CN101371372B - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管(10)包括透明衬底和化合物半导体层，所述化合物半导体层包含发光部分(12)，所述发光部分(12)包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP形成的发光层133，其中0≤X≤1且0＜Y≤1，并且所述化合物半导体层被接合到所述透明衬底(14)。其中，在所述发光二极管(10)在其主光提取表面上具有第一电极(15)和极性不同于所述第一电极的第二电极(16)，所述透明衬底具有侧面，所述侧面为第一侧面(142)和第二侧面(143)，所述第一侧面(142)邻近所述发光层基本上垂直于所述发光层的发光表面，所述第二侧面(143)远离所述发光层并相对于所述发光表面是倾斜的，并且所述第二侧面(143)被粗糙化为具有范围为0.05μm至3μm的不平整度。在所述光提取表面上具有两个电极的发光二极管表现出高光提取效率和高亮度。

Description

发光二极管及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请是基于35U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35U.S.C.§119(e)(1)，要求根据35U.S.C.§111(b)于2006年2月1日提交的临时申请No.60/763,928和2006年1月23日提交的日本专利申请No.2006-013514的优先权。

技术领域

本发明涉及发光二极管及其制造方法，所述发光二极管具有被接合到透明衬底的半导体层，所述半导体层包含由铝镓铟磷化物((Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP，其中0≤X≤1和0＜Y≤1)构成的发光层。

背景技术

作为能够发射红色、橙色、黄色或黄绿色的可见光的发光二极管(LED)，迄今已公知具有由铝镓铟磷化物((Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP，其中0≤X≤1，0＜Y≤1)形成的发光层的化合物半导体LED。在这种LED中，一般在例如砷化镓(GaAs)的衬底材料上形成具有由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(其中0≤X≤1，0＜Y≤1)形成的发光部分，该衬底对于从发光层发射的光而言是不透明的而且机械强度不强。

因此，近年来为了获得更高亮度的可见光LED以及为了进一步提高器件的机械强度，已开发了用于构造接合LED的技术，该技术去除不透明的衬底材料例如GaAs，然后重新并入这样的支撑层，该支撑层由能够透射发射的光的透明材料构成并且机械强度比以前更好(例如，参考日本专利No.3230638，JP-A HEI 6302857，JP-A2002-246640，日本专利No.2588849以及JP-A 2001-57441)。

为了制造高亮度的可见光LED，已采用了依靠器件的形状来提高光发射效率的方法。例如，在通过使电极分别形成在半导体发光二极管的第一表面和背表面上的器件的结构中，已公开了用于通过侧面的形状来实现亮度提高的技术(例如，参考JP-A SHO 58-34985和美国专利No.6229160)。

虽然接合LED已可以提供高亮度的LED，但是仍需要继续寻找更高亮度的LED。对于如此配置的使电极分别形成在发光二极管的第一表面和背面上的器件，已提出了许多的形状。具有在光提取表面上形成的两个电极的结构的器件，形状是复杂的并且未最优化侧面的形状和电极的位置。本发明涉及具有设置在其光提取表面上的两个电极的发光二极管，并且涉及提供高光提取效率的高亮度的发光二极管。

为了解决上述问题提出了本发明。

发明内容

作为本发明的第一方面，本发明提供一种包括透明衬底和化合物半导体层的发光二极管，所述化合物半导体层包含发光部分，所述发光部分包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP形成的发光层，其中0≤X≤1且0＜Y≤1，并且所述化合物半导体层被接合到所述透明衬底；其中，在所述发光二极管的主光提取表面上，所述发光二极管具有第一电极和极性不同于所述第一电极的第二电极，所述透明衬底具有侧面，所述侧面为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面邻近所述发光层基本上垂直于所述发光层的发光表面，所述第二侧面远离所述发光层并相对于所述发光表面是倾斜，并且所述第二表面被粗糙化为具有范围0.05μm至3μm的不平整度。

