專利名稱：發(fā)光二極管陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光輸出大的發(fā)光二極管陣列，尤其涉及適用于電子攝影方式的印刷機光源的發(fā)光二極管陣列。
背景技術(shù)：
電子攝影方式的印刷機是由對應(yīng)圖像信號的光在感光鼓上形成靜電潛像，再使樹脂粉末選擇性地附著并進行顯像后轉(zhuǎn)印到紙上而得到圖像。作為用來形成潛像的光源，多采用激光方式和發(fā)光二極管陣列(アレイ)方式。尤其是發(fā)光二極管陣列方式的光源，因其無需激光方式那樣加長光路，所以適合于小型印刷機及大尺寸的印刷。近年來，隨著印刷的高速、高畫質(zhì)化及印刷機的進一步小型化，正在謀求更加高精細(xì)、高輸出且低成本的發(fā)光二極管陣列。
通常，為要實現(xiàn)低成本，不是采用設(shè)置各自獨立驅(qū)動發(fā)光二極管的IC的方法(靜態(tài)驅(qū)動方式)，而采用將2的n倍個的發(fā)光二極管作為1個塊、使用開關(guān)用的矩陣(マトリクス)布線進行時間分割驅(qū)動，從而減少驅(qū)動IC及壓焊個數(shù)的方法(動態(tài)驅(qū)動方式)。在制造這種發(fā)光二極管陣列的過程中，作為布線材料多使用Ti/Au及Mo/Au。形成這種布線的方法采用剝離(リフトオフ)法(以光致抗蝕膜形成圖形后進行電子線蒸鍍，將不要的部分與抗蝕膜共同去除的方法)和濺射～離子蝕刻加工法(用濺射法將Ti/Au及Mo/Au在全體膜片上沉積后，將圖形化了的光致抗蝕膜及SiO2等絕緣膜構(gòu)成的掩膜材料進行物理性削除的方法)。剝離法因分步敷層(ステツプカバレジ)不良，在臺面蝕刻法的臺階高差大的LED的布線層中，易出現(xiàn)階梯切割。另外，濺射～離子蝕刻加工法的場合，因分步敷層良好，不易出現(xiàn)臺階切割，反而又存在易在臺面蝕刻法的臺階高差部產(chǎn)生Au加工殘留的缺點。尤其是具有共電極的動態(tài)驅(qū)動方式的LED，存在著由于該Au的加工殘留，導(dǎo)致布線短路、不相關(guān)的LED發(fā)光的問題。
圖4是以往2分割動態(tài)驅(qū)動方式的發(fā)光二極管陣列的上面圖；圖5(a)為圖4中一個塊的上面圖。圖5(b)為圖5(a)的A-A剖面圖；圖5(c)為圖5(a)的B-B剖面圖。在形成于n型GaAs基片10上的p型GaAs導(dǎo)電層11上，以預(yù)定間隔配置著多個發(fā)光部1。各發(fā)光部1由在p型GaAs導(dǎo)電層11依次層積的p型AlGaAs蝕刻阻止層12、p型AlGaAs金屬包層13、p型AlGaAs活性層14、n型AlGaAs金屬包層15及n型GaAs蓋層16構(gòu)成。發(fā)光部1的發(fā)光區(qū)域具有由p型AlGaAs金屬包層13、p型AlGaAs活性層14及n型AlGaAs金屬包層15構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
各發(fā)光部1通過將外延層蝕刻去除而形成。臺面蝕刻溝由分離發(fā)光部1和壓焊部8的第一蝕刻溝部19、和起到分割各塊的作用的第二蝕刻溝部20構(gòu)成。
在各發(fā)光部1的上面的一部形成陰極2。接近發(fā)光部1且設(shè)于p型GaAs導(dǎo)電層11上每個塊上的陽極3在p型GaAs導(dǎo)電層11上分別通過將金屬進行蒸鍍、合金化被形成。除陰極2及陽極3的各個接觸孔7c、7a外，發(fā)光部1及露出的導(dǎo)電層11的表面由PSG(磷硅酸鹽玻璃)等構(gòu)成的第一絕緣膜17覆蓋。共電極4設(shè)于將陰極側(cè)的壓焊部(臺面型晶體管頂面)8c覆蓋的第一絕緣膜17上，在進一步覆蓋第二絕緣膜后，以一端部接續(xù)于未被此第二絕緣膜覆蓋的陰極2上的方式形成Au布線層5c，Au布線層5c延伸至壓焊部8c的表面并與共電極4的預(yù)期部分連接，其另一端部形成壓焊片6c。另一方面，以一端部接續(xù)陽極3的方式形成Au布線層5a，Au布線層5a延伸至壓焊部(臺面型晶體管頂面)8a的表面并在Au布線層5a的另一端部形成壓焊片6a。
