JP2000294830A - 発光素子アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極パッドの配置自由度を大きくし、製造歩
留まりを向上させる。 【解決手段】 半導体基板を構成する半導体層２の複数
のブロック４にそれぞれ形成されたｎ型拡散領域１０
と、ｎ型領域１０を絶縁分離する分離溝３と、ｎ型領域
１０と個別にｐｎ接合をなすようにブロック４に複数個
ずつ形成されたｐ型拡散領域１１と、ｎ型領域１０に個
別に接続するｎ電極パッドと、ｐ型領域１１に個別にコ
ンタクトするｐ電極１３と、異なるブロック４の複数の
ｐ電極１３の間を接続するブロック間配線１２と、前記
複数のｐ電極１３に接続するｐ電極パッド１４とを備
え、半導体層２が、半絶縁性の半導体層であり、ｎ型拡
散領域１０が、ブロック間配線１２の領域６内およびｐ
電極パッド７の領域７内のブロック境界領域５を除くブ
ロック４の一部に形成されており、分離溝３が、領域６
および７内を除くブロック境界領域５の一部に形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の半導
体層を互いに絶縁分離された複数のブロックに分割し、
前記ブロックのそれぞれに発光素子を複数個ずつ形成
し、前記半導体層に複数の発光素子を一列に形成した発
光素子アレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発光素子アレイは、複数の発光素子を等
間隔に直線状に配置したものであり、発光素子としてＬ
ＥＤ（発光ダイオード）を用いた発光素子アレイを、Ｌ
ＥＤアレイという。

【０００３】図１４はＬＥＤアレイの基本構造図であ
る。図１４のＬＥＤアレイは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１
上に、ｎ型ＧａＡｓＰエピタキシャル層１０２を形成
し、このＧａＡｓＰ層１０２に複数のｐ型拡散領域１１
３を形成することにより、複数の発光部（ｐｎ接合）を
等間隔に配置し、ｐ側電極１１４およびｎ側電極１１５
を設けたものである。このようなＬＥＤアレイは、光プ
リンタの光源として使用されている。

【０００４】また、ＬＥＤアレイには、電極パッド数を
削減することを目的とした、多層配線配線構造を備えた
ＬＥＤアレイがある。

【０００５】多層配線型ＬＥＤアレイは、高抵抗基板層
上に例えばｎ型の半導体層を形成した半導体基板を用
い、上記のｎ型半導体層に分離溝を形成することにより
Ｍ個の素子領域ブロックに電気的に分離し、拡散マスク
を介して選択的にｐ型の不純物を拡散することによりＬ
ＥＤのｐ型拡散領域をそれぞれのブロック内にＮ個ずつ
形成し、ｐ型拡散領域に個別に接続するｐ側電極配線を
それぞれのブロックにＮ個ずつ形成し、選択されたｐ側
電極配線の端部にｐ側電極パッドを一体形成し、ｎ型半
導体層に接続するｎ側電極をＭ個のブロックにそれぞれ
形成し、多層配線構造を形成するための層間絶縁膜を形
成し、異なるブロックに形成されたｐ側電極配線間を接
続する２層目配線を上記の層間絶縁膜上に形成したもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤアレイの発光部
ピッチは、現行では６００［ｄｐｉ］または１２００
［ｄｐｉ］程度であるが、将来的にはさらに高密度化す
ることが予想される。将来的に発光部ピッチがさらに高
密度化すると、電極パッドも高密度に配置する必要があ
るが、上記従来の素子分離構造では、ブロック境界の全
域に分離溝が形成されており、従って電極パッドの形成
領域にも分離溝が形成されているため、電極パッドの設
置位置が分離溝により制限されていた。また、将来的に
発光部ピッチがさらに高密度化すると、素子分離領域の
幅も狭くする必要があるが、上記従来の素子分離構造で
は、ブロック境界の全域に分離溝が形成されているた
め、分離溝を形成するためのエッチングマスクの開口部
が部分的に形成されなかったり、開口部にパーティクル
が載ったりすると、分離溝が形成されない部分ができて
しまい、素子分離できず、製造歩留まりの低下を招く可
能性がある。このため、発光部ピッチのさらなる高密化
に対応できる素子分離構造を開発することが望まれてい
る。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたものであり、電極パッドの配置自由度
を大きくでき、製造歩留まりを向上させることができる
発光素子アレイアレイを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の発光素子アレイは、複数のブロックに領域
分割される半導体層を有する半導体基板と、前記ブロッ
クにそれぞれ１個ずつ形成された第１導電型領域と、前
記第１導電型領域を互いに絶縁分離するためにブロック
境界領域にそれぞれ形成された分離溝と、前記第１導電
型領域と個別にｐｎ接合をなすように前記ブロックに複
数個ずつ形成され、前記半導体層に一列に形成された第
２導電型領域と、前記第１導電型領域に個別に接続する
第１導電側電極パッドと、前記第２導電型領域に個別に
コンタクトする第２導電側電極と、互いに異なるブロッ
クの第２導電型領域にコンタクトする複数の第２導電側
電極の間を接続する２層目配線と、前記複数の第２導電
側電極に接続する第２導電側電極パッドとを備え、前記
半導体層が、半絶縁性であり、前記第１導電型領域が、
前記２層目配線および前記第２導電側電極パッドの配置
領域内のブロック境界領域に含まれない前記ブロックの
一部に形成されており、前記分離溝が、前記配置領域に
含まれないブロック境界領域の一部に形成されているこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は本発明の第１の実施形態の多層配線型ＬＥＤアレ
イの構造を示す図であり、（ａ）は全体上面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’
断面図である。