本发明的第二方面提供具有所述第一方面的结构的所述发光二极管，其中所述透明衬底是n-型GaP单晶。

本发明的第三方面提供具有所述第一或第二方面的结构的发光二极管，其中所述透明衬底具有(100)或(111)的表面取向。

本发明的第四方面提供具有所述第一至第三方面中的任何一项的结构的发光二极管，其中所述透明衬底具有在50μm至300μm范围内的厚度。

本发明的第五方面提供具有第一至第四方面中的任何一项的结构的发光二极管，其中所述第二侧面与平行于所述发光表面的表面形成了范围为55度至80度的角。

本发明的第六方面提供具有第一至第五方面中的任何一项的结构的发光二极管，其中所述第一侧面具有范围为30μm至100μm的宽度。

本发明的第七方面提供具有第一至第六方面中的任何一项的结构的发光二极管，其中所述发光部分包含GaP层并且所述第二电极被形成在所述GaP层上。

本发明的第八方面提供具有第一至第七方面中的任何一项的结构的发光二极管，其中所述第一电极的极性是n型，所述第二电极的极性是p型。

作为第九方面，本发明还提供一种用于制造发光二极管的方法，包括以下步骤：形成包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP形成的发光层的发光部分，其中0≤X≤1且0＜Y≤1；然后将包含所述发光部分的化合物半导体层接合到透明衬底；在与所述透明衬底相对的所述化合物半导体层的主光提取表面上形成第一电极和极性不同于所述第一电极的第二电极；形成第一侧面和第二侧面作为所述透明衬底的侧面，所述第一侧面邻近所述发光层基本上垂直于所述发光层的发光表面，所述第二侧面远离所述发光层并相对于所述发光表面是倾斜的；以及此后以0.05μm至3μm范围内的不平整度粗糙化所述第二侧面。

本发明的第十方面提供第九方面方法，其中通过湿法蚀刻进行粗糙化所述第二侧面的步骤。

本发明的第十一方面提供第九方面或第十方面的方法，其中通过划线(scribe)和裂片(break)方法形成所述第一侧面。

本发明的第十二方面提供第九方面或第十方面的方法，其中通过划片(dicing)方法形成所述第一侧面。

根据本发明，可以提高从LED的所述发光部分提取光的效率，从而提供高亮度和低操作电压的高可靠发光二极管。

参考附图，以及下面给出的说明，本发明的以上和其它目标、特征和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是在本发明的实例中制造的半导体发光二极管的平面图；

图2是沿图1中的线II-III所取得的本发明的实例的半导体发光二极的截面图；

图3是在本发明的实例和比较实例中制造的外延晶片的截面图；

图4是在本发明的实例和比较实例中制造的接合到透明衬底的晶片的截面图；

图5是在本发明的实例和比较实例中制造的发光二极管的平面视图；

图6是在本发明的实例和比较实例中制造的发光二极管的截面图；

图7在比较实例中制造的半导体发光二极管的平面视图；

图8是沿图7中的线VIII-VIII所取得的在比较实例中制造的半导体发光二极管的截面图；以及

图9是在本发明的实例中的粗糙化的第二侧面的电子显微图。

具体实施方式

本发明构思的发光部分具有包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)形成的发光层的化合物半导体叠层结构。可以使用n-型和p-型中的任一导电类型的(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)构成发光层。虽然发光层可以是单量子阱(SQW)和多量子阱(MQW)结构中的任一种，但是为了获得单色性优良的光发射，选择MQW结构是适宜的。确定组成量子阱(QW)的垒层以及形成阱层的Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的成分，以便在阱层中形成会产生希望波长的光发射的量子能级。

