CN1947270A - 发光元件的制造方法及发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的发光元件的制造方法，是将具有发光层部24(具有由AlGaInP所组成的双异质结构)、以及GaP光取出层20(以本身的第一主表面成为晶圆的第一主表面的形式设置于发光层部上)的发光元件晶圆，以GaP光取出层的第一主表面成为(100)面的方式来制造。其是通过面粗糙用蚀刻液，将由该(100)面所形成的GaP光取出层20的第一主表面进行蚀刻，而形成面粗糙突起部40f；该蚀刻液，是含有醋酸、氢氟酸、硝酸、碘与水合计量在90％以上，且醋酸、氢氟酸、硝酸与碘的总质量含有率较水的质量含有率为高。由此，本发明可提供一种发光元件的制造方法，其具有以(100)作为主表面的GaP光取出层，且可轻易地在该(100)主表面进行面粗糙处理。

Description

发光元件的制造方法及发光元件
技术领域
本发明涉及发光元件的制造方法与发光元件。
背景技术
以(AlxGa1-x)yIn1-yP混晶(其中，0≤x≤1，0≤y≤1；以下，亦称为AlGaInP混晶或称为AlGaInP)形成发光层部的发光元件，是可以通过采用双异质结构，而在比如绿色至红色间的宽频带实现高亮度元件，该双异质结构是指将薄的AlGaInP活性层利用带隙较其大的n型AlGaInP包覆层与p型AlGaInP包覆层以夹心状挟持设置。对发光层部的通电，是通过形成于组件表面的金属电极来进行。金属电极具备遮光体的作用，在发光层部的第一主表面上是以仅覆盖主表面中央部的方式形成，而使光由其周围的电极非形成区域取出。
此时，若尽量将金属电极的面积缩小可使得在电极周围形成的光漏出区域面积变大，故在提升光取出效率的观点上是有利的。以往曾尝试着改变电极形状，以使电流扩散于组件内而增加光取出量，但此情形难免会增大电极面积，如此导致光取出面积减少，反而限制了光取出量。再者，为了使在活性层内的载体的发光再结合最佳化，多少会减低包覆层的掺杂物的载体浓度及导电率，使电流不易在面内方向扩散。如此会造成电流密度集中在电极覆盖区域，而降低了在光漏出区域中实质的光取出量。所采用的对策，是在包覆层与电极间形成掺杂物浓度较包覆层高的低电阻率的GaP光取出层。只要该GaP光取出层成为一定厚度以上的光取出层，不仅可提升组件面内的电流扩散效果，亦可增加来自层侧面的光取出量，故可进一步提高光取出效率。光取出层，为了有效地使发光光束透过而提升光取出效率，必须以带隙能量较发光光束的光量子能量大的化合物半导体来形成。尤其，由于GaP的带隙能量大，发光光束的吸收小，故多用于AlGaInP是发光元件的光取出层。
在如上所述的发光元件中，在光取出层的第一主表面上，金属电极的周围区域是作为光取出区域，但在从组件内部朝向光取出区域的光中，以比临界角度大的角度射入光取出区域的光(入射角是光束入射方向与区域面法线的夹角)会因全反射而回到组件内部，故并非全部取出。因此，在日本特开2003-218383号公报及特开2003-209283号公报中揭示了下述技术：利用适当的蚀刻液将光取出层的第一主表面进行面粗糙处理(亦称为磨砂表面处理)而形成细微的凹凸，以减少大角度入射发光光束的机率，而提高了光取出效率。
然而，在日本特开2003-218383号公报中揭示了由于在使用蚀刻液进行面粗糙处理中，依照露出面方位不同而会发生无法进行面粗糙化的面，故在芯片表面未必可进行面粗糙化，而使得在提升光取出效率上受到限制，不易达到高亮度化。具体而言，在日本特开2003-209283号公报中揭示了「一般，半导体基板的主表面为(100)面或(100)±数度的面，在其上成长的各半导体层表面亦为(100)面或(100)±数度的面，而将(100)面或(100)±数度的面进行面粗糙化是困难的」。在特开2003-209283号公报中提出了以GaAlAs作为光取出层者，而日本特开2003-218383号公报中则提出GaP光取出层，其第一主表面仍为(100)面。
亦即，综合在日本特开2003-218383号公报以及特开2003-209283号公报中所揭示内容可知：第一主表面为(100)面的GaP光取出层，除非使用一般GaP用蚀刻液(根据特开2003-218383号公报的段落0026，其是盐酸、硫酸、过氧化氢或其等的混合液)，否则无法仅单纯地浸渍蚀刻液而在将第一主表面予以粗面化，而不易形成可充分改善光取出效率的凹凸。
在日本特开2003-218383号公报中揭示了其具体解决方法为：将GaP光取出层的(100)主表面以具有细微图案的树脂屏蔽覆盖而进行蚀刻的方法。虽然在该特开2003-218383号公报中，虽然做为该蚀刻方法在形式上亦暗示了使用湿蚀刻(化学蚀刻)，但包含实施例的具体揭示中均为利用RIE(Reactive Ion Etching：反应性离子蚀刻)的干蚀刻，而干蚀刻价格高，且具有一次可处理的基板面积小而效率非常差的缺点。再者，本发明人经过研究认为，使用盐酸、硫酸、过氧化氢或其等混合液的化学蚀刻，其在屏蔽下侧的侧蚀刻变大，故无法在GaP光取出层上形成如特开2003-209283号公报中所揭示的显著凹凸。
另一方面，由于日本特开2003-209283号公报的光取出层本身为GaAlAs，故无法得到任何关于通过蚀刻GaP光取出层的(100)主表面而形成凹凸的具体信息。再者，利用机械加工形成具有三角截面的微小槽状的二次图案，使容易蚀刻的(111)面露出，再对该二次图案的表面上进行化学蚀刻的方法，由于必须进行机械的槽状加工，而有工序增加的缺点。
再者，在具有GaP光取出层的发光元件中，藉由将该GaP光取出层变厚，亦可增加来自侧面的光取出量。因此，若亦在形成厚的GaP光取出层侧面进行上述的面粗糙处理，则组件整体的光取出效率可更高。然而，在特开2003-218383号公报以及特开2003-209283号公报中的面粗糙方法，必须采用如屏蔽形成或槽状加工等只能在晶圆主表面上进行的工序，其结果，无法在将晶圆切割所形成的芯片侧面进行面粗糙处理，而成为致命性的缺点。尤其，如特开2003-218383号公报中的RIE等干蚀刻，由于蚀刻束的指向性强，不可能将朝向层主表面的蚀刻束向周围进行侧面蚀刻。
本发明的课题是提供一种具有以(100)作为主表面的GaP光取出层、且易于在该(100)主表面上进行面粗糙处理的发光元件的制造方法，以及通过该方法得以实现的光取出效率较佳的发光元件。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的发光元件制造方法，其特征在于包括：
发光元件晶圆制造步骤，该发光元件晶圆是具有发光层部及GaP光取出层，并以GaP光取出层的第一主表面成为(100)面的方式制造；该发光层部，在以组成式(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中，0≤x≤1，0≤y≤1)表示的化合物中，使用与GaAs晶格匹配的组成的化合物分别构成第一导电型包覆层、活性层以及第二导电型包覆层，并依此顺序积层而形成双异质结构；该GaP光取出层，是以本身的第一主表面成为晶圆第一主表面的形式设置在发光层部上；