【００１０】図１のＬＥＤアレイは、半導体基板層１上
に半絶縁性半導体層２を形成した半導体基板を用い、半
絶縁性半導体層２に、分離溝３と、ｎ型拡散領域１０
と、ｐ型拡散領域１１と、２層目配線１２と、ｐ側電極
１３と、ｐ側電極パッド１４と、ｎ側電極パッド１５
と、層間絶縁膜１６とを形成したものである。

【００１１】半導体基板層１は、例えばＧａＡｓ基板層
であり、半絶縁性半導体層２は、例えば半絶縁性のＡｌ
ＧａＡｓエピタキシャル層である。なお、半導体基板層
１は、半絶縁性、ｎ型、ｐ型のいずれでも良い。また、
半絶縁性半導体層２は、所望する発光波長に応じて半絶
縁性ＧａＡｓ層でも良く、また発光強度を上げるために
クラッド層−活性層−クラッド層からなる積層構造のＡ
ｌＧａＡｓ層でも良い。また、上記の半導体基板は、基
板層と半絶縁性層の２層構造ではなく、単なる半絶縁性
半導体基板でも良い。この場合、半導体基板全体が半絶
縁性半導体層に相当する。

【００１２】ブロック４は半絶縁性半導体層２の分割領
域であり、半絶縁性半導体層２はＭ（Ｍは２以上の整
数）個のブロック４から構成されている（図１には、そ
の内の２個のブロック４を図示してある）。また、領域
６は２層目配線１２のレイアウト領域、領域７はｐ側電
極パッド１４のレイアウト領域、領域８はｎ型拡散領域
１０のレイアウト領域である。領域６，７，８は、半絶
縁性半導体層２の長手方向に延びる部分領域であり、従
ってブロック境界領域５の一部を含んでいる。

【００１３】ｎ型拡散領域１０は、ブロック４にｎ型不
純物を選択拡散させることにより、それぞれのブロック
４の一部に１個ずつ形成されている。このｎ型拡散領域
１０は、２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ
側電極パッド１３のレイアウト領域７内には形成されて
いない。従って、ｎ型拡散領域１０は、領域６および７
内のブロック境界領域５には形成されていない。

【００１４】分離溝３は、ブロック境界領域５の一部に
エッチングにより形成されている。この分離溝３は、ｎ
型拡散領域１０のレイアウト領域８内のブロック境界領
域５にのみ形成されており、レイアウト領域６および７
内のブロック境界領域５には形成されていない。ｎ型拡
散領域１０は、ブロック４の一部であるレイアウト領域
８内においては、ブロック境界領域５内またはその近傍
に形成されており、分離溝３は、それぞれのブロック４
のｎ型拡散領域１０を互いに絶縁分離する。分離溝３
は、ｎ型拡散領域１０のサイド拡散部がオーバーラップ
している場合には、このオーバーラップ部を全て含むよ
うに形成される。分離溝３の深さは、図１（ｃ）のよう
に、ｎ型拡散領域１０の接合深さよりも浅い。

【００１５】ｐ型拡散領域１１は、ブロック４にｐ型不
純物を選択拡散させることにより、ｎ型拡散領域１０と
個別にｐｎ接合をなすようにそれぞれのブロック４にＮ
（Ｎは２以上の整数）個ずつ形成されており（図１では
Ｎ＝５である）、半導体層２に一列にＭ×Ｎ個形成され
ている。このｐ型拡散領域１１は、全てｎ型拡散領域１
０内に形成されている。ｐ型拡散領域１１とｎ型拡散領
域１０とのｐｎ接合は、それぞれ個別のＬＥＤの発光部
を構成しており、１個のブロック４にはＮ個のＬＥＤが
形成されている。

【００１６】第１層間絶縁膜１６ａおよび第２層間絶縁
膜１６ｂからなる層間絶縁膜３６には、ｐ型拡散領域１
１を露出させる発光開口部１６ｃと、ｎ型拡散領域１０
の表面を露出させるｎ側電極パッド開口部１６ｄとがパ
ターニングされている。また、第２層間絶縁膜１６ｂ
は、ｐ側電極パッド１４を露出させるｐ側電極パッド開
口部１６ｅと、ｐ側電極１３の一部を露出させるビアホ
ール１６ｆとがさらにパターニングされている。パター
ニングされた第１層間絶縁膜１６ａ上に、ｐ側電極１
３、ｐ側電極パッド１４、およびｎ側電極パッド１５が
形成され、その上にパターニングされた第２層間絶縁膜
１６ｂが形成され、その上に２層目配線１２が形成され
る。

【００１７】ｐ側電極１３は、発光開口部１６ｃにおい
てｐ型拡散領域１１に個別にコンタクトしている。

【００１８】２層目配線１２は、半導体層２の２層目配
線レイアウト領域７内にＬ（ＬはＮ以上の整数）本形成
されている（図１ではＬ＝５である）。それぞれの２層
目配線１２は、互いに異なるブロック４のｐ型拡散領域
１１にコンタクトするＭ個のｐ側電極１３に、ビアホー
ル１６ｆにおいてコンタクトしている。

【００１９】ｐ側電極パッド１４は、ｐ側電極開口部１
６ｄ内の第１層間絶縁膜１６ａ上に形成されており、所
定のｐ側電極１３に一体形成されている。また、ｐ側電
極パッド１４は、半導体層２のｐ側電極パッドレイアウ
ト領域７内に、一列に配置されている。このｐ側電極パ
ッド１４は、２層目配線１２を介して上記Ｍ個のｐ側電
極１３に接続している。