为了在光发射层“限制”(entrapped)能够在发光层产生辐射复合的载流子和光发射，发光部分优选为所谓的双异质(DH)结构，该DH结构包括分别设置在发光层的相对的侧上的彼此相对的覆盖层，并非常有利于获得高强度的光发射。优选地，由具有比形成发光层的(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的成分更宽的禁带并呈现高折射率的半导体材料形成覆盖层。例如，对于由(Al_0.4Ga_0.6)_0.5In_0.5P的成分形成的发光层，发射约570nm波长的黄绿色光，而由(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P的成分形成覆盖层(Y.Hosokawa等，J Crystal Growth，221(2000)，652-656)。在发光层与每个覆盖层之间，可以引入适合于适度地改变该两层之间的带不连续性的中间层。在该情形下，中间层优选由禁带宽度介于发光层与覆盖层之间的半导体材料来形成。

本发明构思将透明衬底(透明支撑层)接合到包含发光层的半导体层。透明支撑层由光学透明材料形成，该透明材料具有用于机械支撑发光部分的足够的强度并呈现能够透射从发光部分发射的光的大禁带宽度。例如，可以由诸如磷化镓(GaP)、铝镓砷化物(AlGaAs)或氮化镓(GaN)的III-V族化合物半导体晶体，诸如硫化锌(ZnS)或硒化锌(ZeSe)的II-VI族化合物半导体晶体，或者诸如六方或立方的碳化硅(SiC)的IV族半导体晶体来形成该层。

透明支撑层优选具有约50μm或更大的厚度以便能够具有足够的机械强度支撑发光部分。为了有助于接合之后在该层上进行机械处理，透明支撑层优选具有不超过300μm的厚度。在具有由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)形成的发光层的化合物半导体LED中，使由n-型GaP单晶形成的透明支撑层具有约50μm或更大以及约300μm或更小的厚度是最适合的。

例如，当设置由磷化镓(GaP)形成的透明支撑层接合发光部分的最外层时，使用晶格常数不同于发光部分的其它III-V族化合物半导体子层的III-V族化合物半导体材料形成发光层的最外层可以减轻在将透明支撑层接合到发光部分期间在发光部分施加的应力。结果，例如在接合的过程中可以防止发光层受到损害，并有助于稳定供应能够发射希望的波长的化合物半导体LED。在透明支撑层的接合过程中，为了充分减小施加在发光部分上的应力，可以适宜地使发光部分的最外层具有0.5μm或更大的厚度。如果使最外层具有非常大的厚度，在最外层的形成过程中，由于晶格常数不同于发光部分的其它子层，过大的厚度会在发光层上施加应力。为了避免该问题，使最外层具有20μm或更小的厚度是适宜的。

特别是，当选择磷化镓(GaP)用于透明支撑层以利于将由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)形成的发光层所发射的光透射到外部时，通过使用具有镓(Ga)和磷(P)作为部件元素并且包含比P数量更大的Ga的半导体材料形成发光部分的最外层，可以获得强接合。由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-Y(0≤X≤1，0＜Y≤1)的非化学计量成分来形成该最外层是特别适宜的。

将要接合的透明支撑层的第一表面和发光部分的最外层的第一表面是由单晶形成的表面，并且它们优选具有相同的表面取向。两个第一表面优选共同具有(100)面或(111)面。在衬底上形成发光部分的最外层时，为了获得具有(100)面或(111)面作为表面的发光部分的最外层，可以使用具有(100)面或(111)面作为表面的衬底。例如，当使用具有(100)面作为表面的砷化镓(GaAs)作为衬底时，可以形成具有(100)面作为表面的发光部分的最外层。

可以在例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或磷化镓(GaP)的III-V族化合物半导体单晶的衬底的第一表面上，或者在硅(Si)的衬底的第一表面上形成发光部分。如上所述，发光部分优选具有能够“限制”用于辐射复合的载流子和光发射的DH结构。使发光部分具有SQW结构或MQW结构是适宜的。作为形成发光部分的子层的方法的实例，可以使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法、分子束外延(MBE)方法和液相外延(LPE)方法。

