JP2001085740A - 面発光素子のマスク寸法の設計方法 - Google Patents
面発光素子のマスク寸法の設計方法Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属配線の幅を、オーミック電極の幅よりも
小さく、かつ、コンタクトホールの幅よりも大きくでき
るように、金属配線をエッチングにより形成する際のマ
スク寸法の設計方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ配線２０をマスク２４を用いたエッ
チングにより形成する際に、マスク２４の幅をＷとした
場合、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２
ａ ただし、ＬはＡｕ電極１４の幅、Ｃはコンタクトホール
１８の幅、ＳはＡｌ配線の側面のエッチング量の幅、ｄ
Ｓはエッチング量のばらつき、ａはマスクのアライメン
トのずれである を満たすように、Ｗを選ぶようにする。
小さく、かつ、コンタクトホールの幅よりも大きくでき
るように、金属配線をエッチングにより形成する際のマ
スク寸法の設計方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ配線２０をマスク２４を用いたエッ
チングにより形成する際に、マスク２４の幅をＷとした
場合、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２
ａ ただし、ＬはＡｕ電極１４の幅、Ｃはコンタクトホール
１８の幅、ＳはＡｌ配線の側面のエッチング量の幅、ｄ
Ｓはエッチング量のばらつき、ａはマスクのアライメン
トのずれである を満たすように、Ｗを選ぶようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光素子の外部
発光効率のばらつきを抑えた金属配線形状を得るための
マスク寸法の設計方法に関する。
発光効率のばらつきを抑えた金属配線形状を得るための
マスク寸法の設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光型発光ダイオードのような面発光
素子では、必然的に電流を注入するための電極が発光面
の一部を覆うため、外部発光効率の低下が少なく、かつ
発光面ができるだけ均一に発光するような構造が要求さ
れる。図１は、このような要求を満たすメサ型発光ダイ
オードの構造の一例である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
断面図である。
素子では、必然的に電流を注入するための電極が発光面
の一部を覆うため、外部発光効率の低下が少なく、かつ
発光面ができるだけ均一に発光するような構造が要求さ
れる。図１は、このような要求を満たすメサ型発光ダイ
オードの構造の一例である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
断面図である。
【０００３】この発光ダイオードでは、基板１０上に形
成された半導体層よりなる発光部１２のｐｎ接合表面の
中央部にオーミック接触したＡｕ電極１４が設けられ、
発光面全体を透明な絶縁膜１６で覆われる。この絶縁膜
に孔開けをしてコンタクトホール１８とし、その上部に
金属（Ａｌ）配線２０を設ける。
成された半導体層よりなる発光部１２のｐｎ接合表面の
中央部にオーミック接触したＡｕ電極１４が設けられ、
発光面全体を透明な絶縁膜１６で覆われる。この絶縁膜
に孔開けをしてコンタクトホール１８とし、その上部に
金属（Ａｌ）配線２０を設ける。
【０００４】この構造によれば、オーミック電極１４が
発光面中央の対称な位置に設けられているので、発光の
均一性がよく、この電極の面積を小さくする（例えば発
光部２０μｍ角に対し、５μｍ角）ことにより、外部発
光効率の低下を防ぐことができる。
発光面中央の対称な位置に設けられているので、発光の
均一性がよく、この電極の面積を小さくする（例えば発
光部２０μｍ角に対し、５μｍ角）ことにより、外部発
光効率の低下を防ぐことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】オーミック電極（Ａ
ｕ）は一般に０．１μｍ程度の厚さがあればよいので、
繰り返し精度よくパターニングができるが（±０．５μ
ｍ以下）、上部のＡｌ配線は発光部から外へ出る際、メ
サの段差を通るので、段切れを防止するため１μｍ程度
に厚く形成する必要がある。このような厚さのＡｌ膜の
パターニング精度は良くない（±１μｍ程度）。これは
Ａｌをエッチングする際、パターン側面がエッチングさ
れるためである。このＡｌ側面のエッチングのばらつき
により、パターニングの結果Ａｕ電極よりＡｌ電極の幅
が広くなる場合があった。この場合、Ａｌ配線による遮
光により、光出力が低下する。特に、この発光ダイオー
ドをアレイにし、光プリント・ヘッドに応用するような
場合、素子間の光出力のばらつきの主要原因となるとい
う問題点があった。
ｕ）は一般に０．１μｍ程度の厚さがあればよいので、
繰り返し精度よくパターニングができるが（±０．５μ
ｍ以下）、上部のＡｌ配線は発光部から外へ出る際、メ
サの段差を通るので、段切れを防止するため１μｍ程度
に厚く形成する必要がある。このような厚さのＡｌ膜の
パターニング精度は良くない（±１μｍ程度）。これは
Ａｌをエッチングする際、パターン側面がエッチングさ
れるためである。このＡｌ側面のエッチングのばらつき
により、パターニングの結果Ａｕ電極よりＡｌ電極の幅
が広くなる場合があった。この場合、Ａｌ配線による遮
光により、光出力が低下する。特に、この発光ダイオー
ドをアレイにし、光プリント・ヘッドに応用するような
場合、素子間の光出力のばらつきの主要原因となるとい
う問題点があった。
【０００６】本発明の目的は、金属配線の幅を、オーミ
ック電極の幅よりも小さく、かつ、コンタクトホールの
