると共に、発光ダイ
オードを高精細化させても、これら電極34、35と外
部回路との接続面積を大きくとることができるという利
点がある。
【0013】ところが、この従来の半導体発光装置で
は、半導体発光装置の高精細化に伴って、個別電極34
と外部回路とを接続するワイヤーボンディング時のボー
ルずれなどの影響で発光体を損傷することがあった。特
に、図6に示すようなデュアル構造の発光装置において
は上述のような問題が顕著に現れる。
【0014】また、電極部分の微細化に伴ってワイヤー
ボンディングの位置ずれでショートが発生したり、フリ
ップチップの導電性樹脂やペーストの流れ込みによるシ
ョートが発生することがあるという問題があった。
【0015】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ワイヤボンディングの位置
ずれによってショートが発生したり、フリップチップ時
の導電性樹脂やペーストの流れ込みによるショートが発
生することなどを解消した半導体発光装置を提供するこ
とを目的とする。
【0016】
【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に係る半導体発光装置では、基板上に、一
導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して設けて絶
縁膜で被覆し、この基板の対向する端部近傍に共通電極
を設けて第1の接続線を介して前記一導電型半導体層に
接続し、この共通電極の内側に個別電極を設けて第2の
接続線を介して前記逆導電型半導体層に接続した半導体
発光装置において、前記共通電極、第1の接続線、およ
び第2の接続線を100〜3300Åの膜厚を有する第
2の絶縁膜で被覆した。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。図1は請求項1に係る半導
体発光装置の一実施形態を示す図、図2は同じく断面図
であり、1は基板、2は化合物半導体から成る一導電型
半導体層、3は同じく化合物半導体から成る逆導電型半
導体層、4は個別電極、5は共通電極である。
【0018】基板1は、シリコン(Si)などの単結晶
半導体基板やサファイア(A12 3 )などの単結晶絶
縁基板などから成る。単結晶半導体基板の場合、(10
0)面を<011>方向に2〜7°オフさせた比抵抗ρ
が1〜3×103 Ω・cm程度の高抵抗基板などが好適
に用いられる。サファイアの場合、C面基板などが用い
られる。
【0019】この基板1上には、一導電型半導体層2が
形成されている。この一導電型半導体層2は、格子定数
の不整合による転位を防止するためのバッファ層2a
と、電極とのオーミックコンタクトをとるためのコンタ
クト層2bと、電子を閉じ込めるためのクラッド層2c
で構成される。バッファ層2aは1〜4μm程度の厚み
に形成され、オーミックコンタクト層2bとクラッド層
2cは0.1〜1μm程度の厚みに形成される。バッフ
ァ層2aとコンタクト層2bはガリウム砒素などから成
り、クラッド層2cはアルミニウムガリウム砒素などか
ら成る。コンタクト層2bはシリコンなどの一導電型半
導体不純物を5×1020atoms・cm-3程度含有す
る。クラッド層2cはシリコンなどの一導電型半導体不
純物を2×1018atoms・cm-3程度まで含有す
る。
【0020】この一導電型半導体層2上には、逆導電型
半導体層3が形成されている。この逆導電型半導体層3
は、発光層3a、第二のクラッド層3b、および第2の
コンタクト層3cで構成される。発光層3aとクラッド
層3bは0.1〜1μm程度の厚みに形成され、第2の
コンタクト層3cは0.01〜0.1μm程度の厚みに
形成される。発光層3a、第二のクラッド層3bはアル
ミニウムガリウム砒素などから成り、第2のコンタクト
層3cはガリウム砒素などから成る。
【0021】発光層3aと第二のクラッド層3bは、電
子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してAlA
sとGaAsの混晶比を異ならしめる。発光層3aと第
二のクラッド層3bは亜鉛などの逆導電型半導体不純物
を5×1018atoms・cm-3程度まで含有する。第
2のコンタクト層3cは、亜鉛などの逆導電型半導体不
純物を2×1019atoms・cm-3以上含有する。
【0022】この一導電型半導体層2と逆導電型半導体
層3は、絶縁膜6で被覆されている。この絶縁膜6は、
屈折率が1.80〜1.90で、厚みが100〜330
0Å程度の窒化シリコン膜などで構成される。
【0023】この絶縁膜6の一導電型半導体層2のオー
ミックコンタクト層26部分には、第1のコンタクトホ
ールC1 が形成されており、逆導電型半導体層3のオー
ミックコンタクト層3c部分には第2のコンタクトホー
ルC2 が形成されている。
【0024】基板1の対向する端部近傍には共通電極5
a、5bが設けられている。この共通電極5a、5bは
半導体基板1の端部から例えば30μm程度内側に形成
される。この共通電極5a、5bは第1の接続線7を介
して一導電型半導体層2に接続されている。
【0025】また、この共通電極5a、5bの内側には
個別電極4が設けられており、この個別電極4は第2の
接続線8を介して逆導電型半導体層3に接続されてい
る。
【0026】前記第1のコンタクト層2bには、絶縁膜
7に形成されたコンタクトホールC1 を介して第1の接
続線7が接続されており、第2のコンタクト層3cには
絶縁膜7に形成されたコンタクトホールC2 を介して第
2の接続線8が接続されている。この個別電極4、共通
電極5、第1の接続線7、および第2の接続線8は金
(Au)や金とクロム(Cr)の二層構造のものなどで
形成され、1μm程度の厚みに形成される。
【0027】この共通電極5a、5b、第1の接続線
7、および第2の接続線8は第2の絶縁膜9によって被
覆されている。この第2の絶縁膜9も窒化シリコン膜な
どから成る。つまり、外部回路との接続部となる個別電