在衬底与发光部分之间，设置用于缓解衬底材料与发光部分的子层之间的晶格失配的缓冲层、用于将发光层发射的光反射到器件的外部的布拉格反射镜、用于选择性蚀刻的蚀刻停层等等。然后，在发光部分的子层上，可以设置用于降低欧姆电极的接触电阻的接触层、用于使器件工作电流完全扩展到发光部分的整个平面的电流扩展层、以及相反地用于限定能够通过器件操作电流的区域的电流限制层和电流收缩层。

特别地，当使接合的透明支撑层或发光部分的最外层的第一表面如此光滑以致具有0.3nm或更小的均方根(rms)时，可以获得强接合。例如，通过使用包含碳化硅(SiC)基细粉末或铈(Ce)细粉末的研磨剂的化学机械抛光(CMP)方法，可以获得该光洁度的第一表面。当使用酸溶液或碱溶液进一步处理经CMP抛光的第一表面时，处理可以进一步提高光洁度并且有助于产生清洗的第一表面，因为去除了外来物质和抛光过程中造成的玷污。

在压力方面，在1×10^-2Pa或更小，优选1×10^-3Pa或更小的真空中，将透明支撑层或发光部分的最外层接合。特别地，通过彼此接合由抛光获得的两个光滑的第一表面，可以获得强接合。在彼此接合两个第一表面之前，必须通过使用具有50eV或更大能量的原子束或离子束照射来激活这些第一表面。在此使用的术语“激活”意思是给予这些第一表面以清洁的状态，该清洁的状态源于去除了将要接合的第一表面上存在的这些第一表面的包含氧化物膜和碳的杂质层和玷污层。当辐照透明支撑层和发光部分的子层的任一第一表面时，可以牢固而准确无误地接合该两个第一表面。当它们匀遭受辐照射时，可以更有力地接合。

作为证明是有效的引入强接合的辐照种(species)的实例，可以使用氢(H)原子、氢分子(H₂)、或氢离子(质子：H+)束。当通过使用包含在将要接合的表面区域中存在的元素的束来进行辐照射时，将要形成的接合在强度上是优越的。例如，在使用具有添加的锌(Zn)的磷化镓(GaP)用于透明支撑层的情况下，通过使用包含镓(Ga)、磷(P)或锌(Zn)的原子或离子束辐照射将要接合的第一表面，可以形成强接合。然而，如果透明层或发光部分的最外层的第一表面具有高的电阻，使用主要包含离子的束来辐照第一表面，将可能导致第一表面带电。当第一表面的带电产生电排斥时，不可以形成强接合，为了使激活可以赋予第一表面良好的导电性，优选利用离子束激活第一表面。

然后，在透明支撑层或发光部分的子层的表面区域中，使用不显著改变相关成分的惰性气体例如氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)或氪(Kr)的束，稳定地激活表面。特别地，除了其它的元素外，可以使用氩(Ar)原子(单原子分子)的束，迅速且方便地激活表面。氦(He)具有比氩(Ar)小的原子量。因此，在激活将要接合的第一表面的耗时方面，He束是不利的。另一方面，使用原子量大于氩的氪(Kr)束，则会碰撞损伤第一表面。

在使透明支撑层和发光部分的最外层的第一表面相对地重叠然后接合时，为了牢固地接合第一表面，在整个将要接合的第一表面上施加机械压力证明是有利的。具体而言，将大于等于5g·cm^-2并小于等于100g·cm^-2的压力沿垂直方向施加到将要接合的第一表面。即使透明支撑层和发光部分的最外层之一或二者弯曲了，该工序也可以实现均匀强度地接合第一表面。

当在上述优选的真空度的真空中接合透明支撑层和发光部分时，使支撑层和发光部分的最外层之一或二者的第一表面保持在100℃或更小，优选50℃或更小，以及更优选地保持在室温。如果在超过约500℃的高温的环境中实施接合，过高的温度会使由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)形成并被并入到发光部分中的发光层产生热变性，而且不利于稳定生产能够发射希望的波长的光的化合物半导体LED。

