DE102005026947A1 - Halbleiter-Leuchtvorrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

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Naochika Horio
Masahiko Tsuchiya
Munehiro Kato
Satoshi Tanaka
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

Es wird eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitgestellt, die stabile elektrische Eigenschaften hat und Licht mit hoher Intensität von der Substratoberfläche ausstrahlt. Die Vorrichtung umfasst: ein durchsichtiges Substrat (100); und eine Halbleiterschicht (11) auf dem Substrat (100). Die Halbleiterschicht (11) umfasst: eine Halbleiterschicht (101) von einem ersten Leitungstyp; eine Leuchtschicht (102); eine Halbleiterschicht (103) von einem zweiten Leitungstyp; und erste und zweite Elektroden (104, 105), die so aufgebracht sind, dass sie einen Kontakt mit der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp bzw. mit der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp herstellen. Die Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp, die Leuchtschicht (102) und die Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp sind in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats (100) aus aufgeschichtet. Eine Endfläche der Halbleiterschicht (11) umfasst eine erste Abstufung (125), die in einer Endfläche der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp parallel zur Oberfläche des Subtrats (100) vorgesehen ist, sowie einen geneigten Endflächenbereich, der näher an dem Substrat (100) vorgesehen ist als die erste Abstufung (125). Die erste Elektrode (104), die in dem geneigten Endflächenbereich angebracht ist, reflektiert Licht, das von der Leuchtschicht (102) zum Substrat (100) ausgestrahlt wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiterleuchtvorrichtung zum Ausstrahlen von Licht an der Seite eines Substrats, und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterleuchtvorrichtung.
  • Es gibt zwei Arten von Halbleiter-Leuchtvorrichtungen. Eine ist eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, welche Licht von der Seite einer Halbleiterschicht ausstrahlt, welche auf einem Substrat aufgeschichtet ist, und die andere ist eine reflektive Art von Leuchtvorrichtung (im Folgenden von "Flip-Chip" bezeichnet), welche Licht an der Seite des Substrats ausstrahlt.
  • Die Leuchtvorrichtung zum Ausstrahlen von Licht von der Seite der Halbleiterschicht verwendet eine durchscheinende Elektrode als eine Elektrode der Halbleiterschicht. Licht von einer Leuchtschicht wird nach außen durch die durchscheinende Elektrode ausgestrahlt. Gemäß dieser Struktur ist die Durchlässigkeit der durchscheinenden Elektrode maximal 70 bis 80 %, und daher ist der Lichtausgabeverlust hoch.
  • Ein Rahmen, ein Schaft, eine Wärmesenke bzw. ein Kühler, eine Verdrahtungsbaugruppe und dergleichen werden mit dem Substrat verbunden bzw. gebondet, aber die Wärmeleitfähigkeit des Substrats ist nicht hoch. Beispielsweise beträgt für den Fall eines Saphirsubstrats die Wärmeleitfähigkeit ungefähr 40 W/(m·K). Demgemäß tritt das Problem auf, dass dann, wenn ein großer Strom für eine Hochleistungsausgabe angelegt wird, eine Wärmeerzeugung eine Leistungsverminderung der Vorrichtung und eines Vorrichtungsmoduls bewirkt, sowie die Beschleunigung ihrer Degradation, ihres Brechens und dergleichen.
  • Der Flip-Chip auf der anderen Seite verwendet ein Substrat, welches in Bezug auf das ausgestrahlte Licht transparent ist sowie ein Material mit einer hohen Reflektivität, wie beispielsweise Ag, als einer ohmschen Elektrode vom p-Typ an einer Halbleiterschicht. Gemäß dieser Struktur durchläuft, das von dem von einer Leuchtschicht ausgestrahlten Licht das zur Seite des Substrats ausgestrahlte Licht das transparente Substrat. Licht, das zur Seite der ohmschen Elektrode vom p-Typ ausgestrahlt wird, wird von der Elektrode reflektiert und von der Oberfläche des Substrats ausgestrahlt. Ein Saphirsubstrat beispielsweise hat kaum Absorptionsverluste, wenn das ausgestrahlte Licht blaues Licht ist, so dass das Saphirsubstrat für den Flip-Chip brauchbar ist. Die Seite der Halbleiterschicht ist mit einem Rahmen, einem Stempel, einem Teilträger, einer Hitzesenke, einer Verdrahtungsbaugruppe und dergleichen verbunden. Daher ist der Flip-Chip aus Sicht einer Wärmeableitung überlegen, so dass es möglich ist, einen großen Strom für eine Hochleistungsausgabe anzulegen.
  • Als einen solcher Flip-Chip offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 11-330559 einen Flip-Chip, bei dem eine Endfläche einer Vorrichtung eine geneigte Oberfläche ist, und eine Elektrode vom n-Typ an der geneigten Oberfläche angebracht ist, um Teile des Lichts zu reflektieren, das von einer Leuchtschicht in Richtung der Endfläche der Vorrichtung ausgestrahlt wird, und zwar in Richtung der Oberfläche des Substrats. Demgemäß kann nicht nur Licht, das von der Leuchtschicht in Richtung der Oberfläche des Substrats ausgestrahlt wurde, sondern auch ein Teil des Lichts, das in Richtung der Endfläche ausgestrahlt wurde, von der Oberfläche des Substrats ausgestrahlt werden, so dass eine Emissionsintensität erhöht wird.
  • Die japanische Patent-Veröffentlichungsschrift Nr. 2002-353504 offenbart die Struktur eines Flip-Chips, in welcher eine Halbleiterschicht die Form eines Mesas annimmt, und eine Mesawand ist mit einem Dielektrikum mit einer hohen Reflektivität bedeckt, um in Richtung einer Endfläche ausgestrahltes Licht in Richtung der Oberfläche eines Substrats zu reflektieren.
  • Um Licht mittels einer geneigten Endfläche in eine gewünschte Richtung zu reflektieren, ist es notwendig, den Neigungswinkel der Endfläche einer Vorrichtung in einem gewünschten Winkel zu bilden. In der japanischen Patent-Veröffentlichungsschrift Nr. Hei 11-330559 wird die Endfläche der Halbleiterschicht in einen gewünschten Neigungswinkel durch Ätzen der Endfläche, welche in einer geneigten Form ausgebildet wird unter Verwendung einer Photolackmaske gebildet. Die Veröffentlichung beschreibt jedoch nicht genau, wie die Endfläche der Photolackmaske auf den gewünschten Winkel zu neigen ist. Noch beschreibt die japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 2002-353504 ein Verfahren zum Steuern des Winkels der Mesawand im Detail. Ein Verfahren, in welchem eine Photomaske während der Belichtung der Photolackschicht leicht von der Photolackschicht gleitet ("floated"), ist allgemein als ein Verfahren zum Bilden einer Photolackmaske bekannt, welche eine geneigte Endfläche hat. Da gemäß dieses Verfahrens Licht an einer gemusterten Ecke der Photomaske unscharf wird, wird die Belichtungsintensität eines Photolacks in Tiefenrichtung geneigt. Daher nimmt ein Endbereich des Photolacks nach der Entwicklung eine geneigte Form an.
  • In der in der japanischen Veröffentlichungsschrift Nr. Hei 11-330559 beschriebenen Struktur ist die Elektrode vom n-Typ auf der geneigten Oberfläche der Endfläche der Vorrichtung aufgebracht. Da ein Kontakt zwischen der Leuchtschicht und der Elektrode vom n-Typ einen Kurzschluss erzeugt, muss die Elektrode vom n-Typ an der geneigten Oberfläche in einem Abstand von der Endfläche der Leuchtschicht angebracht sein. Um die Menge des von der Elektrode vom n-Typ zu reflektierten Lichts erhöhen, ist es auf der anderen Seite notwendig, die geneigte Oberfläche der Halbleiterschicht vom n-Typ, welche eine Dikke von mehreren μm aufweist, mit der Elektrode vom n-Typ soweit wie möglich zu bedecken. Um beides zur gleichen Zeit zu erfüllen, ist es wünschenswert, einen Endbereich der Elektrode vom n-Typ nahe der Endfläche der Leuchtschicht bis auf einen Abstand von 1 μm oder weniger zu bringen. Es ist jedoch schwierig, den Abstand zwischen der Elektrode vom n-Typ und der Endfläche der Leuchtschicht durch eine photolithographische Technologie unter Verwendung von Maskenalignern auf 5 μm oder weniger zu bringen, welche allgemein bei der Herstellung von Leuchtvorrichtungen verwendet werden. Verwenden eines Steppers bzw. einer Schrittvorrichtung macht es möglich, den Abstand 1 μm oder weniger zu machen, aber die Herstellungskosten erhöhen sich. Wenn der Abstand 1 μm oder weniger beträgt, existiert eine Wahrscheinlichkeit, dass Staub und ein in einem nachgeschalteten Verfahren auftretender Schnittgrad das Kurzschließen bewirken. Wenn ein Unterschied in einer Gitterkonstante zwischen dem Substrat und der Halbleiterschicht groß ist (beispielsweise eine Kombination eines Saphir-C-Ebenen-Substrats und einer Gallium-Nitrid-Halbleiterschicht) oder wenn ein Unterschied in einem Wärmeausdehnungskoeffizienten groß ist, tritt in dem Substrat eine Verwölbung auf. Es ist daher schwierig, ein Maskenmuster mit hoher Präzision von 1 μm oder weniger zu transferieren, und sogar dann, falls der Stepper verwendet wird. Darüber hinaus kann, abhängig von einem Material der Elektrode, eine Elektromigration während des Betriebs oder eine elektrochemische Migration das Kurzschließen verursachen, wenn der Endteil der Elektrode vom n-Typ in die Nähe der Endoberfläche der Leuchtschicht bis auf einen Abstand von 1 μm oder weniger herangebracht wird. Wie oben beschrieben, ist es schwierig, Licht, das in Richtung der Endfläche ausgestrahlt wird, mittels der Elektrode vom n-Typ an der geneigten Oberfläche effizient zu reflektieren und elektrische Eigenschaften aufrecht zu erhalten.
  • Bei der in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-353504 beschriebenen Struktur tritt hingegen kein Kurzschließen zwischen der Endoberfläche der Leuchtschicht und der Elektrode vom n-Typ auf, da das Dielektrikum mit hoher Reflektivität die Mesawand bedeckt. Die Reflektivität des Dielektrikums hängt jedoch von dem Neigungswinkel und der Wellenlänge des Lichts ab. Es ist daher schwierig, Licht, das in Richtung der Endfläche ausgestrahlt wird, deren Neigungswinkel und Wellenlänge sich ausdehnen, mit der hohen Effizienz wie bei einer Metallelektrode, zu reflektieren.
  • Um Licht mittels einer geneigten Endfläche in eine gewünschte Richtung zu reflektieren, wie in den beiden Veröffentlichungen beschrieben, ist es notwendig, den Neigungswinkel der Endfläche der Vorrichtung in einem gewünschten Winkel genau auszubilden. Die Veröffentlichungen beschreiben kein solches Verfahren. Das Verfahren, in welchem die Photomaske von der Photolackschicht während einer Belichtung gleitet, ist einfach und bequem. Falls die Versatzposition (zu gleitender Abstand von der Photolackschicht) der Photomaske fehlausgerichtet ist, verändert sich ein unscharter Bereich von Licht in großem Maßstab und daher tritt das Problem auf, dass eine Neigungsbreite und der Neigungswinkel sich in großem Maße ändern. Da die Belichtungsmenge in dem verschwommenen Lichtbereich in Übereinstimmung mit der Länge der Belichtungszeit ansteigt und abfällt, verändert sich der effektive Belichtungsabstand in einem Photolackfilm, so dass die Tiefe der ausgebildeten geneigten Oberfläche variiert. Die Tiefe der geneigten Oberfläche ändert sich auch in Übereinstimmung mit der Dicke des Photolacks. Daher war es schwierig, die geneigte Oberfläche zu bilden, welche Licht in eine gewünschte Richtung präzise reflektieren kann.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche stabile elektrische Eigenschaftn hat und Licht mit hoher Intensität von der Oberfläche eines Substrats ausstrahlt.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, hat eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung mindestens eine Halbleiterschicht von einem ersten Leitungstyp, eine Leuchtschicht und eine Hableiterschicht von einem zweiten Leitungstyp, welche in dieser Reihenfolge von der Seite eines Substrats aus aufgeschichtet sind. Eine Endfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp umfasst eine erste Abstufung, die annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats ist, und einen geneigten Endflächenbereich, der näher zum Substrat angebracht ist als die erste Abstufung. Eine reflektierende erste Elektrode ist in dem geneigten Endflächenbereich eingebracht. Da die erste Abstufung vorgesehen ist, ist es möglich, einen großen Abstand zwischen die erste Elektrode und der Leuchtschicht in einer Richtung zu halten, welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats ist, und die er ste Elektrode in die Nähe der Leuchtschicht in der Dickenrichtung zu bringen. Daher ist es möglich, dass meiste des sich zur Endfläche durch eine Halbleiterschicht zu dem Substrat ausbreitenden Lichts zu reflektieren. Daher ist es möglich, die aus dem Substrat ausgegebene bzw. abgegriffene Lichtintensität zu erhöhen.