【００２０】ｎ側電極パッド１５は、ｎ側電極開口部１
６ｄ内のｎ型拡散領域１０上に形成されており、ｎ型拡
散領域１０にコンタクトしている。

【００２１】図１の多層配線型ＬＥＤアレイにおいて、
所望のＬＥＤを発光させるには、そのＬＥＤのアノード
に接続しているｐ側電極パッド１４と、そのＬＥＤのカ
ソードにコンタクトしているｎ側電極パッド１５の間に
電圧を印加する。

【００２２】図２は図１のＬＥＤアレイにおける発光部
の断面構造図である。第１の実施形態では、ｐ型拡散領
域１１は全てｎ型拡散領域１０内に形成されており、ｐ
型拡散領域１１の接合深さはｎ型拡散領域１０よりも浅
い。従って、ｐ型拡散領域１１の接合面は、全てｐｎ接
合（発光部）を形成する。ｐ側電極パッド１４とｎ側電
極パッド１５の間に電圧が印加されると、上記のｐｎ接
合に電流が流れ、発光を生じる。第１の実施形態では、
ｐ側電極１３の直下においても、ｐｎ接合が形成されて
おり、発光を生じる。発光部からの光は、層間絶縁膜１
６は透過するが、ｐ側電極１３には遮光される。従っ
て、ｐ側電極１３の直下で生じた光は外部に出射せず、
ｐ側電極１３の直下以外で生じた光のみが外部に出射す
る。

【００２３】この第１の実施形態では、半絶縁性のブロ
ック４の一部にｎ型拡散領域１０を形成し、ブロック境
界領域５の一部にのみ分離溝３を形成しているため、２
層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パッ
ド１４のレイアウト領域７内には分離溝３がなく、レイ
アウト領域６内およびレイアウト領域７内のブロック境
界領域５をフラットな構造にすることができる。これに
より、２層目配線１２を分離溝３上に形成する必要がな
くなるため、配線形成の信頼性を向上させることができ
る。また、ｐ側電極パッド１４をブロック境界領域５上
に配置することが可能になるため、ｐ側電極パッド１４
の配置自由度を大きくすることができ、従ってｐ側電極
パッドを高密度にレイアウトすることができる。また、
分離溝３を形成するためのエッチングマスクの開口部の
長さが短くなるため、開口部が部分的に形成されなかっ
たり、開口部にパーティクルが載ったりする確率を低く
することができ、これにより製造歩留まりを向上させる
ことができる。電極パッドの配置自由度を大きくできる
ことおよび製造歩留まりを向上させることができること
により、高密度なＬＥＤアレイに対応できる。

【００２４】次に、製造工程について説明する。図３〜
図７は、図１の多層配線型ＬＥＤアレイの製造工程の一
例を説明する図である。図３〜図７において、（Ａ）〜
（Ｎ）は上面図、（ａ）〜（ｎ）はそれぞれ（Ａ）〜
（Ｎ）におけるＡ−Ａ’間の断面図である。

【００２５】（１）拡散マスク形成［図３（ａ），
（Ａ）参照］ まず、半導体基板層１上に半絶縁性半導体層２を形成し
た半導体基板を用い、半絶縁性半導体層２上に、ｎ型不
純物の選択拡散によりｎ型拡散領域１０を形成するため
の拡散マスク２１を成膜し、この拡散マスク２１にホト
リソ法およびエッチング法により開口部２１ａを形成
し、半絶縁性半導体層２のｎ型拡散領域１０になる一部
を露出させる。半導体基板層１には、例えばＧａＡｓ基
板層を使用し、半絶縁性半導体層２には、例えば半絶縁
性のＡＩＧａＡｓエピタキシャル層を使用する。また、
拡散マスク２１には、例えばＳｉＮ膜を使用する。

【００２６】（２）拡散源およびアニールキャップの形
成［図３（ｂ），（Ｂ）参照］ 次に、図３（ａ），（Ａ）の拡散マスク２１上にｎ型不
純物を含む拡散源２２を成膜し、この拡散源２２の上に
アニールキャップ２３を成膜する。拡散源２２には、例
えばＳｎ−ＳｉＯ₂膜を使用し、アニールキャップ２３
には、例えばＳｉＯ₂膜を使用する。

【００２７】（３）素子領域ブロックの形成［図３
（ｃ），（Ｃ）参照］ 次に、図３（ｂ），（Ｂ）の基板に拡散アニールを施
し、開口部２１ａにおいて拡散源２２から半絶縁性半導
体層２にｎ型不純物を拡散させ、ｎ型拡散領域１０を形
成する。このとき、隣接するｎ型拡散領域１０のサイド
拡散部がオーバーラップしていても良い。例えば、上記
の拡散アニールには開管アニール炉を使用する。ｎ型拡
散領域１０を形成したあとに、アニールキャップ２３、
拡散源２２、および拡散マスク２１を全て剥離する。

【００２８】（４）分離溝の形成［図４（ｄ），（Ｄ）
参照］ 次に、拡散マスク２１を剥離した半導体層２上に、分離
溝３を形成するためのエッチングマスク２４を成膜し、
このエッチングマスク８に開口部２４ａを形成し、ブロ
ック境界領域の一部を露出させる。そして、このブロッ
ク境界領域の一部をウエットエッチングし、ｎ型拡散領
域１０のオーバーラップ部を全て含むように分離溝３を
形成する。エッチングマスク２４には、例えばホトレジ
ストを使用する。また、エッチャントには、例えばりん
酸過水を使用し、開口部２４ａから上記のブロック境界
領域の一部をエッチングする。分離溝３を形成したあと
に、エッチングマスク２４を全て剥離する。