本发明将支撑层接合到发光部分的最外层，因此使支撑层能够处于机械支撑发光部分的状态，然后去除用于形成发光部分的衬底，从而提高将发射的光提取到外部的效率，因此能够形成高亮度的化合物半导体LED。特别是当使用光学不透明材料用于衬底时，该光学不透明材料不可避免地会吸收从(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层发射的全部光，如此去除衬底的方法有助于高亮度的LED的稳定生产。例如，当由吸收从发光层发射的光的材料形成的层例如缓冲层插入到衬底与发光部分之间时，先后去除衬底和该层，有利于LED的高亮度。通过机械切割操作、抛光操作、物理干法或化学湿法蚀刻操作、以及这些操作的组合，可以去除衬底。特别地，通过利用相关材料的不同的蚀刻速率的选择性蚀刻方法，可以仅仅选择性地去除衬底，并且可以以良好的重复性均匀地完成该去除。

本发明使第一电极和极性不同于第一电极的第二电极形成在发光二极管的主光提取表面上。在本发明中所使用的术语“主光提取表面”意思是与发光部分中附着了透明衬底的表面相反的一侧上的表面。对于本发明形成上述电极的原因在于实现高亮度。该结构的采用，使得不必将电流提供到透明衬底。结果，归因于成功附着高透射率的衬底，实现了高亮度。

本发明构思了提供具有两个侧面的透明衬底，第一侧面在邻近发光层的部分处，近似垂直于发光层的发光表面，而第二侧面在远离发光层的部分处，相对于发光表面是倾斜的。本发明采用该结构的原因在于使发光层释放的朝向透明衬底的光可以有效地被提取到外部。也就是，在第一侧面上反射从发光层朝透明衬底释放的光的一部分并且通过第二侧面提取。通过第一侧面可以提取在第二侧面上反射的光。第一侧面和第二侧面的协同效果使光提取的概率增加了。

在本发明中，在第二侧面与平等于发光表面的表面之间形成的角度(图2中的α)优选在55度至80度的范围内。顺便提一下，图2中的符号“α”不是表示拐角部分的角度而是侧面的边缘部分的角度。通过在该范围内设定α，有效地将透明衬底的底部上反射的光提到外部。

本发明优选使第一侧面具有宽度D(沿厚度的方向)，宽度D处于30μm至100μm的范围。通过使第一侧面的宽度处于该范围，因为在透明衬底的底部反射的光在第一侧面的部分处有效地返回到发光表面并且进一步通过主光提取表面释放，所以使发光二极管能够提高光发射效率。

本发明优选使半导体层包围第二电极。采用该结构导致了降低操作电压的效果。通过使第一电极在第二电极的四面包围第二电极，使电流能够容易地沿四个方向流动，从而使操作电压减小。

本发明优选以栅格的形状形成第一电极。采用该结构产生了提高可靠性的效果。采用该栅格形状使电流均匀进入到发光层，从而提高了可靠性。

本发明优选由具有10μm或更小的宽度的衬垫电极和线电极组成第一电极。该结构的采用产生了高亮度的效果。通过减小电极的宽度，可以增加光提取表面的开口面积并获得高亮度。

本发明优选使发光部分具有包含GaP层的结构并且使第二电极形成在该GaP层上。该结构的采用产生了降低操作电压的效果。通过在GaP层上形成第二电极，可以构建良好的欧姆接触并由此降低操作电压。

本发明优选使第一电极具有n-型极性并使第二电极具有p-型极性。该结构的采用产生了提高亮度的效果。以p-型极性形成第一电极会劣化电流的扩展并且劣化亮度。通过以n-型极性形成第一电极，可以提高电流的扩展并且获得高亮度。

本发明构思了粗糙化透明衬底的倾斜的表面，由此在该表面上形成范围0.05μm至3μm，优选地范围0.1μm至1μm的不平整度。该结构的采用产生了通过倾斜的表面来提高光提取效率的效果。这是因为倾斜的表面的粗糙化会抑制倾斜表面的总反射从而提高了光提取效率。顺便提及，通过使用扫描电子显微镜产生的照片的计算，可以确定本发明中的倾斜的表面的不平整度。如果不平整度达不到0.05μm，则上述效果将不显著。如果不平整度超过了3μm，晶体将包含缺陷并使可靠性变差。