  • Die erste Abstufung kann in einem Bereich innerhalb von 5 Grad bezüglich einer Linie eingebracht werden, welche im Querschnitt in der Dickenrichtung durch eine Mitte der Leuchtschicht läuft sowie parallel zu dem Substrat von einem Punkt als einer Mitte zur Seite der Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps. Der Punkt ist ein Schnittpunkt der Linie, die im Querschnitt in der Dickenrichtung durch die Mitte der Leuchtschicht und parallel zum Substrat läuft, mit einer Linie, die sich von dem Ende der zweiten Elektrode senkrecht zum Substrat erstreckt. Die Intensität der Ausbreitung des in diesem Bereich laufenden Lichts ist schwach, so dass die Anordnung der ersten Abstufung keinen Effekt auf die Intensität des reflektierten Lichts hat.
  • Die erste Abstufung kann in einem Bereich innerhalb von 0,3 μm von der Leuchtschicht in Dickenrichtung eingebracht sein. Dies deshalb, weil die Ausbreitungsintensität des Lichts, das in diesem Bereich läuft, schwach ist.
  • Die erste Elektrode kann so angeordnet sein, dass sie eine Fläche in der Nähe einer Grenze zwischen der ersten Abstufung und dem geneigten Endflächenbereich zur gesamten geneigten Endfläche abdeckt. Demgemäß ist es möglich, die Menge des reflektierten Lichts zu erhöhen.
  • Eine Breite der ersten Abstufung in einer Richtung parallel zum Substrat kann 5 μm oder mehr betragen. Demgemäß ist es möglich, ein Kurzschließen zu verhindern und die Halbleiter-Leuchtvorrichtung mittels einer herkömmlichen Technologie unter Verwendung eines Maskenaligners herzustellen, so dass die Halbleiter-Leuchtvorrichtung einfach hergestellt werden kann. Ein Neigungswinkel des geneigten Endflächenbereichs kann zwischen 35 Grad und 50 Grad in Bezug auf die Oberfläche des Substrats festgesetzt werden. Daher kann – von dem Ausbreitungslicht, das sich durch die Halbleiterschicht ausbreitet – Ausbreitungslicht mit hoher Intensität reflektiert werden.
  • Mindestens eine zweite Abstufung, welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats ist, kann weiterhin in dem geneigten Endflächenbereich zwischen der ersten Abstufung und dem Substrat eingebracht sein. Wenn eine Kontaktschicht mit einer hohen Störstellen- bzw. Fremdatom-Konzentration innerhalb der Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp vorhanden ist, macht es das Bereitstellen mindestens einer zweiten Abstufung an dieser Stelle möglich, einen ausreichenden ohmschen Kontakt der ersten Elektrode zu erreichen.
  • Wenn die Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp dick ist, kann eine Endfläche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp geneigt sein, um Licht zu reflektieren, das von der Endfläche zum Substrat ausgestrahlt wird. In diesem Fall kann eine dritte Abstufung, welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats ist, in der Endfläche eingebracht sein, und die Endfläche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp, die weiter vom Substrat als die dritte Abstufung ist, kann angeschrägt sein. Vorsehen der dritten Abstufung macht es möglich, einen großen Abstand zwischen der zweiten Elektrode und der Leuchtschicht in der Richtung annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats zu halten und die zweite Elektrode in der Dickenrichtung nahe an die Leuchtschicht zu bringen.
  • Die dritte Abstufung kann in einem Bereich über 5 Grad in Bezug auf eine Linie eingebracht sein, welche in der Dickenrichtung in Querschnittssicht durch eine Mitte der Leuchtschicht und parallel zum Substrat aus Sicht einer Mitte der Seite der Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp läuft. Der Punkt ist eine Kreuzung der Linie, die in der Dickenrichtung aus Querschnittssicht durch die Mitte der Leuchtschicht und parallel zum Substrat läuft, sowie einer Linie, die sich von dem Ende der zweiten Elektrode senkrecht zum Substrat erstreckt. Die Intensität des Ausbreitungslichts, das in diesen Bereich läuft, ist schwach, so dass die Anbringung der dritten Abstufung keinen Effekt auf die Intensität des reflektierten Lichts hat. Die dritte Abstufung kann in einem Bereich in Dicken richtung innerhalb von 0,3 μm von der Leuchtschicht eingebracht sein. Dies ist möglich, weil die Intensität des Ausbreitungslichts, das in diesen Bereich läuft, schwach ist. Die Weite bzw. Breite der dritten Abstufung in der Richtung parallel zum Substrat kann 5 μm oder mehr betragen. Demgemäß wird es möglich, ein Kurzschließen zu verhindern und die Halbleiter-Leuchtvorrichtung einfach mittels einer herkömmlichen Technologie unter Verwendung eines Maskenaligners herzustellen.
  • Die Endfläche der Halbleiterschicht in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung kann annähernd vertikal zur Oberfläche des Substrats sein oder kann in Bezug auf die Oberfläche des Substrats geneigt sein. Falls der obige Bereich ungefähr vertikal zur Oberfläche des Substrats ist, ist es möglich, einen Herstellungsprozess zu vereinfachen, und es gibt nur einen kleinen Effekt auf die Intensität des Ausstrahlungslichts von der hinteren Fläche des Substrats.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist in einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halbleiterschicht durch Aufteilungsrillen in eine Vielzahl von Aufteilungsbereichen unterteilt. Von der Halbleiterschicht umfasst eine Endfläche einer Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps an der Seite eines Substrats einen geneigten Endflächenbereich, um das von einer Leuchtschicht zum Substrat ausgestrahlte Licht zu reflektieren. Eine reflektierende erste Elektrode ist in dem geneigten Endflächenbereich eingebracht. Auf- bzw. Untertteilen macht es möglich, den Ausbreitungsabstand des Lichts zu verkürzen, welches sich durch die Halbleiterschicht in einer Richtung zur Oberfläche ausbreitet, und das Ausbreitungslicht mit hoher Intensität und der kleinen Menge von Dämpfung durch die geneigte Endfläche zu reflektieren und es herauszulassen. Eine erste Abstufung, welche sich annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats befindet, kann in der Endfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp vorgesehen sein. Der geneigte Endflächenbereich ist näher am Substrat angebracht als die erste Abstufung. Da die erste Abstufung vorgesehen ist, ist es möglich, einen großen Abstand zwischen der ersten Elektrode und der Leuchtschicht in einer Richtung annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats einzuhalten und die erste Elektrode in der Dickenrichtung nahe an die Leuchtschicht zu bringen. Daher ist es möglich, das meiste des sich zur Endfläche durch die Halbleiterschicht zum Substrat ausbreitenden Lichts zu reflektieren.
  • Die Anordnung und Form der ersten Abstufung und der Bedeckungsbereich der ersten Elektrode kann dergleiche sein, wie der der ersten Abstufung in der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Die zweite Abstufung und/oder die dritte Abstufung, die im ersten Aspekt beschrieben sind, können vorgesehen sein. Weiterhin kann die Endfläche der Halbleiterschicht in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung entweder annähernd vertikal oder in Bezug auf die Oberfläche des Substrats geneigt sein.
  • Die Aufteilungsrille kann eine solche Tiefe haben, dass sie das Substrat erreicht. Andererseits kann die Aufteilungsrille eine solche Tiefe haben, dass sie das Substrat nicht erreicht. Wenn die Aufteilungsrille das Substrat nicht erreicht, beträgt die Tiefe der Aufteilungsrille 70 % oder mehr der Tiefe von der ersten Abstufung zum Substrat. Eine Ecke des Aufteilungsbereichs kann abgerundet sein. Der Krümmungsradius der abgerundeten Ecke kann 0,03 bis 0,1 mal der Länge einer kürzeren Seite des Aufteilungsbereichs betragen. Ein Bereich mit einer vorbestimmten Form wird in einem Teil einer Kreuzung der Aufteilungsrillen vorgesehen, wo die erste Elektrode nicht angebracht ist. Dieser Bereich ist als eine Ausrichtungsmarkierung verfügbar. Weiterhin kann der geneigte Endflächenbereich der Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp zwei oder mehr unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Da in diesem Falle Licht, das zur Seite des Substrats ausgegeben wird, zerstreut wird, ist es möglich, eine Ungleichheit in der Intensität des auszugebenden Lichts zu verringern.
  • Wenn die Zahl der Aufteilungsrillen erhöht wird und die Größe der unterteilten individuellen Aufteilungsbereiche verkleinert wird, ist es möglich, die Größe der Dämpfung des Ausbreitungslichts zu reduzieren. Die erste Elektrode wiederum braucht einen gewissen Grad an Breite. Falls daher die Größe des Aufteilungs bereichs verringert wird, wird die Größe ("die size") der gesamten Leuchtvorrichtung gegenläufig groß. Daher würde die Zahl der aus einem einzelnen Wafer mit der gleichen Größe hergestellten Halbleiter-Leuchtelemente verringert werden, so dass die Herstellungskosten sich erhöhen. Demgemäß ist unter Berücksichtigung dieser Tatsachen eine geeignete kleinste Aufteilungs- bzw. Partitionsgröße 0,0036 mm2. Je größer die Aufteilungsbereichsgröße ist, desto niedriger wird der Ausgabeeffekt des Ausbreitungslichts. Daher beträgt die geeignete Größe des Aufteilungsbereichs bis zu ungefähr 0,09 mm2.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereit, welches eine Halbleiterschicht mit einer geneigten Endfläche bilden kann. Dieses Herstellungsverfahren umfast: einen ersten Schritt des Aufgebens eines positiven Photolacks auf eine Halbleiterschicht, um eine Photolackschicht zu bilden, was es einer Photomaske mit einem vorbestimmten Muster erlaubt, in engen Kontakt mit der Photolackschicht zu treten, und Ausführen einer Belichtung und Entwicklung; einen zweiten Schritt des Wärmebehandelns der entwickelten Photolackschicht unter einer vorgegebenen Bedingung, um die Oberfläche der Photolackschicht zu schrumpfen, wodurch die Photolackschicht mit einer geneigten Endfläche bei einem vorbestimmten Winkel gebildet wird; und einen dritten Schritt des Trokkenätzens der Halbleiterschicht unter Verwendung der Photolackschicht mit der geneigten Endfläche als einer Ätzmaske, um einen konkaven Abschnitt an der Endfläche zu bilden, welche in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist. Gemäß dieses Verfahrens ist es möglich, die Endfläche der Photolackschicht bei einem vorbestimmten Winkel reproduzierbar anzuschrägen bzw. zu neigen, und zwar durch Festsetzen der Bedingung bzw. des Zustands der Wärmebehandlung in dem zweiten Schritt. Da demgemäß das Trockenätzen durch Verwendung der Photolackschicht als einer Maske durchgeführt wird, ist es möglich, die Endfläche der Halbleiterschicht bei dem vorgegebenen Winkel anzuschrägen bzw. zu neigen.