主光取出区域面粗糙步骤，通过面粗糙用蚀刻液，将由(100)面所形成的GaP光取出层第一主表面进行蚀刻而形成面粗糙突起部；该蚀刻液，是含有醋酸、氢氟酸、硝酸、碘与水合计量在90％以上，且醋酸、氢氟酸、硝酸与碘的总质量含有率较水的质量含有率高；以及
切割步骤，将发光元件晶圆进行切割，而制造于GaP光取出层第一主表面上形成有面粗糙突起部的发光元件芯片。
根据上述本发明，通过使用含有醋酸、氢氟酸、硝酸与碘的本发明特有的面粗糙用蚀刻液，即使未在由(100)面所形成的GaP光取出层第一主表面上进行屏蔽处理，仅使该第一主表面与蚀刻液接触，即可通过异向性蚀刻的原理而显著地形成凹凸部分，且可以高效率低成本的方式在GaP光取出层第一主表面上形成面粗糙突起部。醋酸、氢氟酸、硝酸、碘与水的总质量含有率在90％以上，若不到90％，则无法高效率地形成面粗糙突起部。再者，若醋酸、氢氟酸、硝酸与碘的总质量含有率较水的质量含有率低，亦无法高效率地形成面粗糙突起部。再者，将由100质量％中扣除醋酸、氢氟酸、硝酸、碘与水的总量的剩余部份，在不影响对(100)面上的GaP的异向性蚀刻的效果范围内，亦可添加其它成分(如醋酸以外的羧酸)。
在本发明中，所谓「与GaAs晶格匹配的化合物半导体」是指，假设于应力造成的晶格差排不存在的整体结晶状态下，该化合物半导体的晶格常数为a1、GaAs的晶格常数为a0，以{|a1-a0|/a0}×100(％)表示的晶格失配率控制在1％以内的化合物半导体。再者，将「在以组成式(Alx’Ga1-x’)y’In1-y’P(其中，0≤x’≤1，0≤y’≤1)表示的化合物中，与GaAs晶格匹配的化合物」表示成「与GaAs晶格匹配的AlGaInP」。再者，活性层可为以AlGaInP的单一层所构成，亦可为由组成相异的AlGaInP所组成的障壁层与井层交互积层而成的量子井层所构成(将量子井层全体视为一层的活性层)。
再者，所谓GaP光取出层的第一主表面为(100)面，狭义而言是指该GaP光取出层的结晶主轴与GaP结晶的【100】方向呈一致，但在本发明中，即使该结晶主轴与【100】方向呈倾斜25°以下(以15°以下为佳；在欲使偏角(off-angle)效果显著的观点上，则以1°以上为佳)(亦即，具偏角效果)，亦属于「GaP光取出层的第一主表面为(100)面」的概念。在此，精确地说，GaP光取出层的第一主表面为更高阶的面指数，但由于说明繁杂，而视需要将因偏角而由(100)面倾斜的第一主表面表示成(100)OFF等、而将与(100)面一致的第一主表面表示成(100)J等。再者，在本发明中，所采用的适当表面以密勒指数{hkl}表示时，只要没有特别说明，与相对该指数的面{hkl}J呈倾斜1°～25°的范围内的面亦以该指数表示，而需要区分时则以{hkl}OFF表示。
在不存在结晶粒界的化合物半导体单结晶表面上，为了利用化学蚀刻形成面粗糙突起部，所使用的蚀刻液其蚀刻速度必须在特定方向的结晶面上较其它方向的界晶面上快(以下，将该有利于蚀刻的表面称为优先蚀刻面)，亦即必须为依存于面方位的异向性蚀刻。进行异向性蚀刻后的结晶表面会出现，面指数相异、但在结晶学上为等效的优先蚀刻面组合，而由结晶构造特有的几何学产生凹凸形状。在立方晶系的GaP中，为最密堆积面的{111}集合的面为优先蚀刻面。若将面指数的符号相反的视为同一面，则在{111}集合中存在4个方位相异的面，在利用异向性蚀刻进行面粗糙处理时，将其组合起来而容易产生金字塔形的凹凸。
本发明所采用的GaP光取出层的第一主表面，是由优先蚀刻面(111)面倾斜大角度的(100)面(适当的(100)面约为55°)，只要利用在初期阶段进行蚀刻使优先蚀刻面可选择性地露出，即可明显地进行凹凸的形成。在上述本发明所采用的面粗糙用蚀刻液不仅在GaP的(100)结晶面上的蚀刻速度大，其与(111)面间的蚀刻速度亦有适当的差值，使(111)面选择性地露出而形成凹凸的效果较佳。在日本特开2003-218383号公报中所揭示的现有化学蚀刻液(盐酸、硫酸、过氧化氢或其混合液)在(100)面上的蚀刻速度非常慢，在初期阶段呈蚀刻几乎无法进行的状态，或相反的因为(100)面上的蚀刻速度与(111)面上的蚀刻速度太过接近，即使进行蚀刻{111}组的面并未显著地露出，故无法在(100)面上适当地形成面粗糙的突起部。
面粗糙用蚀刻液，可采用含有：
醋酸(以CH3COOH换算)：37.4质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.4质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.3质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.12质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～45质量％者。一但任一成分超过上述组成范围，对GaP单结晶的(100)面的异向性蚀刻效果不足，而无法在GaP光取出层的第一主表面上充分形成面粗糙突起部。面粗糙用蚀刻液又以采用包含：
醋酸(以CH3COOH换算)：45.8质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.5质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.6质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.15质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～32.7质量％者较佳。亦即，对于提高对GaP单结晶的(100)面的异向性蚀刻效果，重要的是如上述般将水的含量维持在少量，且以醋酸(而非水)来担任酸主溶剂的机能。
在上述本发明中，于GaP光取出层形成为厚度10μm以上的情形中，可实施形成侧面光取出区域的面粗糙制程，是利用面粗糙用的蚀刻液，将由利用切割形成的芯片侧面所组成的GaP光取出层的侧面光取出区域进行蚀刻，而形成面粗糙突起部。
再者，本发明的发光元件是可利用上述方法而得以实现者，其特征在于具有：
发光层部，其在以组成式(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中，0≤x≤1，0≤y≤1)表示的化合物中，使用与GaAs晶格匹配的组成的化合物分别构成第一导电型包覆层、活性层以及第二导电型包覆层，依此顺序积层而形成双异质结构；以及