【００２９】（５）拡散マスク（第１層間絶縁膜）の形
成［図４（ｅ），（Ｅ）参照］ 次に、エッチングマスク２４を除去した半導体層２上に
拡散マスク（第１層間絶縁膜）１６ａを成膜し、この拡
散マスク１６ａに発光開口部１６ｃを形成する。分離溝
３は、拡散マスク１６ａで被覆される。拡散マスク１６
ａには、例えば、ＣＶＤ法による膜厚５００〜３０００
［Å］のＳｉＮ膜を使用し、このＳｉＮ膜にホトリソ法
およびエッチング法により発光開口部１６ｃを形成す
る。

【００３０】（６）拡散源の形成［図４（ｆ），（Ｆ）
参照］ 次に、図４（ｅ），（Ｅ）の拡散マスク１６ａ上に、ｐ
型不純物を含む拡散源３１を成膜する。拡散源３１に
は、例えばスパッタ法による膜厚５００〜３０００
［Å］のＺｎＯ−ＳｉＯ₂膜を使用する。

【００３１】（７）アニールキャップの形成［図５
（ｇ），（Ｇ）参照］ 次に、図４（ｆ），（Ｆ）の拡散源３１上に、アニール
キャップ３２を成膜する。アニールキャップ３２には、
例えばスパッタ法による膜厚５００〜３０００［Å］の
ＡｌＮ膜を使用する。

【００３２】（８）ｐ型拡散領域の形成［図５（ｈ），
（Ｈ）参照］ 次に、図５（ｇ），（Ｇ）の基板にアニールを施し、発
光開口部１６ｃにおいて拡散源３１から半導体層２のｎ
型拡散領域１０にｐ型不純物を拡散させ、ｐ型拡散領域
１１を形成する。例えば、窒素大気圧下６５０［℃］で
約１時間アニールし、接合深さ約１．０［μｍ］のｐ型
拡散領域１１を形成する。

【００３３】（９）アニールキャップおよび拡散源の剥
離［図５（ｉ），（Ｉ）参照］ 次に、アニールキャップ３２および拡散源３１を選択エ
ッチング法により全て剥離し、ｐ型拡散領域１１表面を
露出させる。拡散マスク１６ａは残され、第１層間絶縁
膜になる。

【００３４】（１０）ｎ側電極パッド開口部の形成［図
６（ｊ），（Ｊ）参照］ 次に、第１層間絶縁膜１６ａにホトリソ法およびエッチ
ング法によりｎ側電極パッド開口部１６ｄを形成し、ｎ
型拡散領域１０表面を露出させる。

【００３５】（１１）ｐ側電極およびｐ側電極パッドの
形成［図６（ｋ），（Ｋ）参照］ 次に、図６（ｊ），（Ｊ）の第１層間絶縁膜１６ａ上に
ｐ側電極１３およびｐ側電極パッド１４となる導電膜を
成膜し、この導電膜をリフトオフ法によりパターニング
してｐ側電極１３およびｐ側電極パッド１４を形成す
る。ｐ側電極１３には、例えばＡｌを使用する。このあ
と、ｐ側電極１３をｐ型拡散領域１１にオーミックコン
タクトさせるためにシンターする。

【００３６】（１２）ｎ側電極パッドの形成［図６
（ｌ），（Ｌ）参照］ 次に、図６（ｋ），（Ｋ）の第１層間絶縁膜１６ａ上に
ｎ側電極パッド１５となる導電膜を成膜し、この導電膜
をリフトオフ法によりパターニングし、ｎ側電極パッド
開口部１６ｄ内にｎ側電極パッド１５を形成する。ｎ側
電極パッド１５には、例えばＡｕ合金を使用する。

【００３７】（１３）第２層間絶縁膜の形成［図７
（ｍ），（Ｍ）参照］ 次に、図６（ｌ），（Ｌ）のｐ側電極１３上およびｐ側
電極パッド１４上ならびに第１層間絶縁膜１６ａ上に第
２層間絶縁膜１６ｂを成膜し、この第２層間絶縁膜１６
ｂに、ホトリソ法およびエッチング法により、発光開口
部１６ｃ、ｎ側電極パッド開口部１６ｄ、ｐ側電極パッ
ド開口部１６ｅ、およびビアホール１６ｆを形成する。
第２層間絶縁膜１６ｂには、例えばポリイミドを使用す
る。

【００３８】（１４）２層目配線の形成［図７（ｎ），
（Ｎ）参照］ 次に、図７（ｍ），（Ｍ）の第２層間絶縁膜１６ｂ上
に、２層目配線３２となる導電膜を成膜し、この導電膜
をリフトオフ法によりパターニングして２層目配線１２
を形成する。２層目配線１２には、例えばＡｌを使用す
る。以上のようにして図１の多層配線型ＬＥＤアレイが
製造される。

【００３９】このように第１の実施形態によれば、半絶
縁性のブロック４の一部にｎ型拡散領域１０を形成し、
ブロック境界領域５の一部にのみ分離溝３を形成し、２
層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パッ
ド１４のレイアウト領域７内に分離溝３を形成しないよ
うにしたことにより、配線形成の信頼性を向上させるこ
とができ、電極パッドの配置自由度を大きくすることが
でき、製造歩留まりを向上させることができる。これに
より、高密度のＬＥＤアレイに対応することができる。

【００４０】なお、上記第１の実施形態で説明したよう
に、ｐ側電極パッド１４をブロック境界領域５上に配置
しても良い。図８はｐ側電極パッドをブロック境界領域
上に配置した第１の実施形態のＬＥＤアレイの構造を示
す図である。図８（ａ）のように、ｐ側電極パッド１４
は、分離溝３が形成されていないフラット構造のブロッ
ク境界領域５上にも配置されている。これにより、高密
度なｐ側電極パッドの配列を可能にできる。 第２の実施形態 図９は本発明の第２の実施形態の多層配線型ＬＥＤアレ
イの構造を示す図であり、（ａ）は全体上面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’
断面図である。なお、図９において、図１と同じものに
は同じ符号を付してある。また、第２の実施形態のＬＥ
Ｄアレイの製造工程は、上記第１の実施形態のＬＥＤア
レイと同様である。