当通过干法蚀刻、湿法蚀刻等进行本发明所构思的倾斜表面的粗糙化时，优选通过利用了透明衬底的侧面的晶体取向的湿法蚀刻来实现。当通过湿法蚀刻进行粗糙化时，证明采用使用混合液体(由磷酸、过氧化氢和水组成)+盐酸的化学蚀刻是有利的。

本发明优选通过划线和裂片方法或划片方法形成第一侧面。采用前面的方法能够降低生产成本。具体而言，该方法使得在芯片分离过程中不必切割边缘，从而允许大量地生产发光二极管并使产生成本的降低。后面的方法产生了提高亮度的效果。该方法的采用导致通过第一侧面提高光提取效率并产生高亮度。

实例：

参考附图，本实例具体地表示用于制造本发明构思的发光二极管(LED)而进行的实验。

图1和图2示例了在该实例中制造的半导体LED，图1是半导体LED的平面视图，而图2是半导体LED沿图1的线II-II取得的截面图。图3是示出了用于半导体LED的半导体外延晶片的叠层结构的截面图。

在该实例中制造的半导体发光二极管10是具有AlGaInP发光部分的红色LED。

参考通过将设置在GaAs衬底上的外延叠层结构(外延晶片)接合到GaP衬底来制造发光二极管的案例，实例1具体解释了本发明。

通过使用具有在半导体衬底11上依次堆叠的半导体层13的外延晶片制造LED10，半导体衬底11由包含从(100)面倾斜15°的面的Si掺杂的n-型GaAs单晶形成。叠层半导体层是由Si掺杂的n-型GaAs形成的缓冲层130、由Si掺杂的n-型(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P形成的接触层131、由20对未掺杂的(Al_0.2Ga_0.8)_0.5In_0.5P/-(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P形成的发光层133、由Mg掺杂的p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P形成的上覆盖层和(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P薄膜组成的插入层134，以及Mg掺杂的p型GaP层135。

在该实例中，在GaAs衬底上通过低压MOCVD方法，使用三甲基铝((CH₃)₃Al)、三甲基镓((CH₃)₃Ga)和三甲基铟((CH₃)₃In)作为用于III族成分元素的原材料，堆叠半导体子层130至135，形成了外延晶片。作为用于Mg掺杂的原材料，使用双环戊二烯基镁(bis-(C₅H₅)₂Mg)。使用乙硅烷((Si₂H₆))用于Si掺杂的原材料。作为用于V族成分元素的原材料，使用磷烷(PH₃)或砷烷(AsH₃)。在750℃下生长GaP层135，在730℃下生长组成半导体层13的其它半导体子层130至135。

GaAs缓冲层130具有约2×10¹⁸cm^-3的载流子浓度和约0.2μm的层厚度。接触层131由(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5P形成并具有约2×10¹⁸cm^-3的载流子浓度以及约1.5μm的层厚度。n-覆盖层具有约8×10¹⁷cm^-3的载流子浓度和约1μm的层厚度。发光层133是厚度为0.8μm的未掺杂的膜。p-覆盖层134具有约2×10¹⁷cm^-3的载流子浓度和约1μm的层厚度。GaP层135具有约3×10¹⁸cm^-3的载流子浓度和约9μm的层厚度。

p-型GaP层135具有从抛光的表面直到镜面面层(finish)的达到约1μm的深度的区域。通过镜面抛光，粗糙化p-GaP层135的表面达到0.18nm为止。其间，制备了适于附着到p-型GaP层135的镜面抛光表面的n-型GaP衬底14。为用于附着的GaP衬底14添加Si和Te，直到约2×10¹⁷cm^-3的载流子浓度。使用具有(111)的表面取向的单晶。用于附着的GaP衬底14具有50nm的直径和250μm的厚度。在被接合到p-型GaP层135之前，该用于粘贴的GaP衬底14具有镜面抛光的表面以便面层为0.12nm的均方根(rms)值。