此種結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管陣列，在形成Au布線層5的方法上采用濺射～離子蝕刻加工法時，第一臺面蝕刻溝的斜面21處易產(chǎn)生因離子蝕刻造成的Au殘留，在防止Au布線短路方面不能令人滿意(例如參照專利文獻1)。若除發(fā)光部1外將全部作為第一臺面蝕刻溝去除，在臺面蝕刻溝部的底面形成布線層、共電極及壓焊片的話，即可解決此問題，但此時又會產(chǎn)生不同的問題。即一旦除留下發(fā)光部1外全部進行蝕刻，就會擴大蝕刻面積大的部分與各發(fā)光部間蝕刻面積小的部分的差。在蝕刻過程中因?qū)ξg刻速度存在面積依賴型(負(fù)荷效應(yīng))，所以極難控制對性能有影響的發(fā)光部的尺寸。
專利文獻2中揭示了在半導(dǎo)體基片的一部上設(shè)置凹部，在此凹部內(nèi)形成共電極的發(fā)光二極管陣列。然而，此方式在凹部內(nèi)僅形成共電極部分，因此易發(fā)生臺面蝕刻溝的斜面上的Au殘留造成的短路。
專利文獻1特開2000-323750號公報專利文獻2特開平10-157193號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種發(fā)光二極管陣列及其制造工藝，它能夠防止由臺面蝕刻的高差的斜面部分產(chǎn)生的Au加工殘留造成的布線短路，同時容易控制發(fā)光部的尺寸、成品率高且批量化生產(chǎn)性強。
本發(fā)明人鑒于上述目的進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將壓焊片形成于因臺面蝕刻溝而獨立的壓焊部(臺面頂面)上，就能夠防止因Au加工殘留造成的布線短路，進而想到了本項發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明是一種發(fā)光二極管陣列，其特征在于，具有在基片上形成的導(dǎo)電層、在前述導(dǎo)電層上形成的各自獨立的發(fā)光部、在各發(fā)光部上面的至少一部分形成的第一電極、和接近前述發(fā)光部并在前述導(dǎo)電層上形成的第二電極；前述第一電極具有開關(guān)用的矩陣共電極、前述第二電極具有按塊分割的共電極；前述第一共電極及前述第二共電極上延伸存在的壓焊片的至少一方設(shè)在前述導(dǎo)電層上呈島狀形成的壓焊部上，而且前述壓焊片各自獨立形成。
前述第一電極側(cè)及前述第二電極側(cè)的壓焊片的任意一方，也可以在設(shè)于臺面蝕刻溝部的絕緣膜上形成。此外，優(yōu)選前述矩陣共電極在設(shè)于臺面蝕刻溝部的絕緣膜上形成。
本發(fā)明的發(fā)光二極管陣列中，發(fā)光部及壓焊部優(yōu)選由臺面蝕刻溝將形成于導(dǎo)電層上的外延層各自獨立分割而構(gòu)成。在優(yōu)選實施例的發(fā)光二極管陣列中，因壓焊片形成于各自獨立的壓焊部上，所以即使臺面蝕刻溝的斜面上殘留Au布線也不會壓焊片間出現(xiàn)短路。另外，因壓焊部形成于第一臺面蝕刻溝之余的外延層上，所以不會增大蝕刻面積。由此可避免負(fù)荷效應(yīng)，同樣，使第一臺面蝕刻溝之余的外延層即發(fā)光部的尺寸控制變得很容易。


圖1是表示本發(fā)明一個實施例的發(fā)光二極管陣列的上面圖；圖2表示構(gòu)成圖1的發(fā)光二極管陣列的一個單元，(a)為上面圖，(b)為(a)的A-A剖面圖，(c)為(a)的B-B剖面圖；圖3表示構(gòu)成本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管陣列的一個單元，(a)為上面圖，(b)為(a)的A-A剖面圖；圖4是表示以往發(fā)光二極管陣列的上面圖；圖5表示構(gòu)成圖4的發(fā)光二極管陣列的一個單元，(a)為上面圖，(b)為(a)的A-A剖面圖，(c)為(a)的B-B剖面圖。
具體實施例方式
〔1〕發(fā)光二極管陣列的結(jié)構(gòu)如圖1及圖2所示，本發(fā)明的發(fā)光二極管陣列具有基片10、形成于基片10上的多個發(fā)光部1、部分形成于各發(fā)光部1上面的第一電極2以及在接近發(fā)光部1的位置上形成于導(dǎo)電層11上的第二電極3。圖示的實施例中，各發(fā)光部1在均勻地形成于基片10上的外延層上設(shè)有臺面蝕刻溝19、20，作為各自獨立的外延層部。