【００４１】図９のＬＥＤアレイは、半導体基板層１上
に半絶縁性半導体層２を形成した上記第１の実施形態と
同じ半導体基板を用い、半絶縁性半導体層２に、分離溝
３３と、ｎ型拡散領域４０と、ｐ型拡散領域４１と、２
層目配線１２と、ｐ側電極１３と、ｐ側電極パッド１４
と、ｎ側電極パッド１５と、層間絶縁膜１６とを形成し
たものである。

【００４２】ｎ型拡散領域４０は、ブロック４にｎ型不
純物を選択拡散させることにより、それぞれのブロック
４の一部に１個ずつ形成されている。このｎ型拡散領域
４０は、２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ
側電極パッド１３のレイアウト領域７内には形成されて
いない。従って、ｎ型拡散領域４０は、レイアウト領域
６および７内のブロック境界領域５には形成されていな
い。また、ｎ型拡散領域４０のレイアウト領域８の幅
は、上記第１の実施形態よりも狭い。

【００４３】分離溝３３は、ブロック境界領域５の一部
にエッチングにより形成されている。この分離溝３３
は、ｎ型拡散領域４０のレイアウト領域８内のブロック
境界領域５にのみ形成されており、レイアウト領域６お
よび７内のブロック境界領域５には形成されていない。
ｎ型拡散領域４０は、ブロック４の一部であるレイアウ
ト領域８内においては、ブロック境界領域５内またはそ
の近傍に形成されており、分離溝３３は、それぞれのブ
ロック４のｎ型拡散領域４０を互いに絶縁分離する。分
離溝３３の深さは、図９（ｃ）のように、ｎ型拡散領域
４０の接合深さよりも浅い。

【００４４】ｐ型拡散領域４１は、ブロック４にｐ型不
純物を選択拡散させることにより、ｎ型拡散領域４０と
個別にｐｎ接合をなすようにそれぞれのブロック４にＮ
個ずつ形成されており、半導体層２に一列にＭ×Ｎ個形
成されている。それぞれのｐ型拡散領域４１は、上記第
１の実施形態のｐ型拡散領域１１とは異なり、ｎ型拡散
領域４０と半絶縁性領域とを跨いで形成されている。ｐ
型拡散領域４１とｎ型拡散領域４０とのｐｎ接合は、そ
れぞれ個別のＬＥＤの発光部を構成している。

【００４５】図１０は図９のＬＥＤアレイにおける発光
部の断面構造図である。第２の実施形態では、それぞれ
のｐ型拡散領域４１は、ｎ型拡散領域４０と半絶縁性領
域とを跨いで形成されており、ｐ型拡散領域４１の接合
深さはｎ型拡散領域４０よりも浅い。また、ｐ側電極１
３はｎ型拡散領域４０上には形成されていない。従っ
て、ｐ型拡散領域４１の接合面の内、ｐ側電極１３の直
下以外に形成されている接合面が部分的にｐｎ接合（発
光部）を形成する。つまり、第２の実施形態では、ｐ側
電極１３の直下以外の領域にのみ、ｐｎ接合（発光部）
が形成される。ｐ側電極パッド１４とｎ側電極パッド１
５の間に電圧が印加されると、上記のｐｎ接合に電流が
流れ、発光を生じる。第２の実施形態では、ｐ側電極１
３の直下以外の領域でのみ、発光を生じる。従って、生
じた光は全て外部に出射するため、ｐ側電極１３の遮光
による光損失はなく、上記第１の実施形態よりも発光部
で生じた光の出射効率を高くすることができる。

【００４６】この第２の実施形態では、上記第１の実施
形態と同様に、半絶縁性のブロック４の一部にｎ型拡散
領域４０を形成し、ブロック境界領域５の一部にのみ分
離溝３３を形成しているため、２層目配線１２のレイア
ウト領域６内およびｐ側電極パッド１４のレイアウト領
域７内には分離溝３３がなく、レイアウト領域６および
７内のブロック境界領域５をフラットな構造にすること
ができる。これにより、２層目配線１２を分離溝３３上
に形成する必要がなくなるため、配線形成の信頼性を向
上させることができる。また、ｐ側電極パッド１４をブ
ロック境界領域５上に配置することが可能になるため、
ｐ側電極パッド１４の配置自由度を大きくすることがで
き、従ってｐ側電極パッドを高密度にレイアウトするこ
とができる。また、分離溝３３を形成するためのエッチ
ングマスクの開口部の長さが短くなるため、開口部が部
分的に形成されなかったり、開口部にパーティクルが載
ったりする確率を低くすることができ、これにより製造
歩留まりを向上させることができる。電極パッドの配置
自由度を大きくできることおよび製造歩留まりを向上さ
せることができることにより、高密度なＬＥＤアレイに
対応できる。

【００４７】このように第２の実施形態によれば、半絶
縁性のブロック４の一部にｎ型拡散領域４０を形成し、
ブロック境界領域５の一部にのみ分離溝３３を形成し、
２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パ
ッド１４のレイアウト領域７内に分離溝３３を形成しな
いようにしたことにより、上記第１の実施形態と同様
に、配線形成の信頼性を向上させることができ、電極パ
ッドの配置自由度を大きくすることができ、製造歩留ま
りを向上させることができる。これにより、高密度のＬ
ＥＤアレイに対応することができる。