  • Nach der Belichtung in dem obigen ersten Schritt kann eine Wärmebehandlung unter einer vorbestimmten Bedingung durchgeführt werden. Es ist daher mög lich, die Photolackschicht an einem unbelichteten Bereich der Halbleiterschicht zu befestigen. Das Trockenätzen kann zu mehreren Zeiten in dem dritten Schritt durchgeführt werden. Daher ist es möglich, das Ätzen mit hoher Präzision durchzuführen. Falls das Trockenätzen zu einer Vielzahl von Zeiten bzw. mehrfach unter veränderlichen Bedingungen des Trockenätzens durchgeführt wird, ist es möglich, den konkaven Abschnitt des Neigungswinkels zu formen, welcher demgemäß mit der Tiefe variiert.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klar, wobei:
  • 1A eine Draufsicht auf eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ist, 1B eine Schnittansicht entlang der Linie A'-A' ist und 1C eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' ist;
  • 2A eine Draufsicht auf einen Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 der Halbleiterleuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und 2B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' ist;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht von 2B ist;
  • 4A eine Draufsicht auf einen Trägersubstratabschnitt 10 der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und 4B eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' ist;
  • 5 eine beschreibende Sicht ist, die den Lichtpfad in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 6 eine erklärende Sicht ist, welche die Neigungsstruktur einer Endfläche des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 und der Anordnung einer ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ gemäß der ersten Ausführungsform erklärt;
  • 7 ein Graph ist, der die Arten von horizontalem Ausbreitungslicht und deren Verhältnisse in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 8A eine Schnittdarstellung des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist, welche die Struktur einer geneigten Endfläche einer Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ zeigt, 8B eine Schnittdarstellung ist, welche die Struktur einer vertikalen Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ zeigt und 8C eine Schnittdarstellung ist, welche die Struktur einer Endfläche zeigt, in welcher eine zweite Abstufung 126 in einer Kontaktschicht 101c vorgesehen ist;
  • 9 eine Schnittdarstellung ist, welche die Struktur zeigt, in welcher eine dritte Abstufung 127 in der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ vorgesehen ist, wenn die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 gemäß der ersten Ausführungsform dick ist;
  • 10A bis 10G erklärende Darstellungen sind, welche Abläufe zum Bilden der geneigten Endfläche des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 gemäß der ersten Ausführungsform in einer Tiefe von der Oberfläche zu der Abstufung 125 durch Verwendung einer geneigten Photolackschicht 130 zeigen;
  • 11A eine Draufsicht ist, welche einen Zustand zeigt, in welcher Aufteilungsrillen 120, 122 und 123, die ein Substrat 100 erreichen, in einer Nitrid-Halbleiterschicht 11 in den Herstellungsverfahren des Leuchtvorrichtungsabschnitts gemäß der ersten Ausführung gebildet wird, und 11B eine zugehörige Schnittdarstellung ist;
  • 12A bis 12G erklärende Ansichten sind, welche Abläufe des Bildens der geneigten Endfläche des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 gemäß der ersten Ausführungsform in einer Tiefe zum Substrat 100 durch Verwendung einer geneigten Photolackschicht 130 zeigen;
  • 13A eine Draufsicht auf eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist, 13B eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D' ist und 13C eine Schnittdarstellung entlang der Linie E-E' ist;
  • 14A ist eine Draufsicht auf einen Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform und 14B ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D';
  • 15a eine Draufsicht auf einen Trägersubstratabschnitt 10 der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist und 15B eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D' ist;
  • 16 eine erklärende Sicht ist, welche die Länge einer Seite in Bezug auf eine Fläche zeigt, wenn die Fläche eines Leuchtvorrichtungsbereichs 62 in der zweiten Ausführungsform vergrößert wird;
  • 17 eine erklärende Darstellung ist, welche die Länge einer Seite in Bezug auf eine Fläche zeigt, wenn die Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 fest ist und eine Teilungszahl in der zweiten Ausführungsform erhöht wird;
  • 18A und 18b Schnittdarstellungen sind, welche Beispiele der Form des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen und 18C eine Schnittdarstellung ist, die einen Leuchtvorrichtungsabschnitt gemäß eines Vergleichsbeispiels zeigt;
  • 19 eine Tabelle ist, welche die Ausgabeintensität aus den Leuchtvorrichtungen der 18A bis 18C zeigt; und
  • 20A eine Schnittdarstellung ist, welche eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung zeigt, 20B ist eine Draufsicht auf einen Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 und 20C ist eine Draufsicht auf einen Trägersubstratabschnitt 10 gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, wie in den 1A bis 1C gezeigt, ist ein Flip-Chip, in welchem ein Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 an einem Trägersubstratabschnitt 10 angebracht ist.
  • Die Struktur des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 wird beschrieben. 2A und 2B zeigen die detaillierte Struktur des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1. Der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 hat ein Saphirsubstrat 100, eine Nitrid-Halbleiterschicht 11, Elektroden 104 und 105 und einen Schutzfilm 106. Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 umfasst mindestens eine Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ, eine Leuchtschicht 102 und eine Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ, welche in dieser Reihenfolge auf dem Saphirsubstrat 100 aufgeschichtet sind. Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 ist so ausgestaltet, dass sie eine Ausstrahlungs- bzw. Emissionswellenlänge von 460 nm hat. Der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 ist an dem Trägersubstratabschnitt 10 montiert, wobei die Nitrid-Halbleiterschicht 11 dem Trägersubstratabschnitt 10 zugewandt ist. Licht von der Leuchtschicht 102 wird von der hinteren Fläche (Ausstrahlungsoberfläche) 100a des Saphirsubstrats 100 ausgestrahlt.
  • Die Dicke der gesamten Nitrid-Halbleiterschicht 11 beträgt 3 μm bis 10 μm, und die Gesamtdicke der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Leuchtschicht 102 beträgt 0,1 μm bis 0,4 μm. Die Dicke der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ beträgt 2,6 μm bis 9,9 μm. Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 kann eine Pufferschicht aufweisen, welche zwischen dem Saphirsubstrat 100 und der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ eingebracht ist, und/oder eine hochdotierte Schicht (Kontaktschicht) zum Erreichen eines ohmschen Kontakts mit den Elektroden, und zwar zusätzlich zu diesen drei Schichten.
  • Bezug nehmend auf die 2A und 2B ist die Nitrid-Halbleiterschicht 11 durch Aufteilungsrillen 122 in einen Leuchtvorrichtungsbereich 62 und äußere Rahmen 121 aufgeteilt, welche die obere Fläche des Saphirsubstrats 100 erreichen. Der Leuchtvorrichtungsbereich 62 ist in vier Leuchtvorrichtungen 12 aufgeteilt, die durch Aufteilungsrillen 123 in 2 × 2-Form angeordnet sind, welche die obere Fläche des Saphirsubstrats 100 erreichen. Der äußere Rahmen ist ein Bereich, der als ein Träger für ein Elektrodenfeld 107 vom n-Typ dient, welches elektrisch mit dem Trägersubstratabschnitt 10 verbunden ist. Ein Paar der äußeren Rahmen 121 ist so angeordnet, dass die vier Leuchtvorrichtungen 12 in sie eingefügt sind.
  • In dieser Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, sind die Endflächen der Leuchtvorrichtung 12 in alle Richtungen in Bezug auf die Hauptebene des Substrats 100 mit einem vorbestimmten Winkel θ geneigt. Dies zum Zweck des Reflektierens des Lichts, welches von der Leuchtschicht 102 ausgestrahlt wird und sich in Richtung der Endfläche ausbreitet, und zwar zur Hauptebene des Substrats 100 mittels der hochreflektierenden ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ, welche an der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 100 vom n-Typ angebracht ist. Daher wird das Ausbreitungslicht von der Leuchtschicht 102 in Richtung der Endfläche von der hinteren Fläche 100a des Substrats 100 und einer Endfläche des Substrats 100 ausgestrahlt. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Ausstrahlungsleistung bzw. -ausgabe der Halbleiter-Leuchtvorrichtung zu erhöhen, weil das reflektierte Licht von dem Substrat 100 ausgestrahlt wird.
  • Eine Abstufung 125 ist in der geneigten Endfläche der Leuchtvorrichtung 12 eingebracht (siehe 3). Die Abstufung 125, welche eine Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ ist, wird an einer vorbestimmten Position bzw. Stelle weg von der Leuchtschicht 102 vorgesehen. Die Oberfläche der Abstufung 125 liegt parallel zur Oberfläche des Substrats 100. Die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ ist so angeordnet, dass sie die Endfläche abdeckt, welche näher dem Substrat 100 ist als die Abstufung 125. Da die Abstufung 125 auf diese Art vorgesehen ist, ist es möglich, einen großen Abstand zwischen der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ und der Endfläche der Leuchtschicht 102 in einer Richtung zu halten, welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats ist, und einen Abstand in Dickenrichtung der Schicht zu verkürzen. Daher kann die Elektrode 104 das meiste der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ unter Einhaltung eines ausreichenden Sicherheitsabstands abdecken. Demgemäß ist es möglich, das meiste des Ausstrahlungslichts in Richtung der Endfläche der Ausstrahlungsoberfläche 100 zu reflektieren und ein Kurzschließen zwischen der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ und der Leuchtschicht 102 zu verhindern. Es ist daher möglich, den Flip-Chip mit hoher Leistungsausgabe einfach herzustellen und das Kurzschließen aufgrund einer Elektromigration während des Betriebs und einer elektrochemischen Migration, die bei Vorhandensein von Feuchtigkeit auftritt, zu verhindern, so dass die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
  • Bezug nehmend auf 2B, ist der äußere Rahmen 121 mit einer Elektrodenschicht bedeckt, die mit der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ zusammen hängt, und eine oberste Elektrodenschicht des äußeren Rahmens 121 in Form eines Sockels wird als das Elektrodenfeld 107 vom n-Typ verwendet. Die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ in einer vorbestimmten Größe wird auf der oberen Fläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ der Leuchtvorrichtung 12 angebracht. Der Schutzfilm 106 bedeckt die Endflächen der Halbleiterschicht 11 und die oberen Flächen der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ vollständig außer für die oberen Flächen der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ und die oberen Flächen der Elektrodenfelder vom n-Typ. Der Schutzfilm ist aus einem Material mit niedriger Bemessbarkeit in Bezug auf Verbindungselementschichten 113 und 115 des Trägersubstratabschnitts 110 gemacht.
  • Als nächstes wird die Struktur des Trägersubstratabschnitts 10 unter Verwendung der 4A und 4B beschrieben. Der Trägersubstratabschnitt 10 hat ein Siliziumsubstrat 110, einen isolierenden Film 111, welcher die gesamte Oberfläche des Siliziumsubstrats 110 abdeckt und eine Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ und eine Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ, welche auf dem isolierenden Film 111 aufgebracht sind. Die Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ wird so angeordnet, dass sie einen Bereich gegenüber den Elektrodenfeldern 107 vom n-Typ umfasst, wenn der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 angebracht bzw. montiert wird, und die Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ ist so angebracht, dass sie einen Bereich gegenüber den ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 umfasst. Die Verbindungselementschichten 113 und 115 sind in dem Bereich der Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ gegenüber den Elektrodenfeldern 107 vom n-Typ angebracht bzw. dem Bereich der Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ gegenüber den ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ. Jeder der Verbindungselementschichten 113 und 115 ist vor einem Verbinden bzw. Bonden aus einem vorbestimmten metallischen Mehrlagenfilm zum eutektischen Verbinden ausgeformt. Die Verbindungselementschichten 113 und 115 werden eutektisch mit den Elektrodenfeldern 107 vom n-Typ bzw. den ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ verbunden.