将GaP衬底14和外延晶片放入普通半导体材料附着装置，对装置的内部进行抽气直到3×10^-5pa的真空。此后，为了避免碳玷污，装置没有碳材料构成的构件，在真空中加热在装置内部设置的GaP衬底14到约800℃的温度，同时使用加速到800eV的能量的Ar离子辐照。因此，在GaP衬底14的第一表面上形成由非化学计量成分形成的接合层141。形成接合层141之后，停止Ar离子的辐射并将GaP层14的温度降到室温。

使用通过电子的碰撞中和的Ar束，辐射GaP衬底14与GaP层135的第一表面超过3分钟，其中在GaP衬底14的表面区域中GaP衬底14具有由非化学计量成分形成的接合层141。在保持真空的附着装置内部重叠层135与14之间的第一表面，并且在室温和被调整到对两个第一表面施加20g/cm²的压力的负重下接合层135与14之间的第一表面(图4)。从附着装置的真空室取出由接合产生的晶片并测定接合的界面。结果，发现接合部分包含由具有非化学计量成分的Ga_0.6jP_0.4形成的接合层141。接合层141具有约3nm的厚度和7×10¹⁸cm^-3的氧原子浓度，以及9×10¹⁸cm^-3的碳原子浓度，通过普通SIMS分析方法确定的量。

然后，从接合的晶片，使用氨基蚀刻剂选择性地去除GaAs衬底11和GaAs缓冲层130。

在接触层131的第一表面上，通过真空蒸发方法以0.5μm的厚度淀积AuGeNi合金，以0.2μm的厚度淀积Pt，以1μm的厚度淀积Au，形成n-型欧姆电极作为第一欧姆接触15。通过常规光刻方法构图该电极以完成电极15。

接下来，通过在形成p电极的区域中选择性地去除外延层131至134暴露出GaP层135。在GaP层的第一表面上，通过真空蒸发方法以0.2μm的厚度淀积AuBe和以1μm的厚度淀积Au，形成p-型欧姆电极16。

在450℃热处理电极10分钟，完成合金的低电阻p-型和n-型欧姆电极(图1和图2)。

接着，通过使用划片锯从背表面将V型槽插入到GaP衬底14中，调整该V型槽使第一侧面具有80μm的宽度D，使图2中所示的倾斜表面的角α(此处不是拐角部分而是边缘部分)为70°。

使用抗蚀剂保护发光二极管的第一表面并且通过使用由磷酸、过氧化氢和水组成的蚀刻剂和盐酸的蚀刻，粗糙化发光二极管的倾斜面。粗糙化的表面的不平整度约为500nm(0.5μm)。在图9中示出了粗糙化面的电子显微图。

接着，使用划片锯以350μm的间距从第一表面侧切割晶片以生产芯片。通过使用硫酸和过氧化氢的混合液体去除源自划片的损坏层和玷污，完成半导体LED(芯片)10。

通过使用上述制造的LED芯片配置图5和图6中示意性地示例的LED灯42。通过使用银浆糊安装LED芯片固定在安装衬底45上，将LED芯片10的n-型欧姆电极15用金线46线接合到在安装衬底45的第一表面上安装的n电极端子43并使用金线46将p-型欧姆电极16布线接合到p电极端子44，此后使用常规环氧树脂41密封接合的拐角(corner)，来制造该LED灯42。

当通过在安装衬底45的第一表面上设置的n-型和p-型欧姆电极15和16之间通过电流时，发射具有620nm的主波长的红色光。20mA电流沿正向通过时，正向电压(Vf)达到约1.95V，该量反映了电极的适宜的版图以及欧姆电极15和16的良好的欧姆特性。当正向电流设定在20mA时，发射的光的强度达到1000mcd的高亮度，该量反映了发光部分的结构具有高的光发射效率，并反映了在晶片分离为芯片期间由于通过去除了损坏的层而提高了到外部的提取效率。