【００４８】さらに、ｎ型拡散領域４０と半絶縁性領域
とを跨いでｐ型拡散領域４１を形成したことにより、ｐ
ｎ接合（発光部）をｐ側電極１３の直下以外の領域にの
み形成することができるため、上記第１の実施形態より
も発光部で生じた光の出射効率を高くすることができ
る。 第３の実施形態 図１１は本発明の第３の実施形態の多層配線型ＬＥＤア
レイの構造を示す図であり、（ａ）は全体上面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ
−Ｂ’断面図である。なお、図１１において、図１と同
じものには同じ符号を付してある。また、第３の実施形
態のＬＥＤアレイの製造工程は、上記第１の実施形態の
ＬＥＤアレイと同様である。

【００４９】図１のＬＥＤアレイは、半導体基板層１上
に半絶縁性半導体層２を形成した上記第１の実施形態と
同じ半導体基板を用い、半絶縁性半導体層２に、分離溝
５３と、ｎ型拡散領域６０と、ｐ型拡散領域６１と、２
層目配線１２と、ｐ側電極１３と、ｐ側電極パッド１４
と、ｎ側電極パッド１５と、層間絶縁膜１６とを形成し
たものである。

【００５０】ｎ型拡散領域６０は、ブロック４にｎ型不
純物を選択拡散させることにより、それぞれのブロック
４の一部に１個ずつ形成されている。このｎ型拡散領域
６０は、２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ
側電極パッド１３のレイアウト領域７内には形成されて
いない。従って、ｎ型拡散領域６０は、レイアウト領域
６および７内のブロック境界領域５には形成されていな
い。また、ｎ型拡散領域６０のレイアウト領域８の幅
は、上記第２の実施形態よりもさらに狭い。

【００５１】分離溝５３は、ブロック境界領域５の一部
にエッチングにより形成されている。この分離溝５３
は、ｎ型拡散領域６０のレイアウト領域８内のブロック
境界領域５にのみ形成されており、レイアウト領域６お
よび７内のブロック境界領域５には形成されていない。
ｎ型拡散領域６０は、ブロック４の一部であるレイアウ
ト領域８内においては、ブロック境界領域５内またはそ
の近傍に形成されており、分離溝５３は、それぞれのブ
ロック４のｎ型拡散領域６０を互いに絶縁分離する。分
離溝５３の深さは、ｎ型拡散領域４０の接合深さよりも
浅い。

【００５２】ｐ型拡散領域６１は、ブロック４にｐ型不
純物を選択拡散させることにより、ｎ型拡散領域６０と
個別にｐｎ接合をなすようにそれぞれのブロック４にＮ
個ずつ形成されており、半導体層２に一列にＭ×Ｎ個形
成されている。それぞれのｐ型拡散領域６１は、上記第
１の実施形態のｐ型拡散領域１１および上記第２の実施
形態のｐ型拡散領域４１とは異なり、ｎ型拡散領域６０
に隣接して半絶縁性領域に形成されており、ｐ型拡散領
域６１の側端部にｎ型拡散領域６０の側端部とのｐｎ接
合が形成されている。ｐ型拡散領域６１とｎ型拡散領域
６０とのｐｎ接合は、それぞれ個別のＬＥＤの発光部を
構成している。

【００５３】図１２は図１０のＬＥＤアレイにおける発
光部の断面構造図である。第３の実施形態では、それぞ
れのｐ型拡散領域６１はｎ型拡散領域６０に隣接して半
絶縁性領域に形成されており、ｐ型拡散領域６１とｎ型
拡散領域６０の側端部のみにｐｎ接合（発光部）が形成
される。従って、ｐ側電極１３の直下にはｐｎ接合が形
成されない。つまり、第３の実施形態においても、上記
第２の実施形態と同様に、ｐ側電極１３の直下以外の領
域にのみ、ｐｎ接合（発光部）が形成される。ｐ側電極
パッド１４とｎ側電極パッド１５の間に電圧が印加され
ると、上記のｐｎ接合に電流が流れ、発光を生じる。第
３の実施形態では、ｐ側電極１３の直下以外の領域での
み、発光を生じる。従って、生じた光は全て外部に出射
するため、ｐ側電極１３の遮光による光損失はなく、上
記第１の実施形態よりも発光部で生じた光の出射効率を
高くすることができる。

【００５４】この第３の実施形態では、上記第１および
第２の実施形態と同様に、半絶縁性のブロック４の一部
にｎ型拡散領域６０を形成し、ブロック境界領域５の一
部にのみ分離溝５３を形成しているため、２層目配線１
２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パッド１４のレ
イアウト領域７内には分離溝５３がなく、レイアウト領
域６および７内のブロック境界領域５をフラットな構造
にすることができる。これにより、２層目配線１２を分
離溝５３上に形成する必要がなくなるため、配線形成の
信頼性を向上させることができる。また、ｐ側電極パッ
ド１４をブロック境界領域５上に配置することが可能に
なるため、ｐ側電極パッド１４の配置自由度を大きくす
ることができ、従ってｐ側電極パッドを高密度にレイア
ウトすることができる。また、分離溝５３を形成するた
めのエッチングマスクの開口部の長さが短くなるため、
開口部が部分的に形成されなかったり、開口部にパーテ
ィクルが載ったりする確率を低くすることができ、これ
により製造歩留まりを向上させることができる。電極パ
ッドの配置自由度を大きくできることおよび製造歩留ま
りを向上させることができることにより、高密度なＬＥ
Ｄアレイに対応できる。