具有厚度为10μm以上的GaP光取出层，其是形成于该发光层部的第一主表面侧，并且以光取出电极覆盖本身的第一主表面一部分区域，且将该第一主表面的光取出侧电极未覆盖的区域作为主光取出区域，并以侧面区域作为侧面光取出区域；
GaP光取出层是第一主表面为(100)面的GaP单结晶层，且主光取出区域与侧面光取出区域双方均通过蚀刻形成面粗糙的突起部。
所谓仅浸渍在蚀刻液中即可利用异向性蚀刻的效果在GaP光取出层上形成面粗糙的突起部，是指可轻易达成原本在日本特开2003-218383号公报、特开2003-209283号公报中(屏蔽形成或槽状形成等)不可能的同时在GaP光取出层的侧面部形成面粗糙的突起部。尤其，于GaP光取出层其厚度为10μm以上的情形中，通过在其侧面形成面粗糙的突起部，再加上大幅增加GaP光取出层的厚度使侧面面积增大，而可大幅提高组件的光取出效率。此等可说是以在日本特开2003-218383号公报或特开2003-209283号公报中所揭示的技术绝对无法达到的效果。再者，为了提升由GaP光取出层侧面的光取出效率，GaP光取出层的厚度以40μm以上(上限为例如200μm以下)较佳。
面粗糙突起部的外面，可通过GaP单结晶的化学异向性蚀刻而形成以{111}面为主体者。尤其，当考虑上述的面粗糙用蚀刻液的异向性蚀刻效果良好的观点，在GaP光取出层的主光取出区域的面粗糙突起部，是通过将由GaP单结晶的(100)面所形成的平坦结晶主表面全面浸渍在面粗糙用蚀刻液中(亦即，由(100)面所形成的结晶主表面并未特别使用蚀刻用屏蔽或为了露出{111}面而形成槽)而形成，可使工序大幅简略，而取出效果亦可充分提高。再者，在侧面光取出区域中，面粗糙突起部亦可通过将层侧面浸渍在面粗糙用蚀刻液而容易地形成。
图10是说明由GaP光取出层得到的发光光束的取出概念示意图。当GaP光取出层的折射率为n1(大约为3.45)，在其周围的介质的折射率为n2时，若发光光束IB在GaP光取出层的光取出面的入射角(与面法线所夹的角度)大于临界角度α时，则发光光束IB在光取出面会产生全反射，而变成反射光RB回到组件内部。该反射光在达到未满临界角度α时反复地在内部进行反射，逐渐成为取出光EB而可射出至层外。然而，此期间在结晶内部因吸收或散射而损失相当多的发光光束的机率很高。当周围的介质为空气(n2≒1)时，该临界角度α为相当小约为16.8°，即使使用环氧树脂模封(n2≒1.6)，顶多为27.6°。在入射至光取出面上的某一点的发光光束中，未进行全反射而可发射至外部者，当以通过该点的面法线为轴时，局限在绕与该法线成α角度的母线旋转所得到的圆锥内部所存在的光束。亦将该圆锥称为取出圆锥。
另一方面，如图11所示，若将发光层部视为在层面内的多数个点光源所集合而成者，由个别的点光源所得到的发光光束将朝四面八方扩散且发射出去。在此，考虑由该点光源朝向光取出面所得到的法线，当光取出面为平面时，由于与该法线成α以上角度放射出的发光光束，由几何学可得知其朝该面的入射角度亦为α以上，故光因为全反射而回到层内。因此，关于GaP光取出层的主光取出区域与侧面光取出区域中，当各区域以平面状形成时，由前述点光源朝各区域的法线周围，可视为形成以该点光源为顶点的圆锥。在由该点光源朝向各区域的发光光束中，可发射至外部者仅为位于上述的圆锥内的(该圆锥称为脱出圆锥)。另一方面，若在光取出区域上形成面粗糙的突起部，当考虑在凹凸表面上的实际入射角度时，以可以取出的低角度入射的光束其比例将大幅增加，又，由于通过形成凹凸使区域的表面积增加，故可有效地使在平面状区域中未在脱出圆锥中的光束取出。
决定取出圆锥(或脱出圆锥)的顶角者为全反射临界角度α，如前述，该α很小，顶多为17～27°。因此，考虑GaP光取出层的面内方向尺寸宽度远大于层厚方向，则可知在主光取出区域上，位在点光源上的取出圆锥所占区域的比例稀疏，多数的入射光在取出圆锥外部而无法取出。因此，主光取出区域其通过形成面粗糙的突起部可使光取出效率提升的效果十分显著。
在侧面光取出区域中，由于朝层厚方向的面积较主光取出区域小很多，故排列在层面内的各点光源上的取出圆锥互相重叠，其结果，在点光源上的取出圆锥所占区域的比例密集，且方位相异的4个侧面均可作为光取出区域使用。因此，在侧面光取出区域中，即使面粗糙的突起部其形成程度低于主光取出区域，亦可充分达到提升取出效率的较果。换言之，在GaP光取出层中，在侧面光取出区域所形成的面粗糙突起部，至少满足其平均高度较在主光取出区域所形成的面粗糙突起部的平均高度小、或其平均形成间隔较大中任一者即可。藉此，可进一步简化在侧面光取出区域的面粗糙突起部的形成步骤，而可提升发光元件的制造效率并降低成本。
在将发光元件晶圆切割或劈开来形成侧面光取出区域时，容易产生机械应力或结晶缺陷的残留，相较于主光取出区域，不易进行利用化学蚀刻来形成凹凸。然而，若如上述，使在侧面光取出区域的面粗糙突起部其形成程度缓和，对于欲简化在侧面光取出区域的凹凸形成步骤则更有利。
若使GaP光取出层的侧面区域与GaP单结晶的劈开面{110}面一致(惟，在具有前述偏角的情形中，亦可为与{110}方向偏离1°～25°的范围)，若将晶圆的半切割与利用劈开的裂片加以组合，则更容易进行芯片化，不易产生在非必要的方向上的芯片破裂或破片等缺陷，故可提升发光元件的制造合格率。再者，即使在采用将晶圆进行全切割使之成为芯片的步骤时，由于切割面与劈开面一致，故切割的负荷小，不易产生碎屑，同样地可提升制造合格率。闪锌矿型结晶构造的III-V族化合物半导体组件，为了活用上述优点，故不限于本发明的发光元件，当将(100)主表面的晶圆(以下，亦仅称为(100)晶圆)进行切割而制造时，如图23所示，将其切割方向定为<110>方向是一固定概念。例如，虽然在日本特开平8-115893号公报中揭示了将(100)晶圆在与定向平面平行的方向进行切割而制造发光元件的制造方法，但由于(100)晶圆的定向平面通常是与{110}面平行而形成，故在该特开平8-115893号公报中切割方向为<110>方向。
然而，由于利用异向性蚀刻所形成的面粗糙突起部，是以{111}面所包围的正八面体作为基本形状，故如图6所示，在{110}面上，面粗糙突起部是以包含轴线的平面将正八面体纵切而形成扁平形状，在本质上难以利用异向性蚀刻形成深凹凸形状。再者，随着机械加工所形成的差排等结晶缺陷容易沿着劈开面进入，故在劈开后乃至切割后的面上容易残留较高密度的差排等，使进行化学蚀刻更加困难。因此，由{110}面所组成的侧面光取出区域上的面粗糙突起部其形成程度在实际上不得不缓和。又，在AlGaInP发光层部与GaP光取出层间，由于晶格常数相异而容易产生失配应力，如图23下所示，在沿着劈开面{110}的切割中，在失配应力下，容易沿着劈开面(或芯片边缘)产生层状裂痕，亦会在芯片边缘等产生缺口等不良情形。