比较实例：

以与上述实例相同的方式，形成图7和图8示例的p-型和n-型欧姆电极。

接着，使用划片锯以350μm的间距从第一表面侧切割晶片以产生芯片。通过使用硫酸和过氧化氢的混合液去除由于划片产生的损坏层和玷污，获得半导体LED(芯片)10。

通过使用如上述制造的LED芯片配置图5和图6中示意性地示例的LED灯42。通过使用银浆糊安装LED芯片固定在安装衬底45上，将LED芯片10的n-型欧姆电极15用金线46线接合到在安装衬底45的第一表面上安装的n电极端子43并且使用金线46将p-型欧姆电极16线接合到p电极端子44，此后使用常规环氧树脂41密封接合的拐角，来制造该LED灯42。

当通过在安装衬底45的第一表面上设置的n-型和p-型欧姆电极15和16之间通过电流时，发射具有620nm的主波长的红色光。在20mA电流沿正向通过时，正向电压(Vf)约为2.30V。当正向电流设定在20mA时，发射的光的强度为200mcd。

工业适用性：

本发明的发光二极管是发射红、橙、黄或黄绿色的可见光的高可靠的发光二极管，从发光部分的光提取效率表现优秀，呈现高亮度并允许使用低电压操作，因此可以有利地利使用本发明的发光二极管用于各种显示灯。

Claims (12)

1.一种发光二极管，包括：

透明衬底；以及

化合物半导体层，所述化合物半导体层包含发光部分，所述发光部分包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP形成的发光层，其中0≤X≤1且0＜Y≤1，并且所述化合物半导体层被接合到所述透明衬底；

其中所述发光二极管具有在其主光提取表面上的第一电极和极性不同于所述第一电极的第二电极，所述透明衬底具有侧面，所述侧面为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面邻近所述发光层并垂直于所述发光层的发光表面，所述第二侧面远离所述发光层并相对于所述发光表面是倾斜的，并且所述第二表面被粗糙化为具有范围为0.05μm至3μm的不平整度。

2.根据权利要求1的发光二极管，其中所述透明衬底是n-型GaP单晶。

3.根据权利要求1或2的发光二极管，所述透明衬底具有(100)或(111)的表面取向。

4.根据权利要求1或2的发光二极管，所述透明衬底具有范围为50μm至300μm的厚度。

5.根据权利要求1或2的发光二极管，其中所述第二侧面与平行于所述发光表面的表面形成范围为55度至80度的角。

6.根据权利要求1或2的发光二极管，其中所述第一侧面具有范围为30μm至100μm的宽度。

7.根据权利要求1或2的发光二极管，其中所述发光部分包含GaP层并且所述第二电极被形成在所述GaP层上。

8.根据权利要求1或2的发光二极管，其中所述第一电极的极性是n型，所述第二电极的极性是p型。

9.一种用于制造发光二极管的方法，包括以下步骤：

形成包含由(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP形成的发光层的发光部分，其中0≤X≤1且0＜Y≤1；

然后将包含所述发光部分的化合物半导体层接合到透明衬底；

在与所述透明衬底相对的所述化合物半导体层的主光提取表面上形成第一电极和极性不同于所述第一电极的第二电极；

通过划片方法形成第一侧面和第二侧面作为所述透明衬底的侧面，所述第一侧面邻近所述发光层垂直于所述发光层的发光表面，所述第二侧面远离所述发光层并相对于所述发光表面是倾斜的；以及

此后以0.05μm至3μm范围内的不平整度粗糙化所述第二侧面。

10.根据权利要求9的方法，其中通过湿法蚀刻进行粗糙化所述第二侧面的步骤。

11.根据权利要求9或10的方法，其中通过划线和裂片方法形成所述第一侧面。

12.根据权利要求9或10的方法，其中通过所述划片方法形成所述第一侧面。

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