【００５５】このように第３の実施形態によれば、半絶
縁性のブロック４の一部にｎ型拡散領域６０を形成し、
ブロック境界領域５の一部にのみ分離溝５３を形成し、
２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パ
ッド１４のレイアウト領域７内に分離溝５３を形成しな
いようにしたことにより、上記第１および第２の実施形
態と同様に、配線形成の信頼性を向上させることがで
き、電極パッドの配置自由度を大きくすることができ、
製造歩留まりを向上させることができる。これにより、
高密度のＬＥＤアレイに対応することができる。

【００５６】さらに、ｎ型拡散領域６０に隣接して半絶
縁性領域にｐ型拡散領域６１を形成し、ｎ型拡散領域６
０とｐ型拡散領域６１の側端部にのみｐｎ接合（発光
部）を形成したことにより、ｐｎ接合（発光部）をｐ側
電極１３の直下以外の領域にのみ形成することができる
ため、上記第１の実施形態よりも発光部で生じた光の出
射効率を高くすることができる。 第４の実施形態 図１３は本発明の第４の実施形態の多層配線型ＬＥＤア
レイの構造を示す図であり、（ａ）は全体上面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ
−Ｂ’断面図である。なお、図１３において、図１と同
じものには同じ符号を付してある。また、第４の実施形
態のＬＥＤアレイの製造工程は、上記第１の実施形態の
ＬＥＤアレイと同様である。

【００５７】図１３のＬＥＤアレイは、上記第１の実施
形態のＬＥＤアレイ（図１参照）において、ｎ側電極パ
ッド１５をｐ側電極パッド１４のレイアウト領域７内に
形成し、ｐ側電極パッド１４およびｎ側電極パッド１５
を半導体層２の片側に一列に形成したものである。ま
た、図１３のＬＥＤアレイは、半導体基板層１上に半絶
縁性半導体層２を形成した上記第１の実施形態と同じ半
導体基板を用い、半絶縁性半導体層２に、分離溝７３
と、ｎ型拡散領域８０と、ｐ型拡散領域１１と、２層目
配線１２と、ｐ側電極１３と、ｐ側電極パッド１４と、
ｎ側電極パッド１５と、層間絶縁膜１６とを形成したも
のである。

【００５８】ｎ型拡散領域８０は、ブロック４にｎ型不
純物を選択拡散させることにより、それぞれのブロック
４の一部に１個ずつ形成されている。第４の実施形態で
は、ｎ側電極パッド１５をｐ側電極パッド１４のレイア
ウト領域７内にレイアウトしているため、ｎ型拡散領域
８０は、２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ
側電極パッド１３のレイアウト領域７内にも形成されて
いる。しかし、ｎ型拡散領域８０は、レイアウト領域６
および７内のブロック境界領域５には形成されていな
い。

【００５９】分離溝７３は、ブロック境界領域５の一部
にエッチングにより形成されている。この分離溝７３
は、ｐ型拡散領域１１のレイアウト領域９内のブロック
境界領域５にのみ形成されており、レイアウト領域６お
よび７内のブロック境界領域５には形成されていない。
また、第４の実施形態では、ｎ側電極パッド１５がｐ型
拡散領域１１の列に沿ってレイアウトされていないた
め、分離溝７３の長さは、上記第１ないし第３の実施形
態の分離溝よりも短い。ｎ型拡散領域８０は、ブロック
４の一部であるレイアウト領域９内においては、ブロッ
ク境界領域５内またはその近傍に形成されており、分離
溝７３は、それぞれのブロック４のｎ型拡散領域８０を
互いに絶縁分離する。分離溝７３の深さは、ｎ型拡散領
域８０の接合深さよりも浅い。

【００６０】ｎ側電極パッド１５は、ｐ側電極パッド１
４のレイアウト領域６内に形成されたｎ型拡散領域８０
上に形成されており、ｎ型拡散領域８０にコンタクトし
ている。ｎ側電極パッド１５およびｐ側電極パッド１４
は、レイアウト領域６内において、図１３（ａ）によう
に一列に形成されている。

【００６１】この第４の実施形態では、上記第１の実施
形態と同様に、半絶縁性のブロック４の一部にｎ型拡散
領域８０を形成し、ブロック境界領域５の一部にのみ分
離溝７３を形成しているため、２層目配線１２のレイア
ウト領域６内およびｐ側電極パッド１４のレイアウト領
域７内には分離溝７３がなく、レイアウト領域６および
７内のブロック境界領域５をフラットな構造にすること
ができる。これにより、２層目配線１２を分離溝７３上
に形成する必要がなくなるため、配線形成の信頼性を向
上させることができる。また、ｐ側電極パッド１４をブ
ロック境界領域５上に配置することが可能になるため、
ｐ側電極パッド１４の配置自由度を大きくすることがで
き、従ってｐ側電極パッドを高密度にレイアウトするこ
とができる。また、分離溝７３を形成するためのエッチ
ングマスクの開口部の長さが短くなるため、開口部が部
分的に形成されなかったり、開口部にパーティクルが載
ったりする確率を低くすることができ、これにより製造
歩留まりを向上させることができる。電極パッドの配置
自由度を大きくできることおよび製造歩留まりを向上さ
せることができることにより、高密度なＬＥＤアレイに
対応できる。

【００６２】さらに、第４の実施形態では、ｎ側電極パ
ッド１５をレイアウト領域７内のｐ側電極パッド１４の
列の間に形成し、ｐ側電極パッド１４およびｎ側電極パ
ッド１５を半導体層２の片側に一列に形成したため、Ｌ
ＥＤアレイの幅サイズを小さくすることができる。