因此，在本发明人等进行专心研究的结果发现，关于在AlGaInP发光层上形成GaP光取出层的发光元件，如图4所示，若将侧面作成{100}面而进行切割，即可将上述的缺陷全部解决。亦即，利用切割面与劈开面不一致，即使产生劈开性裂痕，如图4下图所示，裂痕出现在与芯片边缘交叉的方向上，而可大幅抑制缺口等不良产生。此时所得到的发光元件，其GaP光取出层的侧面区域是由GaP单结晶的{100}面所组成的。
又，在由该{100}面所组成的侧面，进一步利用前述蚀刻液进行异向性蚀刻时，于侧面光取出区域所形成的面粗糙突起部形状与由(100)面所组成的主光取出面相同，为如图5所示的金字塔形状，相较于侧面为{110}面时得如图6的形态，由于可形成非常深的凹凸，故有可大幅提升侧面的光取出效率的优点。
再者，在切割制程后，若形成于GaP光取出层的侧面光取出区域上的加工损害层过度残留，不仅之后不易利用化学蚀刻来形成面粗糙突起部，且即使在面粗糙突起部形成后亦局部残留部分加工损害层，可能成为吸收或散射发光光束的原因。因此，在切割制程后，通过利用由硫酸-过氧化氢水溶液所组成的损害除去用蚀刻液，将在GaP光取出层的侧面光取出区域上所形成的加工损害层进行蚀刻去除后，再利用面粗糙用蚀刻液进行蚀刻，由此可有效地形成面粗糙突起部。由于在GaP中，硫酸-过氧化氢水溶液对于含有加工损害层的结晶均匀地蚀刻的效果优异，故可在进行面粗糙蚀刻前事先将侧面光取出区域的加工损害层充分去除，而可达到促进面粗糙突起部的形成以及抑制加工损害层的残留。
使用前述面粗糙用蚀刻液所形成的面粗糙突起部，可藉由调整蚀刻液的组成与蚀刻条件(蚀刻温度或时间)而形成各种形态。例如可将形成面粗糙突起部的突起部前端侧变成曲面状的圆弧形。该形状是利用上述面粗糙用蚀刻液在GaP(100)面上进行异向性蚀刻时的较初期阶段所得到的，由于在该圆弧曲面上，该入射角较小，故可提升取出效率。当上述突起部具有本体(构成突起部基端侧，其越往前端侧越细)、以及前端膨出部(在该本体前端侧以球状膨胀突出的形态呈一体化)时，效果更好。
再者，面粗糙突起部，亦可将以异向性蚀刻所形成的基本形状进一步利用等向性蚀刻液进行曲面蚀刻处理而形成。由此面粗糙突起部的表面变成凸曲面状、更接近球面形状，而可进一步提升光取出效率。
再者，复数个在主光取出区域上分散形成的面粗糙突起部较佳为，至少突出基端部外面是呈复数个平面所围绕的多面体形状，且在主光取出区域上预定的方向上，在同一突起部内相对向的两个面与GaP光取出层的第一主表面所形成的锐角分别为φ1以及φ2时，φ1与φ2均为30°以上，且φ1＞φ2。当使用异向性蚀刻时，突起部外面(尤其在基端侧的本体部分外面)，若采用面指数相异的优先蚀刻面(具体而言为{111})的组合易于形成多面体状(如多角锥)。因此，藉由在上述预定的方向上，使同一突起部内相对向的两个面与GaP光取出层的第一主表面所形成的锐角侧角度φ1以及φ2均为30°以上，可提高使发光光束的入射角变小的效果，而可提升取出效率。因此，如上所述，通过刻意使一方的角度φ1与另一方的角度φ2相异，可进一步提升光取出效率。
接着，GaP光取出层可为贴合在发光层部上的单结晶基板。于此场合，使GaP单结晶基板与该发光层部重叠在一起，利用100℃～700℃的较低温进行贴合的热处理，使该单结晶基板可直接贴合在发光层部，而可简便地形成GaP光取出层。另一方面，GaP光取出层可利用在发光层部上以气相成长法(例如：氢化物气相成长法(Hydride Vapor PhaseEpitaxial Growth Method：以下，称为HVPE法))进行磊晶成长者所组成。
接着，利用MOVPE法(有机金属气相磊晶法)成长AlGaInP发光层部时，藉由赋予成长用GaAs基板一适当的偏角，可大幅减轻III族元素的有序化、偏置，而获得发光光谱分布与中心波长一致的发光元件。再者，若在依MOVPE法成长的混晶发光层部上，以HVPE法形成由III-V族化合物半导体所组成的GaP光取出层，则最后所得到的GaP光取出层表面上，几乎不会产生因GaAs基板的偏角所导致的刻面(facet)与面粗糙，且可得到平滑性较佳的GaP光取出层。此效果在上述偏角为10°～20°间特别显著。
当发光层部是在GaAs基板(其结晶主轴具有由<100>方向倾斜1°～25°的偏角)上进行磊晶成长所形成的情形中，以使GaP光取出层的结晶方向与赋予偏角的发光层部一致较佳。若发光层部与GaP光取出层的结晶方向不一致，将损害两者间的电阻耦合性，而导致增加发光元件的顺向电压。在利用气相成长法形成GaP光取出层的情形中，该结晶方向一定与发光层部的结晶方向一致，但在利用单结晶基板贴合的情形中，所使用的单结晶基板亦以赋予与发光层部同方向的同角度偏角者较佳。
如上所述，当发光层部以及GaP光取出层是在GaAs基板(其结晶主轴具有由<100>方向倾斜1°～25°的偏角)上进行磊晶成长所形成者的情形，若通过上述面粗糙蚀刻液在GaP光取出层的主光取出区域进行异向性蚀刻，构成该主光取出层区域的GaP光取出层其第一主表面，由于与(100)J面仅倾斜偏角，故以{111}面的组合所形成的突起部亦形成为倾斜。亦即，非常容易形成满足前述φ1＞φ2的突起部。以【111】轴与倾斜的结晶主轴的连结方向为前述预定的方向，当与该方向相对向的2个{111}面所组成突起部外面、与倾斜的GaP光取出层的第一主表面所夹的角度为φ1与φ2时，由于(111)面与(100)面所夹的角度约为55°，即使最大偏角为25°，小角度侧的φ2不会低于30°。另一方面，大角度侧的φ1最大可为80°左右的切割面。
如上所述，关于满足φ1＞φ2的突起部40f，其光取出效率较φ1＝φ2的突起部高的理由为如下述所示。如图9所示，在(100)J面上的φ1＝φ2的突起部的情形，可在突起部上的任意点设定前述的取出圆锥EC1。射入至该取出圆锥EC1的光虽会成为取出光EB，若考虑该光在相反侧的面上反射而入射至上述取出圆锥EC1内，射向该反射面的入射光IB横越突起部40f形成用基面(100)J而入射至突起部40f内。于是，为了使该入射光IB成为入射至取出圆锥EC1内的反射光，关于该反射面，在光学上，入射光IB必须进入与取出圆锥EC1面相对向的假想取出圆锥EC2内。因此，为了由上述突起部40f的表面将光取出，求出其条件的问题，依几何学可将其置换成为了求得在基面(100)J上的入射光IB的容许区域。
该条件是使入射光IB进入取出圆锥EC2，该取出圆锥EC2在基面(100)J上所占的区域S0是发光光束的取出容许区域。然而，若该基面倾斜一偏角θ，变成(100)OFF时，根据异向性蚀刻的原理，对(100)J而言，由于突起部40f与取出圆锥EC2的方位不变，故对于(100)OFF仅倾斜θ。于是，取出圆锥EC2所占的区域由(100)J上的S0变为(100)OFF上的S1。在几何学上可知，该区域在(100)J(突起部40f对基面而言为正立者)上几乎为最小值(S0)，而因倾角而倾斜的基面上的区域面积(S1)较上述的S0大。亦即，可由突起部40f的表面上某一点脱出的发光光束在基面上的容许范围以后的较大，故可提升光取出效率。再者，虽然在图9中将偏角设定为在(100)J下方，但在将之设成上述的情形中，其结果亦相同。