幅よりも大きくできるように、金属配線をエッチングに
より形成する際のマスク寸法の設計方法を提供すること
にある。
ック電極の幅よりも小さく、かつ、コンタクトホールの
幅よりも大きくできるように、金属配線をエッチングに
より形成する際のマスク寸法の設計方法を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された半導体層よりなる発光部にオーミック接触した金
属電極が、絶縁膜に開けられたコンタクトホールを介し
て金属配線に接続されている面発光素子において、前記
金属配線をマスクを用いたエッチングにより形成する際
のマスク寸法の設計方法であって、前記マスクの幅をＷ
とした場合、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２
ａ ただし、Ｌは前記金属電極の幅、Ｃは前記コンタクトホ
ールの幅、Ｓは前記金属配線の側面のエッチング量の
幅、ｄＳはエッチング量のばらつき、ａはマスクのアラ
イメントのずれである を満たすように、Ｗを選ぶことを特徴とするマスク寸法
の設計方法である。
された半導体層よりなる発光部にオーミック接触した金
属電極が、絶縁膜に開けられたコンタクトホールを介し
て金属配線に接続されている面発光素子において、前記
金属配線をマスクを用いたエッチングにより形成する際
のマスク寸法の設計方法であって、前記マスクの幅をＷ
とした場合、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２
ａ ただし、Ｌは前記金属電極の幅、Ｃは前記コンタクトホ
ールの幅、Ｓは前記金属配線の側面のエッチング量の
幅、ｄＳはエッチング量のばらつき、ａはマスクのアラ
イメントのずれである を満たすように、Ｗを選ぶことを特徴とするマスク寸法
の設計方法である。
【０００８】このようなマスク寸法の設計方法により、
金属配線の幅をオーミック電極の幅よりも小さくするこ
とができるので、外部発光効率のばらつきを抑えること
が可能となる。
金属配線の幅をオーミック電極の幅よりも小さくするこ
とができるので、外部発光効率のばらつきを抑えること
が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の実施例に係る発
光ダイオードを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は断面図である。図において、図１と同じ構成要素に
は、同じ参照番号を付して示してある。
光ダイオードを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は断面図である。図において、図１と同じ構成要素に
は、同じ参照番号を付して示してある。
【００１０】Ａｌ電極２０の幅が、Ａｕ電極１４の幅よ
り小さくなるように、Ａｌ電極がパターニングされる。
このようなＡｌ電極２０をパターニングする際のマスク
寸法の設計寸法を、図３を参照して以下に詳細に説明す
る。なお、図３は、Ａｕ電極，コンタクトホール，Ａｌ
配線用マスクの位置関係を示している。
り小さくなるように、Ａｌ電極がパターニングされる。
このようなＡｌ電極２０をパターニングする際のマスク
寸法の設計寸法を、図３を参照して以下に詳細に説明す
る。なお、図３は、Ａｕ電極，コンタクトホール，Ａｌ
配線用マスクの位置関係を示している。
【００１１】今、半導体層１２上のＡｕ電極１４の幅を
Ｌとする。この電極パターンは、リフトオフ法により形
成するための寸法のばらつきは小さい。次に絶縁膜１６
を被せ、これに幅Ｃのコンタクトホール１８を開ける。
孔開けはドライエッチングで行うため、幅Ｃのばらつき
は少ない。ただしコンタクトホール１８の位置は、マス
クのアライメントずれによりＡｕ電極１４の中央線２２
から最大±ａずれる。次に、Ａｌを堆積し、マスク２４
を設けて、Ａｌをパターニングする。このときのマスク
２４の幅をＷとする。Ａｌは段切れ防止のため厚さ１μ
ｍ程度と厚くするので、このマスクを使用してパターニ
ングし、リン酸系エッチング液によりエッチングする
と、不要部分のＡｌが除去される間に配線部分の側面の
エッチングが進み、マスク幅Ｗに比べて仕上がりのＡｌ
幅Ｗ′は小さくなる。今、配線の側面のエッチング量
（幅）をＳとする。ただしこのエッチング量には、ばら
つき±ｄＳが生じる。これらを考慮すると、 Ｗ′＝Ｗ−２（Ｓ±ｄＳ） （１） となる。
Ｌとする。この電極パターンは、リフトオフ法により形
成するための寸法のばらつきは小さい。次に絶縁膜１６
を被せ、これに幅Ｃのコンタクトホール１８を開ける。
孔開けはドライエッチングで行うため、幅Ｃのばらつき
は少ない。ただしコンタクトホール１８の位置は、マス
クのアライメントずれによりＡｕ電極１４の中央線２２
から最大±ａずれる。次に、Ａｌを堆積し、マスク２４
を設けて、Ａｌをパターニングする。このときのマスク
２４の幅をＷとする。Ａｌは段切れ防止のため厚さ１μ
ｍ程度と厚くするので、このマスクを使用してパターニ
ングし、リン酸系エッチング液によりエッチングする
と、不要部分のＡｌが除去される間に配線部分の側面の
エッチングが進み、マスク幅Ｗに比べて仕上がりのＡｌ
幅Ｗ′は小さくなる。今、配線の側面のエッチング量
（幅）をＳとする。ただしこのエッチング量には、ばら
つき±ｄＳが生じる。これらを考慮すると、 Ｗ′＝Ｗ−２（Ｓ±ｄＳ） （１） となる。
【００１２】この発明の目的である外部発光効率のばら
つきの抑制のためには、Ａｌ配線２０がＡｕ電極１４の
外側に出ないようにする必要がある。この条件はＷ′が
Ｌより小さければよいが、実際にはＡｕ電極１４の中央
線２２に対してＡｌ配線用のマスク２４のアライメント
は、コンタクトホールのマスクと同様±ａだけずれる恐
れがある。したがって必要とされる条件は、最悪の状態
を考慮して Ｌ＞Ｗ−２（Ｓ＋ｄＳ）−ａ （２） となる。ただしＡｌ配線２０の幅が狭くなり、Ａｌ配線