  • Ein Rahmen, eine Verdrahtungsbaugruppe, eine Wärmesenke bzw. ein Kühlkörper, ein Stempel und dergleichen werden mit der hinteren Fläche des Siliziumsubstrats 110 des Trägersubstratabschnitts 10 durch ein Bindemittel bzw. einen Klebstoff verbunden. Die Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ und die Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ werden mit der Verdrahtungs- bzw. Verschaltungsbaugruppe durch Drahtverbindungen 15 und 16 (siehe 1B) verbunden.
  • Die Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ wird mit der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ durch die Verbindungselementschicht 113 und die Elektrodenfelder 107 vom n-Typ verbunden. Die Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ andererseits wird mit den ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ über die Verbindungselementschicht 115 verbunden. Demgemäß wird eine Antriebsspannung an die Halbleiterschicht 11 angelegt, wodurch Licht von der Leuchtschicht 102 ausgestrahlt wird.
  • Die Emissions- bzw. Ausstrahlungspfade des Lichts werden in Bezug auf 5 beschrieben. 5 zeigt einen Fall, in welchem die Endflächen der Leuchtvorrichtung 12 in allen Richtung vertikal in Bezug auf die Oberfläche des Substrats 100 sind. Es gibt drei Ausstrahlungspfade. Nämlich wird das Ausstrahlungslicht in Substratoberflächen-Ausstrahlungslicht (vorderes Ausstrahlungslicht), Substratendflächen-Ausstrahlungslicht und Halbleiterschichtendflächen-Ausstrahlungslicht eingeteilt. Das Substratoberflächen-Ausstrahlungslicht (vorderes Ausstrahlungslicht) wird durch die hintere Fläche (Ausstrahlungsoberfläche) 100a des Saphirsubstrats 100 direkt von der Leuchtschicht 102 oder durch Reflektieren an der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ ausgestrahlt. Das Substratendflächen-Ausstrahlungslicht wird durch die Endfläche des Substrats 100 ausgestrahlt. Das Halbleiterschichtendflächen-Ausstrahlungslicht, wird durch die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 11 ausgestrahlt. Der Brechungsindex der Nitrid-Halbleiterschicht 11 (ungefähr 2,4) ist größer als der Brechungsindex des Saphirsubstrats 100 (ungefähr 1,77). Daher wird das meiste von der Leuchtschicht 102 ausgestrahlte Licht an einer Grenzfläche zwischen der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ und der Nitrid-Halbleiterschicht 11 und an einer Grenzfläche zwischen der Nitrid-Halbleiterschicht 11 und dem Saphirsubstrat 100 total reflektiert und wird horizontales Ausbreitungslicht, welches sich durch die Nitrid-Halbleiterschicht 11 ausbreitet. Das horizontale Ausbreitungslicht wird das Halbleiter-Endflächenausstrahlungslicht, wenn die Endfläche der Leuchtvorrichtung 12 vertikal ist. Demgemäß ist in dieser Ausführungsform die Endfläche der Leuchtvorrichtung 12 mit einem Neigungswinkel θ geneigt bzw. angeschrägt, und die geneigte Endfläche ist mit der Elektrode 104 bedeckt, um das Halbleiterschicht-Endflächenausstrahlungslicht zur hinteren Fläche (Ausstrahlungsfläche) 100a des Substrats zu reflektieren.
  • Der Neigungswinkel θ der Endfläche ist folgendermaßen gestaltet, um das Endflächenausstrahlungslicht soweit wie möglich zu reflektieren. Wenn die Ausstrahlungswellenlänge der Leuchtschicht 102 ungefähr 460 nm beträgt, ist der Brechungsindex der Nitrid-Halbleiterschicht 11 ungefähr 2,4 und der Brechungsindex des Saphirsubstrats 100 ist ungefähr 1,77. Daher beträgt, wie in 6 gezeigt, θ1 gleich annähernd 47,5 Grad, wenn 81 den Winkel der Totalreflexion der Grenzfläche des Saphirsubstrats 100 darstellt, wie er von der Seite der Nitrid-Halbleiterschicht 11 gesehen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, dass dann, wenn die Reflektivität der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ 100 % beträgt und die Absorption der Nitrid-Halbleiterschicht 11 0% ist, das Licht von einem bestimmten Punkt 102a in der Leuchtschicht 102 in alle Richtungen in drei Dimensionen mit gleicher Intensität ausgestrahlt wird. Für diesen Fall, wie in 7 gezeigt, wurde berechnet, dass durch das Saphirsubstrat 100 hindurchgehendes Licht ungefähr 32,4 % des gesamten Ausstrahlungslichts ist und von der Grenzfläche des Saphirsubstrats 100 reflektiertes Licht ungefähr 67,6 % ausmacht. Das reflektierte Licht wird das horizontale Ausbreitungslicht, welches sich horizontal durch die Nitrid-Halbleiterschicht 11 ausbreitet.
  • Das horizontale Ausbreitungslicht breitet sich aus, während es von der Grenzfläche (reflektierende Oberfläche) zwischen der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ reflektiert wird, sowie von der Grenzfläche (reflektierende Oberfläche) zwischen dem Saphirsubstrat 100 und der Nitrid-Halbleiterschicht 11. Das horizontale Ausbreitungslicht durchläuft während der Ausbreitung die Leuchtschicht 102. Daher wird das horizontale Ausbreitungslicht aufgrund des Reflexionsverlustes in den reflektierenden Oberflächen (Grenzflächen), einer Absorption in der Leuchtschicht 102 und einer Absorption in einer Pufferschicht gedämpft, wenn die Pufferschicht zwischen dem Substrat 100 und der Nitrid-Halbleiterschicht 11 eingefügt ist. Das Ausbreitungslicht wird auch aufgrund der nicht-ausstrahlenden Mitte, Kristallfehlern und dergleichen eines Kristalls selbst gedämpft, welcher die Nitrid-Halbleiterschicht 11 bildet. Demgemäß neigt Ausbreitungslicht, welches viele Male in Bezug auf den Ausbreitungsabstand reflektiert wird, dazu, abgedämpft zu werden, und Ausbreitungslicht, welches weniger häufig reflektiert wird, neigt dazu, nicht abgedämpft zu werden. Sogar falls das Ausbreitungslicht weniger reflektiert wird, durchdringt Ausbreitungslicht, welches in einem Winkel annähernd parallel zur Leuchtschicht 102 (bei einem großen Einfallswinkel) einfällt, im wesentlichen eine große Dicke (läuft durch einen großen Abstand) der Leuchtschicht 102, so dass das Ausbreitungslicht stark gedämpft wird. Daher werden von dem horizontalen Ausbreitungslicht das Ausbreitungslicht unter niedrigem Winkel, dessen Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche (Grenzfläche) zwischen 47,5 Grad (gesamter Reflexionswinkel) und 60 Grad beträgt und das Ausbreitungslicht unter hohem Winkel, dessen Einfallswinkel 85 Grad oder mehr beträgt, in ihrer Intensität abgeschwächt, weil sie dazu neigen, abgedämpft zu werden. Ausbreitungslicht unter einem mittleren Winkel, dessen Einfallswinkel größer als 60 Grad und kleiner als 85 Grad beträgt, wird wenig gedämpft und wird Ausbreitungslicht mit hoher Intensität (siehe 7).
  • Demgemäß wird es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel θ der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 11 (siehe 3 bis 6) so gesetzt wird, dass oben genannte Ausbreitungslicht unter mittlerem Winkel durch die hintere Fläche (Ausstrahlungsoberfläche) 100a des Saphirsubstrats 100 für den Fall ausgestrahlt wird, dass es durch die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ an der Endfläche reflektiert wird. Es ist noch günstiger, wenn der Neigungswinkel θ so gesetzt wird, dass das Ausbreitungslicht unter mittlerem Winkel auf die reflektierende Oberfläche auftrifft, welche durch die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ und die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ gebildet wird, und zwar bei einem etwas größerem Winkel von einem Bereich, der durch die Normale zur reflektierenden Oberfläche an einer Seite gegenüber dem Saphirsubstrat 100 geteilt wird. Falls die reflektierenden Oberflächen, welche durch die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ und die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ gebildet werden, etwas rau sind oder einen Winkel aufweisen, welcher etwas von einem vorbestimmten Neigungswinkel abweicht, kann das Ausbreitungslicht auf die Seite des Saphirs auftreffen. Es wird daher bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Endfläche auf 35 Grad bis 50 Grad in Bezug auf die Oberfläche des Saphirsubstrats 100 festgesetzt wird. Es wird noch mehr bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Endfläche auf 40 Grad bis 45 Grad festgesetzt wird, um das oben genannte Ausbreitungslicht unter mittlerem Winkel von der rückwärtigen Fläche 100a des Substrats bei einem Winkel auszustrahlen, welcher ungefähr orthogonal zur Oberfläche des Substrats ist.
  • Als Nächstes wird ein Bereich beschrieben, in welchem die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 11 bedeckt.
  • In der Nitrid-Halbleiterschicht 11 wird Licht nur von einem Teil der Leuchtschicht 102 direkt unterhalb der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ abgestrahlt, da die elektrische Leitfähigkeit der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ niedrig ist. Wenn die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ durch Photolithographie unter Verwendung eines Maskenalignrs bzw. -ausrichters gebildet wird, ist ein Abstand bzw. eine Luftstrecke L2 von ungefähr 5 μm notwendig, wie in 6 gezeigt, wobei L2 den Abstand zwischen der Endfläche der Leuchtschicht 102 zur Endfläche der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ darstellt. Daher strahlt die Leuchtschicht 102 mit einer Weite von ungefähr 5 μm die außerhalb der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ positioniert ist, kein Licht aus, aber wirkt als eine Absorptionsschicht des horizontalen Ausbreitungslichts. Die Leuchtschicht 102 neigt insbesondere dazu, das Ausbreitungslicht unter hohem Winkel zu absorbieren, welches auf die Leuchtschicht 102 mit einem Einfallswinkel von 85 Grad oder mehr auftrifft, so dass das Ausstrahlungslicht abgeschwächt wird.
  • Wie bei dem horizontalen Ausbreitungslicht, absorbiert auch die Umgebung der Leuchtschicht 102 mit einer Weite von ungefähr 5 μm, welche als die Absorptionsschicht wirkt, Ausstrahlungslicht von der Leuchtschicht 102 selbst. Daher ist die Intensität des Ausstrahlungslichts bzw. ausgestrahlten Lichts innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5 Grad zu beiden Seiten der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ in Bezug auf die Oberfläche der Leuchtschicht 102 schwach.
  • Daher sind, wie in 6 gezeigt, ein Bereich 128 von einem Mittelpunkt 102a der Leuchtschicht 102 in Dickenrichtung, welcher sich unmittelbar unter der Endfläche der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ befindet, und zwar innerhalb eines Winkels von annähernd 5 Grad an der Seite der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ in Bezug auf die Mittelebene der Leuchtschicht 102, sowie ein Bereich 129 von dem Mittelpunkt 102 innerhalb eines Winkels von 5 Grad an der Seite der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ, Bereiche, in denen die Intensität des laufenden Lichts schwach ist. Sogar falls das Licht nicht durch die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ reflektiert wird, hat das Licht wenig Effekt auf die Lichtintensität der Ausstrahlungsoberfläche 100a. Dementsprechend muss die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ lediglich einen Abschnitt der geneigten Endfläche von einer äußersten Stelle 101a an einer geneigten Endfläche des Bereichs 129 mit niedriger Lichtintensität bis zu dem Saphirsubstrat 100 abdecken. Die Dicke der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ liegt allgemein zwischen 0,3 μm und 0,4 μm und ist extrem dünn. Daher liegt in den meisten Fällen die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ innerhalb des Bereichs 128 mit niedriger Lichtintensität. Wenn dementsprechend die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ dünn ist, gibt es keinen Effekt auf die Lichtintensität der Ausstrahlungsoberfläche 100a, und sogar dann nicht, falls die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ nicht mit einer reflektierenden Elektrode abgedeckt ist. Durch Abdecken nur der geneigten Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ mit der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ ist es möglich, das horizontale Ausbreitungslicht von der rückseitigen Fläche (Ausstrahlungsoberfläche) 100a des Saphirsubstrats 100 zu entnehmen bzw. auszukoppeln.