实施方式
以下，参照附加的图式说明本发明的实施形态。
图式简单说明
图1是表示本发明的发光元件的一例的侧视截面示意图。
图2是同一俯视图的示意图。
图3是在图1的GaP光取出层上形成的面粗糙的突起部的概念图。
图4是表示用以制造图1的发光元件的切割方向的设定例及其效果。
图5是利用异向性蚀刻在{100}基面上所形成的面粗糙突起部其基本形状概念图。
图6是利用异向性蚀刻在{110}基面上所形成的面粗糙突起部其基本形状概念图。
图7是面粗糙突起部的第一示意图。
图8是面粗糙突起部的第二示意图。
图9是说明在{100}OFF基面上形成的面粗糙突起部其利用倾斜而提升光取出效率的推测原理的图。
图10是全反射临界角度的说明图。
图11是说明主光取出区域与侧面光取出区域的光取出效果差异的图。
图12是面粗糙突起部的第三示意图。
图13是面粗糙突起部的第四示意图。
图14是面粗糙突起部的第五示意图。
图15是表示图1的发光元件制造方法的步骤说明图。
图16是接续图15的步骤说明图。
图17是接续图16的步骤说明图。
图18是接续图17的步骤说明图。
图19是表示图1的发光元件其第一变形例的侧视截面示意图。
图20是表示图1的发光元件其第二变形例的侧视截面示意图。
图21是表示图1的发光元件其第三变形例的侧视截面示意图。
图22是表示利用本发明的方法制造的发光元件的其它例的侧视截面示意图。
图23是表示用以制造图1的发光元件的切割方向的其它设定例及注意点。
图24是表示面粗糙突起部的第一观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图25是表示面粗糙突起部的第二观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图26是表示面粗糙突起部的第三观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图27是表示面粗糙突起部的第四观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图28是表示面粗糙突起部的第五观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图29是表示面粗糙突起部的第六观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图30是表示面粗糙突起部的第七观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图31是表示面粗糙突起部的第八观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图32是表示面粗糙突起部的第九观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图33是表示面粗糙突起部的第十观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图34是表示面粗糙突起部的第十一观察例的扫描型电子显微镜观察影像。
图1是表示本发明一实施形态的发光元件100的概念图。发光元件100，具有由III-V族化合物半导体所构成的发光层部24、与在该发光层部24的第一主表面侧形成的GaP光取出层(在此为p型)20。再者，在发光层部24的第二主表面侧配置有GaP透明基板90。在本实施形态中，发光元件100的芯片是具有一边为300μm的正方形平面的形态。
发光层部24具有以p型包覆层(第一导电型包覆层，由p型(AlzGa1-z)yIn1-yP(其中，x＜z≤1)所组成)6、与n型包覆层(第二导电型包覆层，由n型(AlzGa1-z)yIn1-yP(其中，x＜z≤1)所组成)4夹持活性层5(由未掺杂的(AlxGa1-x)yIn1-yP(其中，0≤x≤0.55，0.45≤y≤0.55)的混晶所组成)的结构。在图1的发光元件100中，在第一主表面侧(图面上侧)上设置有p型AlGaInP包覆层6，而在第二主表面侧(图面下侧)设置有n型AlGaInP包覆层4。再者，在此，所谓「未掺杂」是指「不积极添加掺杂物」之意，并非指排除在一般的工序上所包含的不可避免而混入的掺杂物成分(例如，以1×1013～1×1016/cm3为上限)。该发光层部24是利用MOVPE法进行成长的。n型包覆层4与p型包覆层6的厚度分别为0.8μm～4μm(以0.8μm～2μm较佳)；活性层5的厚度为0.4μm～2μm(以0.4μm～1μm较佳)。而发光层部24的整体厚度为2μm～10μm(以2μm～5μm较佳)。
接着，GaP光取出层20是形成为10μm～200μm(以40μm～200μm较佳，在本实施形态中为100μm)的膜厚，如图2所示，以覆盖第一主表面的一部分(在此为中心部份)的形式形成光取出区域侧金属电极9。在光取出区域侧金属电极9上连接电极线17的一端。光取出区域侧金属电极9的周围区域是构成主光取出区域20p。再者，在GaP光取出层20的侧面形成侧面光取出区域20S。GaP光取出层20，由于形成为如上述的厚度，故透过光取出区域侧金属电极9的导电使发光驱动电流在组件面内扩散，而发挥电流扩散层(使发光层部24在面内均一发光)的机能，同时产生：增加由层侧面部取出的光束、提升发光元件整体的亮度(积分球亮度)的作用。GaP的带隙能量较作为活性层5的AlGaInP大，而可抑制发光光束的吸收。
在本实施形态中，GaP光取出层20是利用HVPE法成长者(亦可用MOVPE法)。再者，在GaP光取出层20与发光层部24间，利用MOVPE法以接续于发光层部24的方式形成由GaP层所组成的接合层20J。又，接合层20J，亦可在AlGaInP所组成的发光层部24与GaP光取出层20间，采用晶格常数差(或混晶比)逐渐变化的AlGaInP层。再者，GaP光取出层20亦可利用贴合GaP单结晶基板而成者来取代利用HVPE法形成的磊晶成长层。
再者，GaP透明基板90是利用GaP单结晶基板的贴合而形成的(亦可利用HVPE法成为磊晶成长层：符号91是由AlGaInP所组成的接合层)，第二主表面全面以由Au电极等构成的背面电极15覆盖。再者，GaP透明基板90的结晶方向与发光层部24一致(亦即，使偏角角度一致)。GaP透明基板90的厚度为10μm～200μm。背面电极15亦兼作为由发光层部24透过GaP透明基板90的发光光束的反射层，其有助于提升光取出效率。再者，用以降低背面电极15与GaP透明基板90间的接触电阻的由AuBe合金等形成的接合合金化层15c是点状分散形成于两者间。由于接合合金化层15c随着其与形成GaP透明基板90的化合物半导体层的合金化，反射率会有些许降低，故将其以点状方式分散形成，而其背景区域利用高反射率的背面电极15作为直接反射面。再者，在光取出区域侧金属电极9与GaP光取出层20间，形成有由AuGeNi合金等所组成的接合合金化层9a。再者，GaP光取出层20与GaP透明基板90均将掺杂物浓度调整至5×1016/cm3～2×1018/cm3(又，为了提高在接合合金化层9a的正下方的接触电阻而形成高浓度掺杂物区域的情形，其意指不包含此区域的掺杂物浓度)。