のいずれかの縁がコンタクトホール１８にかかってはな
らない。これを考慮すると、 Ｌ＞Ｗ−２（Ｓ＋ｄＳ）−ａ＞Ｃ＋ａ （３） となるようにＡｌ配線用マスク２４の幅Ｗを決める必要
がある。上式を書き直すと、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２ａ （４） 今、Ｌ＝１０μｍ，Ｃ＝３μｍの発光ダイオードを作製
する場合の設計例は、次のようになる。Ｓは約１μｍ，
ｄＳは約０．５μｍで、ａは約１μｍであるとし、これ
を（４）式に代入すると、マスク幅Ｗは９〜１４μｍと
すれば良いことになる。この範囲の中心値１１．５μｍ
程にＷを選び、発光ダイオードを作製した。
つきの抑制のためには、Ａｌ配線２０がＡｕ電極１４の
外側に出ないようにする必要がある。この条件はＷ′が
Ｌより小さければよいが、実際にはＡｕ電極１４の中央
線２２に対してＡｌ配線用のマスク２４のアライメント
は、コンタクトホールのマスクと同様±ａだけずれる恐
れがある。したがって必要とされる条件は、最悪の状態
を考慮して Ｌ＞Ｗ−２（Ｓ＋ｄＳ）−ａ （２） となる。ただしＡｌ配線２０の幅が狭くなり、Ａｌ配線
のいずれかの縁がコンタクトホール１８にかかってはな
らない。これを考慮すると、 Ｌ＞Ｗ−２（Ｓ＋ｄＳ）−ａ＞Ｃ＋ａ （３） となるようにＡｌ配線用マスク２４の幅Ｗを決める必要
がある。上式を書き直すと、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２ａ （４） 今、Ｌ＝１０μｍ，Ｃ＝３μｍの発光ダイオードを作製
する場合の設計例は、次のようになる。Ｓは約１μｍ，
ｄＳは約０．５μｍで、ａは約１μｍであるとし、これ
を（４）式に代入すると、マスク幅Ｗは９〜１４μｍと
すれば良いことになる。この範囲の中心値１１．５μｍ
程にＷを選び、発光ダイオードを作製した。
【００１３】以上のようなマスク寸法の設計によれば、
Ａｌのパターニングにばらつきがあっても、Ａｌ配線２
０がＡｕ電極１４の外側に出ることがなく、遮光は常に
安定したサイズであるＡｕ電極によって起こるので、外
部発光効率のばらつきは小さい。
Ａｌのパターニングにばらつきがあっても、Ａｌ配線２
０がＡｕ電極１４の外側に出ることがなく、遮光は常に
安定したサイズであるＡｕ電極によって起こるので、外
部発光効率のばらつきは小さい。
【００１４】ｎ個の発光ダイオードをアレイとしたとき
の光出力のばらつきＭを、 Ｍ＝（最大光出力−最小光出力）／平均光出力×１００
（％） で定義すると、ｎ＝１２８のとき、従来例の典型値は約
１５％であったが、この発明のマスク寸法設計方法によ
るマスクにより形成されたＡｌ配線によれば約１０％に
減少した。
の光出力のばらつきＭを、 Ｍ＝（最大光出力−最小光出力）／平均光出力×１００
（％） で定義すると、ｎ＝１２８のとき、従来例の典型値は約
１５％であったが、この発明のマスク寸法設計方法によ
るマスクにより形成されたＡｌ配線によれば約１０％に
減少した。
【００１５】以上の実施例では、面発光ダイオードを例
に説明したが、本発明はダイオードに限られず、ｐｎｐ
ｎ構造の面発光サイリスタなどの面発光素子に一般に適
用できることは、当業者には明らかであろう。
に説明したが、本発明はダイオードに限られず、ｐｎｐ
ｎ構造の面発光サイリスタなどの面発光素子に一般に適
用できることは、当業者には明らかであろう。
【００１６】
【発明の効果】本発明のマスク寸法の設計方法によれ
ば、金属配線の幅をオーミック電極の幅よりも小さくす
ることができるので、外部発光効率のばらつきを抑える
ことが可能となる。
ば、金属配線の幅をオーミック電極の幅よりも小さくす
ることができるので、外部発光効率のばらつきを抑える
ことが可能となる。
【図１】メサ型発光ダイオードの構造の一例であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明に係る発光ダイオードを示す図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】Ａｕ電極，コンタクトホール，マスクの位置関
係を示す図である。
係を示す図である。
１０ 基板 １２ 発光部 １４ Ａｕ電極 １６ 絶縁膜 １８ コンタクトホール ２０ 金属（Ａｌ）配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 誠治 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA14 CA12 CA74 CA77 CA98 CB22
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に形成された半導体層よりなる発光
部にオーミック接触した金属電極が、絶縁膜に開けられ
たコンタクトホールを介して金属配線に接続されている
面発光素子において、前記金属配線をマスクを用いたエ
ッチングにより形成する際のマスク寸法の設計方法であ
って、 前記マスクの幅をＷとした場合、 Ｌ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋ａ＞Ｗ＞Ｃ＋２（Ｓ＋ｄＳ）＋２
ａ ただし、Ｌは前記金属電極の幅、Ｃは前記コンタクトホ
ールの幅、Ｓは前記金属配線の側面のエッチング量の
幅、ｄＳはエッチング量のばらつき、ａはマスクのアラ
イメントのずれである を満たすように、Ｗを選ぶことを特徴とするマスク寸法
の設計方法。 - 【請求項２】前記金属配線は、Ａｌ配線であることを特
徴とする請求項１記載のマスク寸法の設計方法。 - 【請求項３】前記面発光素子は、ダイオードまたはサイ
リスタであることを特徴とする請求項１または２記載の
マスク寸法の設計方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25558299A JP2001085740A (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | 面発光素子のマスク寸法の設計方法 |