(1)基片基片10無特別限定，只要能用于發(fā)光二極管且能與發(fā)光部電絕緣的結(jié)構(gòu)即可。不論n型基片還是p型基片都能用，也可用半絕緣性GaAs基片等半絕緣性基片或絕緣性基片?；?0與導(dǎo)電層11之間既可以設(shè)不摻雜GaAs層等高阻抗層進行絕緣，也可設(shè)相對導(dǎo)電層11具有相反極性的半導(dǎo)體層進行絕緣。
(2)發(fā)光部層疊于基片10的導(dǎo)電層11上的化合物半導(dǎo)體的種類及結(jié)晶層的厚度可根據(jù)所需發(fā)光波長及發(fā)光輸出適當(dāng)?shù)剡x擇。作為化合物半導(dǎo)體例如可使用AlGaAs、AlGaInP等。發(fā)光部1優(yōu)選具有由第一導(dǎo)電型金屬包層、活性層及第二導(dǎo)電型金屬包層構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)選將形成于導(dǎo)電層上的外延層由第一臺面蝕刻溝分割。而且，第二臺面蝕刻溝20分?jǐn)鄬?dǎo)電層11而將各塊間分離。
圖示的實施例中，發(fā)光二極管陣列的發(fā)光部1由在n型GaAs基片10上經(jīng)由p型GaAs導(dǎo)電層11依次形成的p型AlGaAs蝕刻阻止層12、p型AlGaAs金屬包層13、p型AlGaAs活性層14、n型AlGaAs金屬包層15及n型GaAs間隔層16構(gòu)成。n型GaAs間隔層16通過蝕刻被除去光蝕部9的區(qū)域。為防止與Au布線層5的短路，第一及第二絕緣膜17、18除陰極2之外覆蓋在發(fā)光部1的全體表面。
在上述發(fā)光部1中直接與發(fā)光有關(guān)的區(qū)域，將具有對應(yīng)發(fā)光波長的能帶間隔的p型AlGaAs活性層14，以比其能帶間隔更大的p型AlGaAs金屬包層13(第一導(dǎo)電型金屬包層)及n型AlGaAs金屬包層15(第二導(dǎo)電型金屬包層)相挾，具有所謂雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
(3)電極及布線層第一及第二電極只要一方為陰極，另一方為陽極即可，例如第一電極可以是陰極也可以是陽極。各電極都要求壓焊特性及與下層的電阻接觸特性。例如在陽極使用AuZn/Ni/Au的層疊電極，在陰極使用AuGe/Ni/Au等的層疊電極。
共電極及Au布線層因要求具有良好的壓焊特性及與上下層的密合性，所以最好以多個金屬層構(gòu)成。在最上層及最下層優(yōu)選是具有良好壓焊特性及絕緣膜粘著性的Ti、Mo等金屬層。例如，作為共電極可使用Ti/Au/Ti、Mo/Au/Mo、TiW/Au/TiW等層疊電極。
各電極的金屬層可用電阻加熱蒸鍍法、電子線加熱蒸鍍法、濺射法等形成，氧化物層可用各種公知的成膜方法形成。為增加電阻性，優(yōu)選對陰極及陽極金屬層進一步實施熱處理(合金化)。
圖1及圖2所示的實施例中，在各發(fā)光部1的臺面頂面上形成陰極2，各發(fā)光部1側(cè)面及陰極2周圍部以第一絕緣膜17進行覆蓋。各發(fā)光部1上的陰極2通過接觸孔7經(jīng)由Au布線層5c與2根共電極4中的任意1根相連，并在各自獨立的壓焊部8c上形成壓焊片6c。另一方面，在接近各發(fā)光部1的位置，陽極3形成于p型GaAs導(dǎo)電層11上，呈電阻接觸。陽極3經(jīng)由Au布線層5a與壓焊部8a的臺面頂面的壓焊片6a連接。
(4)臺面蝕刻溝為形成各自獨立的發(fā)光部1及壓焊部8，第一臺面蝕刻溝部19由將發(fā)光部1與壓焊部8電分離而到達導(dǎo)電層11或蝕刻阻止層12的第一臺面蝕刻溝部19、和以分?jǐn)喟l(fā)光部1的各塊為目的而去除導(dǎo)電層11的第二臺面蝕刻溝部20構(gòu)成。本發(fā)光二極管陣列的主要特征即第一臺面蝕刻溝部19，除形成發(fā)光部1之外，還形成有各自獨立的壓焊部8?！?〕發(fā)光二極管陣列的制造方法本發(fā)明的發(fā)光二極管陣列除由第一臺面蝕刻溝部19形成各自獨立的壓焊部8之外，可以按照與以往相同的方法制造。作為優(yōu)選的制造例，首先是通過有機金屬化合物氣相生長法(MOVPE法)，在n型GaAs基片10的上面依次生長p型GaAs導(dǎo)電層11(載體濃度4×1019cm-3、厚度1μm)、p型AlGaAs蝕刻阻止層12(載體濃度3×1019cm-3、厚度0.1μm)、p型AlGaAs金屬包層13(載體濃度1×1018cm-3、厚度1μm)、p型AlGaAs活性層14(載體濃度1×1018cm-3、厚度1μm)、n型AlGaAs金屬包層15(載體濃度2×1018cm-3、厚度3μm)、及n型GaAs間隔層16(載體濃度1×1018cm-3、厚度0.5μm)。