【００６３】このように第４の実施形態によれば、半絶
縁性のブロック４の一部にｎ型拡散領域８０を形成し、
ブロック境界領域５の一部にのみ分離溝７３を形成し、
２層目配線１２のレイアウト領域６内およびｐ側電極パ
ッド１４のレイアウト領域７内に分離溝７３を形成しな
いようにしたことにより、上記第１の実施形態と同様
に、配線形成の信頼性を向上させることができ、電極パ
ッドの配置自由度を大きくすることができ、製造歩留ま
りを向上させることができる。これにより、高密度のＬ
ＥＤアレイに対応することができる。

【００６４】さらに、ｐ側電極パッド１４の列の間にｎ
側電極パッド１５を形成し、ｐ側電極パッド１４および
ｎ側電極パッド１５を一列に形成したことにより、ＬＥ
Ｄアレイの幅サイズを小さくすることができる。

【００６５】なお、上記第４の実施形態のＬＥＤアレイ
は、上記第１の実施形態のＬＥＤアレイにおいて、ｎ側
電極パッド１５をｐ側電極パッド１４のレイアウト領域
７内に形成したものであるが、このレイアウトを上記第
２または第３の実施形態のＬＥＤアレイに適用すること
も可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
絶縁性のブロックの一部に第１導電型領域を形成し、ブ
ロック境界領域の一部にのみ分離溝を形成し、２層目配
線および第２導電側電極パッドの配置領域内に分離溝を
形成しないようにしたことにより、上記配置領域内のブ
ロック境界領域をフラットな構造にすることができるた
め、配線形成の信頼性を向上させることができるという
効果がある。また、第２導電側電極パッドをブロック境
界領域上に配置することが可能になるため、電極パッド
の配置自由度を大きくすることができるという効果があ
る。また、分離溝の長さが短くなるため、分離溝形成の
歩留まりを向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの構造
を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における発光を説明す
る図である。

【図３】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの製造
工程の一例を説明する図である（その１）。

【図４】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの製造
工程の一例を説明する図である（その２）。

【図５】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの製造
工程の一例を説明する図である（その３）。

【図６】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの製造
工程の一例を説明する図である（その４）。

【図７】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの製造
工程の一例を説明する図である（その５）。

【図８】本発明の第１の実施形態のＬＥＤアレイの変形
例を示す図である。

【図９】本発明の第２の実施形態のＬＥＤアレイの構造
を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態における発光を説明
する図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態のＬＥＤアレイの構
造を示す図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態における発光を説明
する図である。

【図１３】本発明の第４の実施形態のＬＥＤアレイの構
造を示す図である。

【図１４】ＬＥＤアレイの基本構造図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板層、 ２ 半絶縁性半導体層、 ３，３
３，５３，７３ 分離溝、 ４ ブロック、 ５ ブロ
ック境界領域、 ６ ２層目配線のレイアウト領域、
７ ｐ側電極パッドのレイアウト領域、 ８ ｎ型拡散
領域のレイアウト領域、 ９ ｐ型拡散領域のレイアウ
ト領域、 １０，４０，６０，８０ ｎ型拡散領域、
１１，４１，６１ ｐ型拡散領域、 １２ ２層目配
線、 １３ｐ側電極、 １４ ｐ側電極パッド、 １５
ｎ側電極パッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜野 広 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 (72)発明者 清水 孝篤 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 Ｆターム(参考） 5F041 CA93 CB24 CB25 FF13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のブロックに領域分割される半導体
   層を有する半導体基板と、 前記ブロックにそれぞれ１個ずつ形成された第１導電型
   領域と、 前記第１導電型領域を互いに絶縁分離するためにブロッ
   ク境界領域にそれぞれ形成された分離溝と、 前記第１導電型領域と個別にｐｎ接合をなすように前記
   ブロックに複数個ずつ形成され、前記半導体層に一列に
   形成された第２導電型領域と、 前記第１導電型領域に個別に接続する第１導電側電極パ
   ッドと、 前記第２導電型領域に個別にコンタクトする第２導電側
   電極と、 互いに異なるブロックの第２導電型領域にコンタクトす
   る複数の第２導電側電極の間を接続する２層目配線と、 前記複数の第２導電側電極に接続する第２導電側電極パ
   ッドとを備え、 前記半導体層が、半絶縁性であり、 前記第１導電型領域が、前記２層目配線および前記第２
   導電側電極パッドの配置領域内のブロック境界領域に含
   まれない前記ブロックの一部に形成されており、 前記分離溝が、前記配置領域に含まれないブロック境界
   領域の一部に形成されていることを特徴とする発光素子
   アレイ。
2. 【請求項２】 前記第２導電型領域が、全て前記第１導
   電型領域中に形成されていることを特徴とする請求項１
   記載の発光素子アレイ。
3. 【請求項３】 前記第２導電型領域が、前記第１導電型
   領域と半絶縁性領域とを跨いで形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の発光素子アレイ。
4. 【請求項４】 前記第２導電型領域が、前記第１導電型
   領域に隣接して形成されており、 前記ｐｎ接合が、前記第２導電型領域の側端部に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の発光素子アレ
   イ。
5. 【請求項５】 前記ｐｎ接合が、前記第２導電側電極の
   直下以外の領域のみに形成されていることを特徴とする
   請求項３または４のいずれかに記載の発光素子アレイ。
6. 【請求項６】 前記第２導電側電極パッドの列の間に前
   記第１導電側パッドを形成することにより、前記第１導
   電側パッドおよび前記第２導電側電極パッドが一列に形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子
   アレイ。
7. 【請求項７】 前記第１導電側電極パッドが、第１導電
   型領域上に形成され、この第１導電型領域にコンタクト
   していることを特徴とする請求項１または６に記載の発
   光素子アレイ。