如图3所示，GaP光取出层20的主光取出区域20p与侧面光取出区域20S两者均以化学蚀刻形成面粗糙突起部40f、50f。GaP光取出层20的主光取出区域(第一主表面)20p，其除去凹凸的基准平面是与GaP单结晶的(100)面大致一致(其中，偏角如后述介于1°～25°，但在本实施形态中定为15°)，面粗糙突起部40f，是使后述面粗糙用蚀刻液与平坦的(100)结晶主表面接触进行异向性蚀刻而形成者。再者，侧面光取出区域20S亦与{100}面几乎一致，面粗糙突起部50f是同样利用异向性蚀刻而形成的。通过形成面粗糙突起部40f、50f、以及通过增加GaP光取出层20的厚度来使侧面面积增大，而大幅提高了发光元件100的光取出效率。
形成面粗糙突起部40f、50f的突起部外面，是利用GaP单结晶的化学异向性蚀刻而在主体上(突起部表面的50％以上)形成{111}面。面粗糙突起部40f、50f其突起部的平均高为0.1μm～5μm。突起部的平均间隔为0.1μm～10μm。再者，关于侧面光取出区域20S，其面粗糙的突起部50f形成程度较主光取出区域20p缓和。具体而言，在侧面光取出区域20S上所形成的面粗糙突起部50f的平均高度是较在主光取出区域20p上所形成的面粗糙突起部40f小(在图3中，h2＜h1)、或者平均形成间隔较大(在图3中，δ2＞δ1)。由此，侧面光取出区域20S上的面粗糙突起部50f形成步骤可更简略，而可提升发光元件的制造效率与降低成本。
以下，说明图1的发光元件100的制造方法。
首先，如图15的步骤1所示，准备偏角θ在1°～25°(在本实施形态中为15°)的n型GaAs单结晶基板1作为成长用基板。接着，如步骤2所示，在该基板1的主表面上磊晶成长厚0.5μm的n型GaAs缓冲层2，接着，依序分别磊晶成长由(AlxGa1-x)yIn1-yP所组成的厚0.1μm的n型包覆层4(n型掺杂物为Si)、厚0.6μm的活性层5(未掺杂)以及厚1μm的p型包覆层6(p型掺杂物为Mg，来自有机金属分子的C亦作为p型掺杂物)作为发光层部24。P型包覆层6与n型包覆层4的各掺杂物浓度在1×1017～2×1018/cm3。又，如图16的制程3所示，在p型包覆层6上磊晶成长接合层20J。
上述各层的磊晶成长是利用一般的MOVPE法进行。作为Al、Ga、In(铟)、P(磷)的各成分源的原料气体可使用下述的：
.Al源气体：三甲基铝(TMAl)、三乙基铝(TEAl)等。
.Ga源气体：三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)等。
.In源气体：三甲基铟(TMIn)、三乙基铟(TEIn)等。
.P源气体：三甲基磷(TMP)、三乙基磷(TEP)、膦(PH3)等。
接着进行图16的步骤4，将由p型GaP所组成的GaP光取出层20以HVPE法进行成长。具体而言，HVPE法是利用在容器内将III族元素Ga加温并维持于既定温度，同时在该Ga上导入氯化氢，藉由下列式(1)的反应生成GaCl，与作为载体气体的H2气体一起供给至基板上。
…(1)
成长温度设定在640℃～860℃。再者，V族元素P是将PH3与载体气体H2同时提供至基板上。再者，p型掺杂物Zn是以DMZn(二甲基锌)的形式供给。GaCl与PH3的反应性优异，通过下列式(2)的反应可有效率地使GaP光取出层进行成长：
…(2)
在GaP光取出层20的成长结束后，进行图17的步骤5，利用氨/过氧化氢混合液等蚀刻液将GaAs基板1进行化学蚀刻而去除。接着，在将GaAs基板1去除后的发光层部24的第二主表面侧(是接合层91的第二主表面)贴合另外准备的n型GaP单结晶基板以形成GaP透明基板90(步骤6)。
当上述步骤结束后，如图18的步骤7所示，利用溅镀或真空蒸镀法在GaP光取出层20的第一主表面以及GaP透明基板90的第二主表面上分别形成接合合金化层形成用的金属层，接着利用合金化的热处理(即烧结处理)形成接合合金化层9a、15c(参照图1；在图18中省略)。接着，光取出区域侧电极9与背面电极15以覆盖该等接合合金化层9a、15c的方式形成，而成为发光元件晶圆W。
接着，如步骤8所示，在GaP光取出层20的主光取出区域((100)主表面)上使用面粗糙用蚀刻液FEA进行异向性蚀刻，形成面粗糙突起部40f。面粗糙用蚀刻液是含有醋酸、氢氟酸、硝酸以及碘的水溶液，具体而言，其含量如下述范围：
醋酸(以CH3COOH换算)：37.4质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.4质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.3质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.12质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～45质量％，又以具有：
醋酸(以CH3COOH换算)：45.8质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.5质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.6质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.15质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～32.7质量％较佳。而适当的液温为40℃～60℃。
通过进行异向性蚀刻，使得在GaP的平坦(100)主表面上形成的面粗糙的突起部如图12与图13所示，使突起部间的平坦区域40p缩小，同时渐渐使由{111}所组成的金字塔状侧面部的形成深度增加。如图12所示，在初期阶段，突起部的前端侧形成曲面40r的圆弧形。图24与图25是表示具体的形成例的扫描型电子显微镜观察影像(倍率5000倍)，图24为立体影像，图25为平面影像。所使用的蚀刻液为含醋酸81.7质量％、氢氟酸5质量％、硝酸5质量％以及碘0.3质量％、而水的含量保持在8质量％。液温为50℃，蚀刻时间为60秒。若将曲面40r与平面夹角视为其与发光光束的入射角时，在该曲面40r上该入射角度不论在哪个位置均变得比较大，故该形状可提高光取出效率。再者，通过在突起部间适度地留有平坦区域40p，使取出至突起部外的发光光束不易再入射至相邻的突起部。