在形成后的結(jié)晶層上選擇性實施濕法腐蝕。首先保留與陰極2接觸的部分并去除發(fā)光部1的n型GaAs間隔層16。接著設(shè)臺面蝕刻溝19至露出p型AlGaAs蝕刻阻止層12的深度，將p型GaAs導(dǎo)電層11上的外延層分割為多個發(fā)光部1，同時形成發(fā)光部1和各自獨立的壓焊部8。此時只要能避免負(fù)荷效應(yīng)，也可以如圖3所示去除任意一方的壓焊部。進而由第二臺面蝕刻溝部20去除p型GaAs導(dǎo)電層11，使發(fā)光部1的各塊電分離。此時如果按照稍微蝕刻n型GaAs基片10的方式設(shè)定第二臺面蝕刻溝部20的深度，則即使蝕刻有誤差，也不會殘留導(dǎo)電層11。
接著，分別通過蒸鍍～剝離法形成陰極2(AuGe/Ni/Au)及陽極3(AuZn/Ni/Au)。接著由化學(xué)氣相成長法(CVD法)成長第一絕緣膜17，使得將發(fā)光二極管陣列的上面全部覆蓋，然后用蒸鍍～剝離法形成共電極4(Ti/Au/Ti)。再由CVD法成長第二絕緣膜18，然后通過蝕刻在陰極2、陽極3和二根共電極中預(yù)期的一方設(shè)置接觸孔，將Ti/Au通過濺射～離子蝕刻法形成延伸至各壓焊部8的Au布線層5。
這里將共電極以2根的2×2結(jié)構(gòu)為例進行了闡述，而以4個發(fā)光部為1塊，具有4根共電極的4×4結(jié)構(gòu)也可以，8×8、16×16…的結(jié)構(gòu)亦同樣。
如以上詳述的那樣，在本發(fā)明的發(fā)光二極管陣列中，由臺面蝕刻溝各自獨立地形成壓焊部，因此在臺面蝕刻溝的斜面上即使殘留Au布線層、或在設(shè)計上有意以Au布線層覆蓋臺面蝕刻斜面，都不會發(fā)生布線短路，而且發(fā)光部的尺寸控制容易，能夠提供高成品率的批量生產(chǎn)的工藝。
權(quán)利要求
1.發(fā)光二極管陣列，其特征在于，具有在基片上形成的導(dǎo)電層、在前述導(dǎo)電層上形成的各自獨立的發(fā)光部、在各發(fā)光部上面的至少一部分形成的第一電極、和接近前述發(fā)光部并在前述導(dǎo)電層上形成的第二電極；前述第一電極具有開關(guān)用的矩陣共電極、前述第二電極具有按塊分割的共電極；前述第一共電極及前述第二共電極上延伸存在的壓焊片的至少一方設(shè)在前述導(dǎo)電層上呈島狀形成的壓焊部上，而且前述壓焊片各自獨立形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管陣列，其特征在于，前述第一電極側(cè)及前述第二電極側(cè)的壓焊片的任意一方，在設(shè)于臺面蝕刻溝部的絕緣膜上形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管陣列，其特征在于，前述矩陣共電極在設(shè)于臺面蝕刻溝部的絕緣膜上形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管陣列，它能夠防止臺面蝕刻的高差斜面部分產(chǎn)生的Au加工殘留造成的布線短路，同時容易控制發(fā)光部的尺寸、成品率高且批量化生產(chǎn)性強。其特征在于，具有在基片上形成的導(dǎo)電層、在前述導(dǎo)電層上形成的各自獨立的發(fā)光部、在各發(fā)光部上面的至少一部分形成的第一電極、和接近前述發(fā)光部并在前述導(dǎo)電層上形成的第二電極；前述第一電極具有開關(guān)用的矩陣共電極、前述第二電極具有按塊分割的共電極；前述第一共電極及前述第二共電極上延伸存在的壓焊片的至少一方設(shè)在前述導(dǎo)電層上呈島狀形成的壓焊部上，而且前述壓焊片各自獨立形成。
文檔編號B41J2/45GK1527411SQ03146
公開日2004年9月8日 申請日期2003年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者行本富久, 國武栄一, 杉山聡, 小森洋介, 助川俊光, 一, 介, 光 申請人:日立電線株式會社