  • Als nächstes wird die Abstufung 125 beschrieben. Falls die Abstufung 125 nicht vorgesehen ist, befindet sich die Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ an einer Erweiterung der Endfläche der Leuchtschicht 102. In diesem Falle kommt eine äußerste Position bzw. Stelle 101b des Bereichs 129 mit niedriger Lichtintensität in die Nähe der Leuchtschicht 102 in der Endfläche. Für den Fall, dass der Abstand bzw. die Luftstrecke L2 der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ 5 μm beträgt, wie in 6 gezeigt, beträgt beispielsweise ein Abstand zwischen der Position 101b und der Leuchtschicht 102 ungefähr ca. 0,4 μm. Wenn das obere Ende der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ in Position 101b angeordnet ist, existiert eine Möglichkeit, dass eine Verkürzung der Luftstrecke zwischen der Leuchtschicht 102 und der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ ein Kurzschließen zwischen der Leuchtschicht 102 und der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ während des Herstellens mittels einer allgemeinen Technologie unter Verwendung des Maskenaligners bewirkt wird und dadurch eine Ausbeute verringert wird. Sogar, falls die Vorrichtung mit einem Abstand von 0,4 μm hergestellt werden kann, ist es möglich, dass Elektromigration während des Betriebs und elektrochemische Migration bei Vorhandensein von Feuchtigkeit das Kurzschließen zwischen der Leuchtschicht 102 und der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ bewirken. Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform die Abstufung 125, welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrats 100 ausgerichtet ist, bereitgestellt, um die geneigte Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ von der Endfläche der Leuchtschicht 102 entfernt zu halten und das Problem des Kurzschließens zu lösen. Darüber hinaus macht es ein Vorsehen der Abstufung 125 möglich, die Leuchtschicht 102 mindestens 5 μm von der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ an dem Minimum entfernt zu halten. Die Leuchtschicht 102 und die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ schließen nicht kurz, falls sie 3 bis 4 μm voneinander entfernt sind. Daher kann die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ so ausgebildet werden, dass sie einen Teil eines Endbereichs der Abstufung 125 bedeckt, und dadurch ist es möglich, die geneigte Endfläche sicher zu bedecken.
  • Die Abstufung 125 kann genau und einfach mittels eines photolithographischen Prozesses unter Verwendung des Maskenaligners und eines Trockenätzvorgangs gebildet werden. Eine Abstufungsweite bzw. -breite L1 kann flexibel ausgebildet werden, falls die Breite L1 der Abstufung gleich oder größer als eine Luftstrecke (ungefähr 3 bis 5 μm) ist, welche für den photolithographischen Vorgang und den Trockenätz-Vorgang notwendig ist. Darüber hinaus ist es möglich, das obere Ende der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ an einer Stelle zu bilden, welche aufgrund des Mediums der Abstufung ausreichend von der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Leuchtschicht 102 beabstandet ist. Daher wird eine Herstellungsausbeute erhöht, und das Kurzschließen während des Betriebs wird verhindert. Es ist vorteilhaft, wenn die Abstufung 125 innerhalb des Bereichs 129 mit niedriger Lichtintensität vorgesehen ist, um die Menge des Ausstrahlungslichts von der Ausstrahlungsoberfläche 100a des Saphirsubstrats 100 nicht zu reduzieren. Um genauer zu sein: Wenn der Abstand L2 der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ 5 μm beträgt, wird es bevorzugt, wenn die Abstufung 125 bei einer Tiefe von ungefähr 0,1 bis 0,3 μm von der Bodenfläche (Schichtseite vom n-Typ) der Leuchtschicht 102 vorgesehen ist.
  • Wenn die gesamte Dicke der Nitrid-Halbleiterschicht 11 3 μm bis 10 μm beträgt, die Gesamtdicke der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Leuchtschicht 102 0,1 bis 0,4 μm beträgt und das obere Ende der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ sich in einer Tiefe von 0,1 bis 0,3 μm von der Bodenfläche (Schichtseite vom n-Typ) der Leuchtschicht 102 befindet, wie in 6 gezeigt, erreicht die Abdeckungsrate der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 11 durch die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ 80 bis 97 %. Dementsprechend kann, berechnet aus geometrischer Sicht, 80 % bis 97 % des horizontalen Ausbreitungslichts zum Saphirsubstrat 100 reflektiert werden. Da darüberhinaus ein unbedeckter Bereich sich in den Bereichen 128 und 129 mit niedriger Lichtintensität befindet, wie oben beschrieben, wird angenommen, dass zudem im tatsächlichen Fall mehr horizontales Ausbreitungslicht reflektiert werden kann.
  • Wie oben beschrieben, sind in dem Flip-Chip gemäß dieser Ausführungsform die Endflächen der Nitrid-Halbleiterschicht 11 des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 bei einem vorbestimmten Winkel θ in Bezug auf die Oberfläche des Substrats 100 geneigt, und die Abstufungen 125 sind in der Mitte der geneigten Oberfläche vorgesehen. Daher ist es möglich, die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ in Dickenrichtung in der Nähe der Leuchtschicht 102 anzuordnen, während sie in horizontaler Richtung von der Leuchtschicht 102 weit weg gehalten wird. Es ist daher möglich, das horizontale Ausbreitungslicht in einem weiten Bereich von der Ausstrahlungsoberfläche 100a des Substrats 100 zu entnehmen und das Kurzschließen zwischen der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ und der Leuchtschicht 102 zu verhindern. Es ist daher möglich, den elektrisch stabilen Flip-Chip mit hoher Ausstrahlungsintensität mit einer hohen Ausbeute herzustellen.
  • Bei dem obigen Leuchtvorrichtungsabschnitt 1, wie in den 1, 2B, 3, 6 und 8A gezeigt, ist die Endfläche der Halbleiterschicht 11 von der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ bis zur Abstufung 125 geneigt. Die Struktur der Endfläche ist jedoch nicht darauf beschränkt, wie in 8B gezeigt, wo die Endfläche der Halbleiterschicht 11, die höher als die Abstufung 125 ist, vertikal sein kann. Da die Intensität des Ausbreitungslichts in den Bereichen 128 und 129 bei ± 5 Grad in Bezug auf die Oberfläche der Leuchtschicht 102 schwach ist, gibt es hier nur einen kleinen Effekt auf die Intensität des an der Ausstrahlungsoberfläche 100a entnommenen Lichts, falls die Endfläche vertikal ist. Die Abstufung 125 mit der Struktur aus 8B kann mittels eines herkömmlichen photolithographischen Ablaufs einfach hergestellt werden. Andererseits kann, wie in 8C gezeigt, eine zweifache bzw. zweistufige Abstufung in der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ vorgesehen sein. Die Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ enthält eine Kontaktschicht 101c vom n-Typ mit einer hohen Fremdatom- bzw. Fehlstellen-Konzentration, aber es gibt Fälle, bei denen die Kontaktschicht 101c vom n-Typ nicht direkt unter der Leuchtschicht 102 positioniert ist. In einem solchen Fall kann, falls eine zweite Abstufung 126 an der Stelle der Kontaktschicht 101c vom n-Typ, wie in 8C gezeigt, vorgesehen ist, die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ vorteilhafterweise ein ohmscher Kontakt sein und eine ausreichende Elektrodenfläche erreichen. Zwei oder mehr zweite Abstufungen 126 können vorgesehen sein.
  • In dem obigen Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 ist es, da die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ dünn ist, unnötig, eine reflektierende Elektrode an der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ vorzusehen. Für den Fall, bei dem die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ gleich oder dicker als 0,3 μm ist, wie in 9 gezeigt, kann eine dritte Abstufung 127 in der Endfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom n-Typ vorgesehen sein. Die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ ist so angeordnet, dass sie die geneigte Oberfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und einen inneren Endbereich der dritten Abstufung 127 abdeckt. Dementsprechend ist es möglich, Ausbreitungslicht mit hoher Intensität zu reflektieren, welches die Endfläche unter einem Winkel von 5 Grad oder mehr von der Leuchtschicht 102 erreicht, und zwar mittels der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ, und welches das Ausbreitungslicht von der Ausstrahlungsoberfläche 100a abstrahlt.
  • Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterleuchtvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Diese Ausführungsform stellt ein einfaches und effizientes Verfahren zum genauen Anschrägen bzw. Neigen der Endflächen der Nitrid-Halbleiterschicht 11 unter einem Winkel θ bereit. Zuerst wird das Prinzip der Herstellung der geneigten Endflächen in Bezug auf die 10A bis 10G beschrieben. Ein Prozess, um die Endflächen der Nitrid-Halbleiterschicht 11 anzuschrägen, umfasst einen Prozess des Bildens der Endfläche einer Photolackmaske in einer geneigten Form und einen Trockenätzprozess zum Übertragen und Ätzen der Form der Photolackmaske zu und auf die Nitrid-Halbleiterschicht. In dieser Ausführungsform wird eine Photolackschicht auf den gewünschten Neigungswinkel mittels eines Phänomens geneigt, in welchem ein Photolack in einem Nachback- bzw. Nachbrenn-Prozess des Photolacks schrumpft.
  • Um genauer zu sein: ein Photolack wird gleichförmig auf das waferförmige Substrat 100 aufgebracht, in welcher die Nitrid-Halbleiterschicht 11 im Voraus mittels einer Kreiselstreichmaschine bzw. Wirbelbeschichters ausgebildet wur de. Nachdem eine Photolackabdeckungsschicht gebildet wurde, wird eine Photolackschicht 130 durch Vorbrennen (10A und 10B) gebildet. Bei dem Vorbrennen ist die Temperatur niedriger und die Zeit länger (beispielsweise 90 Grad Celsius und 120 Sekunden) als unter einer Bedingung, die von einem Hersteller des verwendeten Photolacks empfohlen wird (beispielsweise 100 Grad Celsius und 60 Sekunden). In dieser Ausführungsform wird ein hitzebeständiger g-linienförmiger positiver Photolack (Handelsname: AZ6130, hergestellt von Clariant (Japan) K.K.), welcher für den Trockenätzprozess geeignet ist, verwendet.
  • Dann wird eine Photomaske 131 zum Übertragen eines Musters und das Substrat 100 mit der Photolackschicht 130, wie in 10B gezeigt, auf den Maskenaligner gesetzt, um eine Kontaktbelichtung (harter Kontakt) durchzuführen (10C). Nach der Belichtung wird ein Nachbelichtungs-Brenngang (im Folgenden als PEB = "Post Exposed Bake" abgekürzt) unter einer Bedingung von 110 Grad Celsius und 120 Sekunden durchgeführt, welche nicht in der vom Hersteller empfohlenen Bedingung vorhanden ist. Danach wird eine Entwicklung unter Verwendung einer Entwicklungslösung (Handelsname: AZ300MIF, hergestellt durch Clariant (Japan) K.K.), ausgeführt, und die Photolackschicht 130 in belichteten Bereichen wird entfernt (10D). Zu diesem Zeitpunkt erheben sich die Endbereiche der Photolackschicht 130 vertikal.
  • Dann wird ein Nachbrennen durchgeführt (10E). Durch Justieren bzw. Einstellen von Temperaturen und Zeit in diesem Nachbrennprozess schrumpft die gesamte Photolackschicht. Daher ist es möglich, die Endbereiche des Photolacks unter einem Winkel gemäß einer Brennbedingung zu neigen. Um genauer zu sein: die Endbereiche der Photolackschicht 130 neigen sich mit einem Neigungswinkel von 55 Grad bei einer Nachbrennbedingung von 110 Grad Celsius und 120 Sekunden. Der Neigungswinkel wird 45 Grad unter einer Nachbrennbedingung von 115 Grad Celsius und 120 Sekunden und der Neigungswinkel wird 35 Grad unter einer Nachbrennbedingung von 120 Grad Celsius und 120 Sekunden.