另一方面，如图13所示，当进一步进行蚀刻时，突起部的高度增加，同时其形状亦产生变化，而变成具有：本体40w(构成突起部基端侧，其越往前端侧越细)、以及前端膨出部40s(在该本体40w前端侧以球状膨胀突出的形态呈一体化)。构成本体40w外面的倾斜{111}面的比例增加，且通过将前端膨出部40s作成球状使其在光取出趋近理想球面形状，而提高光取出效率。图26与27是表示具体的形成例的扫描型电子显微镜观察影像，图26是立体影像(倍率为5000倍)，图27为侧视截面影像(倍率为20000倍)。所使用的蚀刻液含醋酸81.7质量％、氢氟酸5质量％、硝酸5质量％、碘0.3质量％、且水的含量保持在8质量％。液温为50℃，蚀刻时间为90秒。
之后，更进一步进行蚀刻时，如图8所示，前端膨出部消失，突起部的侧面几乎全部成为{111}面，接近前端尖锐的金字塔形状(参照图5)。由于此状态的突起部的形成密度最大，且突起部高度亦大，故可达到良好的光取出效率。图28与29是表示具体的形成例的扫描型电子显微镜观察影像，图28是立体影像(倍率为20000倍)，图29为侧视截面影像(倍率为20000倍)。所使用的蚀刻液为醋酸81.7质量％、氢氟酸5质量％、硝酸5质量％、碘0.3质量％，水的含量保持在8质量％。液温为50℃，蚀刻时间为120秒。
在GaP光取出层20的第一主表面为(100)J的情形中(亦即，在图15的步骤中，偏角角度θ为0度时)，如图7所示，形成的突起部接近直立的半正八面体形状，2个相对的侧面与(100)J所夹的角度φ1与φ2相等(φ1＝φ2＝φ0；约为55°)。然而，当赋予偏角角度θ时，如图8所示，相对于GaP光取出层20的第一主表面((100)off)，(100)J亦倾斜角度θ。其结果，[100]J轴与GaP光取出层20的第一主表面法线连结的方向上，2个相对的侧面与(100)off所夹的角度φ1’与φ2’，位于(100)J的法线倾斜方向的角度φ1’较相反侧的角度φ2’大。由此可进一步提高光取出效率。再者，若以偏角角度θ为0时的角度φ0作为基准，则在赋予偏角角度θ时，φ1’＝φ0+θ，φ2’＝φ0-θ。例如在偏角角度θ为15°时，φ1’约＝70°、φ2’约＝40°，两者均变大30°。
回到图18，当完成主光取出区域的面粗糙突起部40f的形成时，如图4所示，沿着2个<100>方向(其中，对<100>J为25°以下，又以倾斜15°以下的范围较佳)，以利用切割刀由晶圆W的第一主表面侧形成槽DG的形式，切成各个芯片区域。由于将切割方向定为<100>方向，故不易形成沿着各芯片区域边缘的破裂或缺口。在切割时，如图18的步骤9所示，形成结晶缺陷密度较高的加工损害层20D。由于在该加工损害层20D中的多数结晶缺陷会导致发光导电时的漏电流或散射，故如制程10所示，将该加工损害层20D以去除损害层用蚀刻液DEA的化学蚀刻将之去除。去除损害层用蚀刻液DEA，使用硫酸-过氧化氢水溶液。该水溶液可使用硫酸∶过氧化氢∶水的质量配合比例为20∶1∶1，并将液温调整至30℃～70℃。
再者，如图23所示，亦可将切割方向设定在晶圆W的第一主表面((100)面)上正交的2个<100>方向。此时，利用切割，使所产生的各个芯片的侧面与{100}面(亦即闪锌矿型III-V族化合物半导体结晶的劈开面)一致。藉此，不易产生各芯片100C的碎屑，而可提升合格率。然而，如图6所示，本质上，在{110}面上使以{111}面作为主体的突起部的高度急剧增大并不容易，亦不易利用前述的蚀刻液形成面粗糙的突起部。
其后，如步骤11所示，使前述的面粗糙用蚀刻液FEA接触以去除加工损害层20D的芯片侧面，并于GaP光取出层20的侧面进行异向性蚀刻以形成面粗糙的突起部50f。再者，在本实施形态中，透过粘着片61将晶圆W贴在基材60上，以此状态将晶圆W进行全面切割，在GaP透明基板90的侧面上亦形成面粗糙突起部50f。
再者，切割后的芯片侧面上，即使将加工损害层去除，残留应力层20δ亦有可能残留，而不易进行通过面粗糙用蚀刻液FEA的异向性蚀刻。然而，如图4所示，以侧面为{100}面来进行切割，虽比不受切割影响的主表面不易蚀刻，如图30与图31所示，仍可形成显著的突起部(图35为倍率5000倍的平面影像，图36为倍率10000倍的立体影像)。
再者，当形成侧面光取出区域20S的面粗糙突起部50f时，若不想使该蚀刻液影响到已经形成面粗糙突起部40f的主光取出区域20p时，亦可如图18的步骤9～11中的虚线所示，利用蚀刻光阻20M覆盖主光取出区域20p。再者，亦可在形成主光取出区域20p的面粗糙突起部40f前先进行切割，而将主光取出区域20p与侧面光取出区域20S一并形成面粗糙突起部40f与50f。
再者，不论在主光取出区域20p或侧面光取出区域20S中，面粗糙突起部40f与50f，是将如图14所示的以异向性蚀刻所形成的基本形状40f’(50f’)，进一步以等向性蚀刻液进行圆弧蚀刻，而可得到最后的面粗糙突起部40f(50f)。作为等向性蚀刻液，可使用与前述去除损害层用的蚀刻液相同的硫酸-过氧化氢水溶液。图32是表示其具体的形成例的影像，图32为倍率5000倍的平面影像，图33为倍率10000倍的立体影像，图34为倍率2000倍的立体影像。蚀刻条件如下：先进行异向性蚀刻，蚀刻液是使用含醋酸81.7质量％、氢氟酸5质量％、硝酸5质量％、碘0.3质量％且水的含量保持在8质量％，液温为50℃，蚀刻时间为120秒。又，其后的等向性蚀刻蚀刻液是使用硫酸∶过氧化氢∶水的质量配合比例为20∶1∶1者，液温为50℃，蚀刻时间为150秒。
分离后的发光元件芯片，只要将第二主表面侧透过Ag糊层接合于金属台上，再如图1所示，在光取出侧电极9上连接接合线9w，而形成未图标的由环氧树脂所组成的模封部，即完成最后的发光元件。
以下说明关于本发明的发光元件的各种变形例(与图1的发光元件100相同的组成部分赋予同一符号，省略详细说明，仅说明相异处)。图19的发光元件200，是以设置由Au或Ag(或以该等为主成分的合金)所组成的金属反射层10的结构，取代在图1的发光元件100中的发光层部24的第二主表面侧贴合GaP透明基板90。发光层部24的发光光束利用金属反射层10反射至主光取出区域侧，而实现主光取出区域侧指向性高的发光元件。在本实施形态中，透过金属反射层10在发光层部24的第二主表面上贴合导电性的Si基板7。在Si基板7的第二主表面上形成背面电极15，由于该背面电极15未形成反射面，故在Si基板7的第二主表面上全面形成接合金属层15d。再者，点状的接合合金化层32(例如由AuGeNi合金所形成)分散形成在金属反射层10与发光层部24间。