| PCT/JP2000/006015 WO2001018868A1 (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Method for designing mask pattern of self scanning light emitting device |
| US09/831,110 US6496973B1 (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Method for designing mask pattern of a self scanning light emitting device |
| CN00801754A CN1321339A (zh) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | 自扫描型发光装置的掩模图形设计方法 |
| EP00956928A EP1143523A1 (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Method for designing mask pattern of self scanning light emitting device |
| KR1020017005625A KR20010089400A (ko) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | 자기 주사형 발광 장치의 마스크 패턴 설계 방법 |
| TW089118112A TW457735B (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Method of designing mask for self-scanning light emitting devices |
| CA002349624A CA2349624A1 (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Method of designing mask pattern for a self-scanning light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25558299A JP2001085740A (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | 面発光素子のマスク寸法の設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085740A true JP2001085740A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17280729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25558299A Pending JP2001085740A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-09 | 面発光素子のマスク寸法の設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001085740A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108206234A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 乐金显示有限公司 | 发光二极管芯片及包括该芯片的发光二极管显示设备 |
Citations (8)
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| JPS63133533A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6487564A (en) * | 1987-09-30 | 1989-03-31 | Nippon Steel Corp | Non-oxide based composite ceramic sintered body |
| JPH0548085A (ja) * | 1991-08-20 | 1993-02-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07122637A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0992885A (ja) * | 1995-09-25 | 1997-04-04 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 面発光素子および自己走査型発光装置 |
| JPH09213993A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | Ｌｅｄアレイの製造方法 |
| JPH1197737A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | Ｌｅｄアレイおよびその製造方法 |
| JPH11163408A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Kyocera Corp | 発光ダイオードアレイ |
-
1999
- 1999-09-09 JP JP25558299A patent/JP2001085740A/ja active Pending
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