  • Dann wird das Substrat mit der Photolackschicht 130, deren Endflächen wie in 10E geneigt sind, auf eine reaktive Ionenätzungs (RIE "Reactive Ion Etching")-Vorrichtung aufgesetzt, um die Nitrid-Halbleiterschicht 11 bis zu einer vorbestimmten Tiefe durch Trockenätzen unter Verwendung eines Chlorgases zu ätzen (10F). Das Auswahlverhältnis dieses Trockenätzens beträgt annähernd 1, und die Endflächen der Nitrid-Halbleiterschicht 11 sind in einem Neigungswinkel ausgeformt, welcher durch den Neigungswinkel der Photolackschicht 130 und das Auswahlverhältnis bestimmt wird. Wenn beispielsweise das Selektions- bzw. Auswahlverhältnis 1 ist, wird die geneigte Form der Photolackschicht 130 auf die Nitrid-Halbleiterschicht 11 übertragen. Wenn die Ätzgeschwindigkeit der Photolackschicht 130 schneller ist als diejenige der Halbleiterschicht 11, wird der Neigungswinkel der Nitrid-Halbleiterschicht 11 in Bezug auf das Saphirsubstrat 100 klein (flach). Wenn die Ätzgeschwindigkeit der Photolackschicht 130 langsamer ist als diejenige der Halbleiterschicht 11, wird der Neigungswinkel der Nitrid-Halbleiterschicht 11 groß.
  • Die Photolackschicht 130 wird durch Auflösen entfernt und zuguterletzt gereinigt. Daher wird die Nitrid-Halbleiterschicht in eine Form oberhalb der Abstufung 125 verarbeitet.
  • Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Endbereiche der Photolackschicht 130 mit hoher Reproduzierbarkeit mit einem Winkel zu neigen bzw. anzuschrägen, welcher der Nachbrenn-Bedingung durch Steuern von Temperatur und Zeit des Nachbrennens unter Verwendung des Phänomens entspricht, in welcher der Photolack beim Nachbrennen schrumpft. Falls dementsprechend das Verhältnis zwischen der Nachbrenn-Bedingung und dem Neigungswinkel des zu verwendenden Photolacks im Voraus durch Experimente bestimmt wird, und das Nachbrennen unter der Bedingung zum Erlangen eines gewünschten Neigungswinkels durchgeführt wird, ist es möglich, die Photolackschicht 130 mit dem gewünschten Neigungswinkel zu bilden. Da das Vorbrennen bei einer niedrigeren Temperatur und für eine längere Zeit durchgeführt wird, als es die empfohlene Bedingung vorsieht, ist es möglich, ein Lösungsmittel in dem Photolack bis zu einem Grad zu entfernen, dass man bei einer Belichtung kein Pro blem hat. Die Belichtung und das PEB werden in diesem Zustand durchgeführt, so dass die Photolackschicht in einem unbelichteten Bereich und die Nitrid-Halbleiterschicht 11 in engen Kontakt miteinander treten können. Daher sind die Stellen der Bereiche, in denen die Endflächen der Photolackschicht 130 in Kontakt mit der Halbleiterschicht 11 treten, fest, und es ist daher möglich, die Endflächen durch Schrumpfen während des Nachheizens präzise zu neigen.
  • Bei dem obigen Verfahren zum Bilden der Photolackschicht 130 wird ein Kontaktbelichtungsverfahren (harter Kontakt) verwendet. Daher ist die Präzision des Musterübertrags der Photomaske 131 hoch, und ein Muster wird während der Belichtung nicht verzerrt. Ein Nitrid-Halbleiter-Wafer, der auf einem unterschiedlichen Substrattyp (Saphir) aufgeschichtet ist, wird aufgrund des Unterschieds in den Gitterkonstanten (Δa) und dem Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht konvex oder konkav verbogen. Jedoch wird die Verbiegung durch Drücken der Photomaske korrigiert, so dass keine Fehlausrichtung des Musters auftritt. Darüber hinaus tritt, im Unterschied zu einem Verfahren mit einer beabstandeten Photomaske, keine Fehlausrichtung des Neigungswinkels aufgrund einer Belichtungsintensität und -zeit auf. Darüber hinaus ist es möglich, den Neigungswinkel der Endbereiche der Photolackschicht mit hoher Reproduzierbarkeit nur mittels Auswählen der Nachbrennbedingung zu bilden. Falls die Photolackschicht 130 dick ist, hängt der Neigungswinkel nur von der Temperatur und der Zeit des Nachbrennens ab. Daher kann die Bedingung bzw. können die Prozessbedingungen einfach festgesetzt werden. Da die Photolackschicht 130 eine Dicke von ungefähr 10 μm hat, ist es möglich, die geneigte Photolackschicht 130 ohne Probleme zu bilden.
  • Wenn die Temperatur des PEB zu niedrig ist, hängen die Endbereiche des Photolacks während der Belichtung herunter und die Mustergenauigkeit wird schlechter. Wenn die Temperatur des PEB zu hoch ist, verbleibt der Photolack in den belichteten Bereichen. Eine geeignete Prozess-Bedingung beträgt ungefähr 105 bis 120 Grad Celsius und 60 bis 150 Sekunden. Es wird bevorzugt, wenn die Photolackschicht 130 eine solche Dicke aufweist, dass die Photolack schicht 130 von 1 bis 2 μm oder mehr an der Nitrid-Halbleiterschicht 11 nach dem Trockenätzprozess mittels RIE verbleibt. Es wird auch bevorzugt, wenn das Auswahlverhältnis (das Verhältnis zwischen der Ätzrate der Photolackschicht und der Ätzrate der Nitrid-Halbleiterschicht) in dem Trockenätzprozess ungefähr 1 ist. Falls die Auswahlrate weit von 1 abweicht, wird der Neigungswinkel der Nitrid-Halbleiterschicht 11 schwierig einstellbar. Beim tiefen Ätzen der Nitrid-Halbleiterschicht gibt es Fälle, bei denen die Photolackmaske sich aufgrund der Hitze des Plasmas verformt oder verschlechtert. In einem solchen Fall kann das Ätzen mehrere Male durchgeführt werden. Falls das Ätzen mehrere Male unter unterschiedlichen Ätzbedingungen durchgeführt wird, ist es möglich, eine Endfläche zu bilden, deren Neigungswinkel sich stufenweise ändert. Falls die Endfläche mit dem stufenweise veränderlichen Neigungswinkel oder mit unterschiedlichen Neigungswinkeln gebildet wird, ist es möglich, auch das Ausbreitungslicht unter niedrigem Winkel oder das Ausbreitungslicht durch eine Nitrid-Schicht und das Saphirsubstrat effektiv zu reflektieren.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiter-Leuchtvorrichtung, wie in den 1A bis 1B gezeigt, unter Verwendung des obigen Herstellungsverfahrens der geneigten Endflächen beschrieben.
  • Zunächst wird ein Verfahren zum Herstellen des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1, der in den 2A und 2B gezeigt ist, beschrieben. Das waferförmige Saphirsubstrat 100, auf welchem die Nitrid-Halbleiterschicht 11 ausgebildet worden ist, wird präpariert bzw. hergestellt. Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 kann mittels eines MOVPE ("Metal-Organic Vapor-Phase Epitaxial growth method"; metallorganische Dampfphasen-Epitaxie aufwachsung)-Verfahrens, eines MBE ("Molecular Beam Epitaxial growth method"; Molekularstrahlepitaxie)-Verfahrens, eines VPE ("Vapor Phase Epitaxial growth method"; Gasphasenexpitaxie)-Verfahrens oder dergleichen gebildet werden. Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 auf dem Substrat 100 wird durch die Rillen (Aufteilungsrillen) welche die obere Fläche des Saphirsubstrats 100 erreichen, in vier rechteckige Leuchtvorrichtungen 12 und die äußeren Rahmen 121 unterteilt. Die Aufteilungsrillen, wie in den 11A und 11B gezeigt, umfassen die Aufteilungsrillen 123 zum Aufteilen des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 in die vier Leuchtvorrichtungen 12, die Aufteilungsrillen 122 des äußeren Rahmens zum Trennen des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 von den äußeren Rahmen 121 und Umrissrillen 120, welche Grenzen zu benachbarten Leuchtvorrichtungsabschnitten 1 auf benachbarten Saphirsubstraten 100 sind. Die geneigte Endfläche der Leuchtvorrichtung 12 wird in zwei Schritte bzw. Stufen durch die Abstufung 125 unterteilt, so dass die Aufteilungsrillen auch in zwei Schritten gebildet werden. In einem ersten Schritt werden die Aufteilungsrillen 123, die Aufteilungsrillen 122 für die äußeren Rahmen und die Umrissrillen 120 bis in eine Tiefe von einer Oberfläche zu der Abstufung 125 gebildet. In einem zweiten Schritt werden die obigen Rillen 123, 122 und 120 bis in eine Tiefe ausgebildet, welche das Saphirsubstrat 100 erreicht.
  • Zuerst werden Bereiche, welche die Konturrillen 120, die Aufteilungsrillen 122 für den äußeren Rahmen und die Aufteilungsrillen 123 für den Leuchtbereich werden sollen, mittels einer photolithographischen Technik geöffnet. Eine Maske aus einer Photolackschicht 130, in welcher die Kanten der offenen Bereiche unter einem vorgegebenen Winkel angeschrägt sind, wird durch die Vorgehensweisen der 10A bis 10E gebildet. Dann wird die Nitrid-Halbleiterschicht 11 in den offenen Bereichen bis auf eine vorbestimmte Tiefe der Abstufung 125 mittels einer Trockenätztechnik geätzt. Daher werden die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ, die Leuchtschicht 102 und ein Teil der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ entfernt (10F). Da zu diesem Zeitpunkt die Kanten der offenen Bereiche der Maske der Photolackschicht 130 geneigt sind, sind die Kanten der geätzten Nitridschicht 11 ebenfalls geneigt. Der Photolack wird durch Reinigen im letzten Schritt entfernt (10G), so dass die Konturrillen 120, die Aufteilungsrillen 122 für den äußeren Rahmen und die Aufteilungsrillen 123 für den Leuchtvorrichtungsbereich bis in eine solche Tiefe gebildet werden, dass sie die Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ freilegen.
  • Dann wird jede der Aufteilungsrillen 120, 122 und 123 so gemacht, dass sie das Saphirsubstrat 100 durch die Prozesse der 12A und 12G erreichen, welche zu den Prozessen der 10A bis 10E ähnlich sind. Zu diesem Zeitpunkt werden Öffnungen der Photomaske 131, die in 12C gezeigt ist, klein gemacht, so dass die Abstufungen 125 in den geneigten Oberflächen der Aufteilungsrillen 123 für den Leuchtvorrichtungsbereich gebildet werden, als auch in den geneigten Oberflächen der Aufteilungsrillen 122 für den äußeren Rahmen an der Seite der Leuchtvorrichtungen 12. Daher werden die Öffnungen der Maske der Photolackschicht 130 für die Abstufungen 125 klein ausgebildet. Entsprechend werden, wie in 12G gezeigt, die geneigten Oberflächen mit den Terrassen 125 gebildet, und die Nitrid-Halbleiterschicht 11 in der Form der 11A und 11B wird gebildet. Da in dieser Ausführungsform die Gesamtdicke der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Leuchtschicht 102 0,35 μm beträgt, wird die Tiefe der Terrasse 125 0,65 μm durch Hinzufügen von 0,3 μm zu den 0,35 μm gemacht. Wie oben beschrieben, wird die Tiefe der Abstufung 125 in Übereinstimmung mit der Struktur der Beschichtung eines Halbleiterleuchtvorrichtungs-Wafers angepasst.