图20的发光元件300，是表示不去除GaAs基板1(不透明基板)，而直接当作组件基板的示例。图21的发光元件400是表示将GaAs基板1的外围部份切掉而露出发光层部24的第二主表面侧周围部，由此处亦可取出光的示例。
再者，在图22的发光元件500，GaP光取出层20的层厚度若设定为未满40μm，进一步设定为5～30μm等较小值，由于芯片全体的薄型化而可提高散热效果。由于GaP光取出层20的层厚度小，故侧面的光取出效果亦不如图1的发光元件100显著，且其仅在主光取出区域20p上形成面粗糙的突起部40f，在侧面上未形成面粗糙突起部。该结构的芯片的制程中，于图18的制程，可省略制程11的于侧面形成的面粗糙突起部。

Claims (20)

1.一种发光元件的制造方法，其特征在于具有：
发光元件晶圆制造步骤，该发光元件晶圆是具有发光层部及GaP光取出层，并以GaP光取出层的第一主表面成为(100)面的方式制造；该发光层部，在以组成式(AlxGa1-x)yIn1-yP(其特征在于，，0≤x≤1，0≤y≤1)表示的化合物中，使用与GaAs晶格匹配的组成的化合物分别构成第一导电型包覆层、活性层以及第二导电型包覆层，并依此顺序积层而形成双异质结构；该GaP光取出层，是以本身的第一主表面成为晶圆第一主表面的形式设置在发光层部上；
主光取出区域面粗糙步骤，通过面粗糙用蚀刻液，将由(100)面所形成的GaP光取出层第一主表面进行蚀刻而形成面粗糙突起部；该蚀刻液，是含有醋酸、氢氟酸、硝酸、碘与水合计量在90％以上，且醋酸、氢氟酸、硝酸与碘的总质量含有率较水的质量含有率为高；以及
切割步骤，将发光元件晶圆进行切割，而制造于GaP光取出层第一主表面上形成有面粗糙突起部的发光元件芯片。
2.如权利要求1的发光元件的制造方法，其特征在于，
该面粗糙用的蚀刻液含有：
醋酸(以CH3COOH换算)：37.4质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.4质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.3质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.12质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～45质量％。
3.如权利要求1的发光元件的制造方法，其特征在于，
该面粗糙用蚀刻液含有：
醋酸(以CH3COOH换算)：45.8质量％～94.8质量％；
氢氟酸(以HF换算)：0.5质量％～14.8质量％；
硝酸(以HNO3换算)：1.6质量％～14.7质量％；
碘(以I2换算)：0.15质量％～0.84质量％；
且水的含量为2.4质量％～32.7质量％。
4.如权利要求1～3中任一项的发光元件的制造方法，是于该发光元件晶圆中，形成厚度为10μm以上的该GaP光取出层；
且包含侧面光取出区域面粗糙步骤，是利用面粗糙用蚀刻液，对由以切割形成的芯片侧面所组成的GaP光取出层的侧面光取出区域进行蚀刻，以形成面粗糙突起部。
5.如权利要求4的发光元件的制造方法，其特征在于，该切割是以该芯片侧面成为{100}的方式来进行。
6.如权利要求4或5的发光元件的制造方法，其特征在于，在该切割步骤后，通过硫酸-过氧化氢水溶液所组成的损害除去用蚀刻液，将在GaP光取出层的侧面光取出区域上所形成的加工损害层进行蚀刻去除后，再利用面粗糙用蚀刻液进行蚀刻，以形成面粗糙突起部。
7.如权利要求6的发光元件的制造方法，其特征在于，该GaP光取出层的厚度为40μm以上。
8.如权利要求第1至3项中任一项的发光元件的制造方法，其特征在于，该GaP光取出层是形成未满40μm的厚度，且在该光取出层的侧面上未形成该面粗糙突起部。
9.如权利要求第1至8项中任一项的发光元件的制造方法，其特征在于，对使用该面粗糙用蚀刻液的异向性蚀刻所形成的该面粗糙突起部，进一步利用等向性蚀刻液进行圆弧蚀刻处理。
10.一种发光元件，其特征在于具有：
发光层部，其在以组成式(AlxGa1-x)yIn1-yP(其特征在于，，0≤x≤1，0≤y≤1)表示的化合物中，使用与GaAs晶格匹配的组成的化合物分别构成第一导电型包覆层、活性层以及第二导电型包覆层，依此顺序积层而形成双异质结构；以及
具有厚度为10μm以上的GaP光取出层，其是形成于该发光层部的第一主表面侧，并且以光取出电极覆盖本身的第一主表面一部分区域，且将该第一主表面的光取出侧电极未覆盖的区域作为主光取出区域，并以侧面区域作为侧面光取出区域；
GaP光取出层是第一主表面为(100)面的GaP单结晶层，且主光取出区域与侧面光取出区域双方均藉由蚀刻形成面粗糙的突起部。
11.如权利要求10的发光元件，其特征在于，该面粗糙突起部的外面，可藉由GaP单结晶的化学异向性蚀刻而形成为以{111}面为主体。
12.如权利要求10或11的发光元件，其特征在于，在该GaP光取出层的主光取出区域的该面粗糙突起部，是通过将由GaP单结晶的(100)面所构成的平坦结晶主表面全面浸渍在面粗糙用蚀刻液中而形成。
13.如权利要求11或12的发光元件，其特征在于，在该GaP光取出层的侧面光取出区域的该面粗糙突起部，是藉由将层侧面浸渍在面粗糙用蚀刻液而形成。
14.如权利要求第10至13中任一项的发光元件，其特征在于，在该GaP光取出层的该侧面光取出区域所形成的面粗糙突起部，至少满足与在主光取出区域所形成的面粗糙突起部相比，其平均高度较小、或其平均形成间隔较大的任一者。
15.如权利要求13或14的发光元件，其特征在于，该GaP光取出层的该侧面区域是由GaP单结晶的{100}面所组成。
16.如权利要求10至15中任一项的发光元件，其特征在于，使该面粗糙突起部的前端侧形成为曲面状。
17.如权利要求16的发光元件，其特征在于，该面粗糙突起部具有：本体、以及前端膨出部，该本体构成突起部基端侧，其越往前端侧越细，该前端膨出部在该本体前端侧以球状膨胀突出的形态呈一体化。
18.如权利要求10～17中任一项的发光元件，其特征在于，复数个在主光取出区域上分散形成的面粗糙突起部，至少突出基端部外面是呈复数个平面所围绕的多面体形状，且在主光取出区域上预定的方向上，在同一突起部内相对向的两个面与GaP光取出层的第一主表面所形成的锐角分别为φ1以及φ2时，φ1与φ2均为30°以上，且φ1＞φ2。
19.如权利要求18的发光元件，其特征在于，该发光层部，是在结晶主轴具有由<100>方向倾斜1°～25°的偏角的GaAs基板上进行磊晶成长所形成的，并使GaP光取出层的结晶方向与具有偏角的发光层部一致。
20.如权利要求10～19中任一项的发光元件，其特征在于，该面粗糙突起部，是将利用异向性蚀刻所形成的基本形状，进一步利用等向性蚀刻液进行圆弧蚀刻处理的。
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