極4が露出するように第2の絶縁膜9が形成される。
【0028】この第2の絶縁膜9は、100〜3300
Åの厚みに形成される。すなわち、発光部となる半導体
層2、3上の絶縁膜は、通常、d=(λ/4n)・(2
m+1)を満たすような膜厚に設定され(d:SiNx
の膜厚、λ:740nm、n:SiNx の屈折率、m:
整数)、屈折率が1.80〜1.90の窒化シリコン膜
の場合、第2の絶縁膜9は、光の取出効率を考慮して、
下層の絶縁膜6と合わせた厚みが3000〜3300Å
もしくは1100〜1600Åとなるように形成され
る。絶縁耐圧を考慮すると、窒化シリコン膜の場合は最
低100Åの厚みが必要である。したがって、いずれか
の絶縁膜を100Åに設定すると他の絶縁膜は、290
0〜3300Å若しくは1000〜1500Åの厚みと
なる。
【0029】次に、上述のような半導体発光装置の製造
方法を説明する。まず、基板1上に、一導電型半導体層
2と、逆導電型半導体層3をMOCVD法などで順次積
層して形成する。まず、基板温度を400〜500℃に
設定して100〜1000Å程度の厚みにアモルファス
状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を700〜
900℃に上げて所望厚みの半導体層2、3を形成す
る。この場合、原料ガスとしてはTMG((CH3 3
Ga)、TEG((C2 2 3 Ga)、アルシン(A
sH3 )、TMA((CH3 3 Al)、TEA((C
2 2 3 Al)などが用いられ、逆導電型を制御する
ためのガスとしては、シラン(SiH4)、セレン化水
素(H2 Se)、TMZ((CH333 Zn)などが用
いられ、キャリアガスとしては、H2 などが用いられ
る。
【0030】次に、メサエッチングにより、一導電型半
導体層2と逆導電型半導体層3とを島状にパターニング
する。このような半導体層2、3のパターニングは、硫
酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ングなどで行われる。
【0031】次に、ドット分離のために、一導電型半導
体層2と第1の接続線7との接続部が逆導電型半導体層
3から露出するようにエッチングされる。この逆導電型
半導体層3のエッチングも、硫酸過酸化水素系のエッチ
ング液を用いたウエットエッチングなどで行われる。
【0032】次に、シランガス(SiH4 )とアンモニ
アガス(NH3 )を用いたプラズマCVD法などで窒化
シリコンなどから成る絶縁膜6を形成した後、接続線
7、8との接続部にコンタクトホールC1 、C2 を形成
する。
【0033】次に、個別電極4、共通電極5、第1の接
続線7、および第2の接続線8となる金属膜を蒸着法や
スパッタリング法で形成して、パターニングすることで
個別電極4、共通電極5、第1の接続線7、および第2
の接続線8が形成する。
【0034】次に、プラズマCVD法で窒化シリコン(
SiNx 膜を100〜3300Å程度の厚みに形成す
る。SiH2 /NH3 =0.13程度で屈折率は1.8
0〜1.90が望ましい。このSiNx 膜の個別電極4
部分を個別電極4よりも若干小さいサイズでエッチング
する。この場合、バッファーHF液を用いることによ
り、個別電極4と金属との間のエッチングの選択性を持
たせることができる。
【0035】最後に、ダイヤモンドソーなどで個々の半
導体チップに分割して完成する。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
装置によれば、共通電極、第1の接続線、および第2の
接続線を100〜3300Åの膜厚を有する第2の絶縁
膜で被覆したことから、ワイヤボンディングずれによっ
てワイヤボンディング部にショートが発生したり、フリ
ップチップ時の導電性樹脂やペーストの流れ込みによる
ショートなどが発生することがなく、半導体発光装置の
高精細化で複雑の配線パターンやピッチの狭い配線が並
んでいる半導体発光装置に適した半導体発光装置とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図l】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示
す平面図である。
【図2】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示
す断面図である。
【図3】従来の半導体発光装置を示す平面図である。
【図4】従来の半導体発光装置を示す断面図である。
【図5】従来の他の半導体発光装置を示す平面図であ
る。
【図6】従来の他の半導体発光装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1‥‥‥基板、2‥‥‥一導電型半導体層、3‥‥‥逆
導電型半導体層、4‥‥‥個別電極、5‥‥‥共通電
極、7‥‥‥第1の接続線、8‥‥‥第2の接続線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、一導電型半導体層と逆導電型
    半導体層を積層して設けて絶縁膜で被覆し、この基板の
    対向する端部近傍に共通電極を設けて第1の接続線を介
    して前記一導電型半導体層に接続し、この共通電極の内
    側に個別電極を設けて第2の接続線を介して前記逆導電
    型半導体層に接続した半導体発光装置において、前記共
    通電極、第1の接続線、および第2の接続線を100〜
    3300Åの膜厚を有する第2の絶縁膜で被覆したこと
    を特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 前記絶縁膜と第2の絶縁膜とを合わせた
    膜厚が1100〜1600Å若しくは3000〜340
    0Åであることを特徴とする請求項1に記載の半導体発
    光装置。
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