  • Dann wird eine Photolackmaske, welche in der Form der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ geöffnet wird, an den Leuchtvorrichtungen 12 in der 2 × 2--Struktur durch Verwendung der photolithographischen Technik gebildet. Dann werden darauf Pt (Platin), Rh (Rhodium), Ti (Titan), Pt, Au, Pt und Au durch Elektronenstrahlverdampfung in einer Dicke von 1 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm bzw. 200 nm – in dieser Reihenfolge – von der Seite der Halbleiterschicht 11 aus abgeschieden. Danach werden die aufgedampften Materialien von den Bereichen, außer für die Öffnungen der Maske mittels eines Abhebeverfahrens entfernt, um die ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ mit hoher Reflektivität zu bilden. Der untere Pt/Rh-Abscheidungsfilm kann einen ausreichenden ohmschen Kontakt ohne Bildung eines Verbundwerkstoffs erreichen. Sogar falls der Pt/Rh-Abscheidungsfilm einen Verbundwerkstoff bildet, wird die Reflektivität kaum vermindert. Der obere Pt/Au/Pt/Au-Abscheidungsfilm ist so ausgestaltet, dass er eine Dicke aufweist, welche es dem Film ermöglicht, mit dem Trägersubstratabschnitt 10 verbunden zu werden, und zwar unter Berücksichtigung der Verformung des zu verwendenden Substrats 100, der Haftung des Trägersubstratabschnitts 10 und dergleichen. Um die Gesamtdicke der Elektrodenschicht zu verändern, wird die Dicke der Au-Schicht, die zwischen den Pt-Schichten eingebracht ist, angepasst. Um eine Haftung mit einem Verbindungselement zu steuern, wird die Dicke der Au-Schicht in der Oberfläche angepasst.
  • Die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ kann eine andere als die oben beschriebene Schichtstruktur aufweisen. Die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ kann eine Schichtstruktur einschließlich einer Pt-Schicht, eine Schichtstruktur einschließlich einer Rh-Schicht, eine Schichtstruktur einschließlich eines Pt/Ag-Abscheidungsfilms, eine Schichtstruktur einschließlich eines Rh/Ag-Abscheidungsfilms oder dergleichen haben, solange eine Schichtstruktur eine hohe Reflektivität in Bezug auf das von der Leuchtschicht 102 ausgestrahlte Licht hat und ein Material verwendet, das mit der Nitrid-Halbleiterschicht vom p-Typ über einen ohmschen Kontakt verbindbar ist.
  • Eine Photolackmaske, welche in der Form der ohmschen Elektroden 104 vom n-Typ und der Elektrodenfelder 107 vom n-Typ geöffnet wird, wird an den Oberflächen der äußeren Rahmen 121, den Aufteilungsrillen des äußeren Rahmens, den Aufteilungsrillen 123 des Leuchtvorrichtungsbereichs und den Abstufungen 125 mittels der photolithographischen Technik auf gleiche Art gebildet. Dann werden Al (Aluminium), Rh, Ti, Pt, Au, Pt und Au darauf durch Elektronenstrahlverdampfung in einer Dicke von 3 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm, 100 nm bzw. 200 nm – in dieser Reihenfolge – von der Seite der Halbleiterschicht 11 aus abgeschieden. Danach werden die aufgedampften Materialien von den Bereichen außer für die Öffnungen der Maske während des Abhebeverfahrens entfernt, um die ohmschen Elektroden 104 vom n-Typ mit hoher Reflektivität und die Elektrodenfelder 107 vom n-Typ zu bilden. Der untere Al/Rh-Abscheidungsfilm kann auch ohne Bildung eines Verbundwerkstoffs einen ausreichenden ohmschen Kontakt erreichen, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Reflektivität durch ein Bilden eines Verbundwerkstoffs zu verhindern. Die Al-Schicht und eine Rh-Schicht haben eine hohe Reflektivität. Sogar falls die Al-Schicht und die Rh-Schicht zu einem Verbundwerkstoff zusammengefügt werden, wird ihre Reflektivität kaum verringert. Es ist daher möglich, die ohmschen Elektroden 104 vom n-Typ mit hoher Reflektivität zu bilden. Die Dicke der oberen Pt/Au/Pt/Au-Lagen kann aus der gleichen Sicht angepasst werden, wie für den Fall des Bildens der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ. Wenn sich beispielsweise das Substrat 100 konvex in Bezug auf die Nitrid-Halbleiterschicht 11 verbiegt, wird die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ etwas höher ausgebildet als die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ. Wenn sich das Substrat konkav verbiegt, wird andererseits die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ etwas niedriger ausgeführt als die ohmsche Elektrode 105 vom p-Typ. Eine Al/Pt-Abscheideschicht, eine Al/Ir-Abscheideschicht oder eine Al/Pt-Abscheideschicht können als Materialien der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ und des Elektrodenfelds 107 vom n-Typ verwendet werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, einen vorteilhaften ohmschen Kontakt herzustellen.
  • Als letztes wird der Schutzfilm 106 mit niedriger Benetzbarkeit für die Verbindungselementschichten 113 und 115 des Trägersubstratabschnitts 10 auf der ganzen Fläche außer für die ohmschen Elektroden (die auch als Elektrodenfelder vom p-Typ dienen) 105 vom p-Typ und die Elektrodenfelder 107 vom n-Typ gebildet. Als erstes wird ein SiO2-Film, welcher der Schutzfilm 106 ist, ganzflächig in einer Dicke von 100 bis 300 nm durch eine Sputter- bzw- Zerstäubungsvorrichtung abgeschieden. Dann wird eine Photolackmaske, in welcher Teile der Elektrodenfelder 107 vom n-Typ und der ohmschen Elektroden vom p-Typ (die auch als Elektrodenfelder vom p-Typ dienen) 105 geöffnet sind, mittels der Photolithographietechnik gebildet. Dann wird der SiO2-Film mittels Nassätzens entfernt, um die Elektrodenfelder freizulegen. Als letztes wird die Photolackmaske durch Reinigen entfernt, so dass der Schutzfilm 106 mit niedriger Benetzbarkeit fertig gestellt ist.
  • Falls Ti auf der vorderen Oberflächenschicht der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ und der ohmschen Elektroden 104 vom n-Typ (einschließlich der äußeren Rahmen) im voraus in einer Dicke von ungefähr 1 bis 10 nm abgeschieden wird, wird eine Haftung des Schutzfilms mit niedriger Benetzbarkeit die aus SiO2 gemacht ist, erhöht. Da eine Ti-Schicht beim Nassätzen des SiO2-Films geätzt wird, verbleibt Ti nicht auf den Oberflächen der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ und den Elektrodenfeldern 107. Der Schutzfilm 106 mit niedriger Benetzbarkeit kann aus Al2O3, TiO2, ZrO2 oder HfO2 statt aus SiO2 gemacht sein. Die Eigenschaften, das Herstellungsverfahren und dergleichen des Materials des Schutzfilms 106 mit niedriger Benetzbarkeit sind geeignet auswählbar, solange das Material eine niedrige Benetzbarkeit für die Verbindungselementschichten 113 und 115 des Trägersubstratabschnitts 10 aufweist.
  • Die Dicke des Wafer-geformten Substrats 100, auf welchem der Schutzfilm 106 ausgebildet worden ist, wird auf ungefähr 100 μm durch Schleifen und Polieren heruntergedünnt. Dann wird das Substrat 100 in individuelle Leuchtvorrichtungen 1 durch Ritzen und Brechen aufgeteilt. Ritzrillen werden an der hinteren Oberfläche des Saphirsubstrats 100 gebildet, so dass sie mit den Konturrillen 120 übereinstimmen. Eine Schneidkante einer Brechvorrichtung wird gegen die Umrissrille 120 gedrückt, welche in der Nitrid-Halbleiterschicht vorgesehen ist, um das Substrat 100 in die einzelnen Vorrichtungen aufzuteilen. Da zu diesem Zeitpunkt die Umrissrille 120 in Form des Buchstabens V geneigt ist, wird die Schneidkante zum Boden der V-förmigen Rille gelenkt. Entsprechend stimmt eine Spitze der Schneidkante mit einer Ritzlinie überein, so dass das Substrat 100 sicher zerschnitten zw. gediced wird.
  • Im Fall des Herstellens des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1, in welchem die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ die dritte Abstufung 127 wie in 9 gezeigt aufweist, wird die dritte Abstufung 127 in den Prozessen der 10A bis 10G gebildet. Dann werden die Prozesse bzw. Abläufe aus den 10B bis 10G erneut durchgeführt, um die Abstufung 125 zu bilden. Die Trägerladungsdichte der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ in einem Bereich der dritten Abstufung 127 wird durch den Effekt des Nutzens von Chlorplasma in der RIE erhöht, so dass elektrischer Strom sich nicht konzentriert und ein Kurzschließen nicht auftritt, falls die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ mit der ohmschen Elektrode 105 vom p-Typ bedeckt wird.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Trägersubstratabschnitts 10, wie in den 4A und 4B gezeigt, beschrieben.
  • Zunächst wird das Siliziumsubstrat 110 präpariert. Nachdem die Oberfläche des Siliziumsubstrats 110 gereinigt worden ist, wird ein SiO2-Film auf eine Dicke von 300 nm auf die gesamte Oberfläche des Substrats durch Sputtern als der Isolierfilm 111 abgeschieden. Bei Verwenden eines Siliziumsubstrats mit einem SiO2-Oxidfilm kann man den Abscheidungsprozess auslassen. Es ist auch möglich, ein isolierendes Substrat, wie beispielsweise AlN, Aluminiumoxid und dergleichen als das Substrat 110 zu verwenden. In solch einem Fall wird der Vorgang unnötig.
  • Dann wird eine Photolackmaske, welche in der Form der Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ und der Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ geöffnet ist, mittels der Photolithographietechnik gebildet. Dann werden Ti und Au auf dem Substrat durch Elektronenstrahlverdampfung mit einer Dicke von 100 nm bzw. 1000 nm in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats 110 aus abgeschieden. Als letztes wird ein Verdrahtungsschichtmaterial in den Bereichen außer für die Öffnungen der Photolackmaske mittels des Abhebeverfahrens entfernt, um die Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ und die Zuführungselektrodenschicht vom n-Typ zu bilden. Als die Schichtstruktur der Zuführungselektrodenschicht 114 vom p-Typ und der Zuführungselektrodenschicht 112 vom n-Typ ist die Schichtstruktur von: Ti/Au, Ni/Au, Ti/Ag, Ni/Ag, Ti/Cu/Ag, Ni/Cu/Ag oder dergleichen von der Substratseite aus statt den oben genannten Materialien verwendbar.
  • Dann wird eine Photolackmaske, welche in der Form der Verbindungselementschichten 113 und 115 geöffnet ist, mittels der photolithographischen Technik gebildet. Dann werden Ni, Au, Pt, (Au, Sn)n und Au darauf durchgehend in einer Dicke von 10 nm, 100 nm, 100 nm (50 nm bis 200 nm, 50 nm bis 200 nm)n bzw. 50 nm bis 200 nm, in dieser Reihenfolge, von der Seite des Substrats 110 aus abgeschieden. Als letztes wird ein Material in einem Bereich außer für die Öffnungen mittels des Abhebeverfahrens entfernt, um die Verbindungselementschichten 113 vom n-Typ und die Verbindungselementschichten 115 vom p-Typ zu bilden. Die Schichtstruktur der Verbindungselementschichten 113 und 115 wird unter Berücksichtigung einer eutektischen Temperatur und eines eutektischen Ablaufs bestimmt. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke einer Au-Schicht bzw. einer Sn-Schicht 75,6 nm bzw. 109, 3 nm, und die Zahl der Wiederholungen beträgt n = 5. Obwohl es auch möglich ist, eine AuSn-Verbundschicht unter Verwendung eines eutektischen Metalls als eine Quelle der Dampfabscheidung zu bilden, kann die Schichtstruktur von (Au/Sn)n/Au ein stabileres eutektisches Verbinden erreichen. Wenn Au und Sn aufeinandergeschichtet werden, macht es ein Erhöhen des Verhältnisses von Sn gemäß der Zahl der Beschichtungen möglich, die Schmelztemperatur der Oberfläche der Verbindungselementschicht zu senken. Daher wird die Haftung der Elektrodenfelder 107 und der ohmschen Elektroden 105 vom p-Typ, welche in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 gebildet werden, verbessert. Obwohl in dieser Ausführungsform die Verbindungselementschichten 113 und 115 in dem Trägersubstratabschnitt 10 vorgesehen sind, können die Verbindungselementschichten 113 und 115 in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 vorgesehen sein. Ansonsten können die Verbindungselementschichten 113 und 115 sowohl in dem Trägersubstratabschnitt 10 als auch in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 vorgesehen sein.
  • Die Dicke des Trägersubstrats 110, auf welchem die Verbindungselementschichten 113 und 115 ausgebildet worden sind, wird auf ungefähr 100 μm durch Schleifen und Polieren der Oberfläche herabgedünnt, welche den Elektroden 112 und 114 gegenüberliegt. Dann wird das Trägersubstrat 110 in jedes der Trägersubstratabschnitte 10 durch Ritzen und Brechen aufgeteilt, so dass der Trägersubstratabschnitt 10 fertig gestellt ist.
  • Der fertiggestellte Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 (2A und 2B) und der Trägersubstratabschnitt 10 (3A und 3B) werden mittels einer eutektischen Verbindungsvorrichtung verbunden bzw. gebondet. Elektrodenmuster des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 und des Trägersubstratabschnitts 10 werden zuerst ausgerichtet, und der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 und der Trägersubstratabschnitt 10 werden unter einem Druck preßgeschweißt, welcher für das Eutektikum der Verbindungselementschichten 113 und 115 geeignet ist.
  • Dann werden der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 und der Trägersubstratabschnitt 10 mittels eines geeigneten Temperaturprofils (Aufheizen, Halten und Abkühlen) für das Eutektikum verbunden bzw. gebondet. Da die eutektische Zusammensetzung in dieser Ausführungsform Au/20Sn (Gew.-%) ist, wird das eutektische Verbinden bei 280 bis 330 Grad Celsius durchgeführt.
  • Bei dem Ablauf des Verbindens des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 mit dem Trägersubstratabschnitt 10 durch die eutektische Verbindungsvorrichtung erfasst eine Positionsbestimmungskamera der eutektischen Verbindungsvorrichtung genau die Position des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1. Daher ist es möglich, den Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 mit dem Trägersubstratabschnitt 10 zu verbinden, während ein richtiges Stellungsverhältnis aufrechterhalten wird. Um die Position zu erfassen, sind zwei oder mehr vorbestimmte Ausrichtungsmarkierungen (beispielsweise Kreise) vorhanden, welche einen von der Umgebung des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 unterschiedlichen Kontrast aufweisen. Demgemäß wird in dieser Ausführungsform ein Bereich (Elektroden-ungeformter Bereich) in einer vorbestimmten Form, in welcher die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ nicht angebracht ist, in einem Bereich einer Kreuzung der Aufteilungsrillen vorgesehen, um den Bereich als die Ausrichtungsmarkierung zu verwenden. Wenn beispielsweise der Leuchtvorrichtungsbereich 62 des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 in 3 × 3 Leuchtvorrichtungen 12 durch Aufteilungsrillen 123 unterteilt ist, gibt es vier oder mehr Kreuzungen der Aufteilungsrillen 123. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ecken der Leuchtvorrichtungen 12 abgerundet, so dass vier Räume in den Kreuzungen der Aufteilungsrillen auftreten, welche von vier Kurven umfasst sind. Der Bereich, in welchem keine Elektrode gebildet wird und der annähernd kreisförmig ist, wird in jedem der zwei Räume der vier Räume vorgesehen, um diese zu den Ausrichtungsmarkierungen zu machen. Wenn d (μm) die Weite bzw. Breite der Aufteilungsrille 123 darstellt, und r (μm) den Krümmungsradius der abgerundeten Ecke der Leuchtvorrichtung 12 darstellt, drückt die folgende Gleichung den Durchmesser M2 (μm) der in dem Raum der Kreuzung gebildeten, ungefähr kreisförmigen Ausrichtungsmarke aus: M2r (μm) = 2(r√2 – r) + d√2
  • Gemäß dieses Ausdrucks kann die Ausrichtungsmarke mit einem ungefähren Durchmesser von 50 μm bis 100 μm für den Fall des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 der ersten Ausführungsform gebildet werden.
  • Die Halbleiterleuchtvorrichtung (Flip-Chip) der 1A und 1B wurde wie oben beschrieben hergestellt. Die fertige Halbleiterleuchtvorrichtung (Flip-Chip) wird verwendet, während sie mit einem Rahmen, einer Verdrahtungsbaugruppe, einem Kühlkörper, einem Stempel und dergleichen verbunden ist. Ein Harzkleber, Sn-Ag -Weichlot (bleifreies Lot), Au-Sn-Hartlot oder dergleichen wird allgemein beim Verbinden verwendet. Es ist auch möglich, die Oberflächenrauhigkeit einer polierten Oberfläche in der rückwärtigen Oberfläche des Substrats 110 des Trägersubstratabschnitts 10 in Übereinstimmung mit einem zu verbindenden Objekt anzupassen. Im Fall des Verbindens mittels einer Ag-Paste ist beispielsweise eine rauh geschliffene und polierte Oberfläche des Trägersubstrats für eine Haftung überlegen. Für den Fall des Verbindens mit Lot oder eines Eutektikums ist eine spiegelglatte Oberfläche vorteilhaft, da eine Cu-, Ag-, Au-, oder Sn-Schicht in einer gekörnten und polierten Oberfläche ausgebildet wird.
  • Der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 kann direkt mit einem Rahmen, einem Stempel, einer Verdrahtungsbaugruppe, einer Wärmesenke und dergleichen verbunden sein, anstatt mit dem Trägersubstratabschnitt 10 als der Halbleiterleuchtvorrichtung verbunden zu sein. Beispielsweise wird eine Wärmesenke bzw. ein Kühlkörper vorbereitet, in welchem eine Zuführungselektrode vom p-Typ und eine Zuführungselektrode vom n-Typ in einem plattenförmigen keramischen 3 mm-Viereck ausgebildet werden und die Zuführungselektroden mit einer externen Verbindungselektrode in der hinteren Oberfläche der Keramik mittels Durchgangslöchern verbunden sind. Der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 ist mit der Wärmesenke durch ein Verbindungselement verbunden. Ein Verbindungsteilbereich wird als letztes mit einer Seitenfüllung verbunden, so dass ein kompaktes Vorrichtungsmodul fertig gestellt ist.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die 13A, 13B und 13C zeigen eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese Halbleiter-Leuchtvorrichtung ist ein Flip-Chip, in welchem ein Leuchtvorrichtungsabschnitt 1, der in den 14A und 14B gezeigt ist, auf einem Trägersubstratabschnitt 10, der in den 15A und 15B gezeigt ist, angebracht wird. Die Struktur der Halbleiter-Leuchtvorrichtung ist gleich derjenigen aus der ersten Ausführungsform, aber unterschiedlich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein Leuchtvorrichtungsbereich 62 im m × m (3 × 3 in 14A) Abschnitte in dem Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 aufgeteilt ist. Demgemäß sind äußere Rahmen 121 des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 in den vier Ecken des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 angeordnet. In dem Trägersubstratabschnitt 10 sind Verbindungselementschichten 113 und 115, wie in den 15A und 15B gezeigt, angeordnet, um eine Treiberspannung an die m × m Leuchtvorrichtungen 12 anzulegen. Erhöhen der Unterteilungs- bzw. Aufteilungszahl des Leuchtvorrichtungsbereichs 62, wie oben beschrieben, macht es möglich, den Ausbreitungsabstand des horizontalen Ausbreitungslichts zu verkürzen und eine Dämpfung zu verhindern, so dass die Menge des von einer Ausstrahlungsoberfläche 100a in der rückseitigen Oberfläche eines Substrats abgestrahlten Lichts erhöht wird.
  • Die Schichtstruktur einer Nitrid-Halbleiterschicht 11 ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform. In den Endflächen der Leuchtvorrichtung 12 jedoch ist ein Bereich von einer Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ bis zu einer Abstufung 125 der Nitrid-Halbleiterschicht 11 vertikal, und ein Bereich, der näher an dem Substrat 100 liegt als die Abstufung 125, ist geneigt. Dies ist deshalb der Fall, weil, wie es auch in 8B der ersten Ausführungsform beschrieben ist, die Intensität des Ausstrahlungslichts in den Regionen 128 und 129, welche sich innerhalb ± 5 Grad in Bezug auf die Oberfläche einer Leuchtschicht 102 befinden, gering ist. Wenn die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ dünn ist, hat das Ausstrahlungslicht keinen Effekt auf die Intensität des von der Ausstrah lungsoberfläche 100a ausgestrahlten Lichts, falls die Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ nicht geneigt ist.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Tiefe der Aufteilungsrillen 123 des Leuchtvorrichtungsbereichs und der Aufteilungsrillen 122 des äußeren Rahmens flach, so dass sie das Substrat 100 nicht erreichen. Dies ist der Fall, weil sich dann, wenn die Tiefe der Aufteilungsrillen 122 und 123 70 % oder mehr der Tiefe von der Abstufung 124 zum Saphirsubstrat 100 beträgt, kein Effekt in Bezug auf die Reflexionseffizienz des horizontalen Ausbreitungslichts durch die geneigte Oberfläche ergibt.
  • Die anderen Strukturen der Vorrichtung sind die gleichen wie für die erste Ausführungsform, so dass die gleichen Bezugsziffern entsprechende Strukturen bezeichnen und die zugehörige Beschreibung ausgelassen wird. Der Neigungswinkel θ der Endfläche der Leuchtvorrichtung 12 wird auf gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform festgesetzt.
  • Ein Prinzip, das eine Erhöhung der Teilungszahl des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 eine Erhöhung der Menge des von der Ausstrahlungsoberfläche 100 in der hinteren Oberfläche des Substrats ausgestrahlten Lichts erhöht, wird nun beschrieben. Um die Menge des ausgestrahlten Lichts zu erhöhen, wird ein Vergrößerung der Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 angedacht. In diesem Falle wird vorhergesagt, dass sich das horizontale Ausbreitungslicht verstärkt und von einer ohmschen Elektrode vom n-Typ reflektiertes Licht ebenfalls verstärkt wird. Das Verhältnis der Länge einer Seite der Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 wird wie in 16 gezeigt berechnet, wobei n eine Verlängerung der Seite und x die Seitenlänge darstellt. Wenn die Seitenlänge um 1x, 2x, 3x, 4x, ..., und nx vergrößert wird, wird die Fläche zu x2, (2x)2, (3x)2, (4x)2, ..., und (nx)2. Die Gesamtlänge der vier Seiten, 4nx, wird durch die Fläche (nx)2 geteilt, und 1 wird für x eingesetzt. Dann erhält man durch Multiplizieren des Resultats mit ¼ aus Standardisierungsgründen 1/n. Wenn, wie oben beschrieben, die Seite des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 mit n multipliziert wird, verringert sich das Verhältnis der Seite um 1/n, und die Intensität des hori zontalen Ausbreitungslichts, das von der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ pro Seiteneinheit reflektiert wird, wird n mal größer. Gemäß einer tatsächlichen Messung ändert sich die Intensität des von der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ reflektierten Lichts kaum. Entsprechend wurde herausgefunden, dass das horizontale Ausbreitungslicht in großen Teilen gedämpft wird und daher das meiste des horizontalen Ausbreitungslichts gedämpft wird und sogar dann verschwindet, bevor es die Endfläche der Vorrichtung 12 erreicht, falls die Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 erhöht wurde. Wenn daher die Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 vergrößert wird, wird die Entnahme- Bzw. Ausgabeeffizienz des horizontalen Ausbreitungslichts verringert, und daher wird die Ausstrahlungslichtausgabe bzw. Emissionslichtleistung verringert.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist der Leuchtvorrichtungsbereich 62 in ein Gittermuster aufgeteilt und in Leuchtvorrichtungen 12 mit kleinen Flächen unterteilt, um den Ausbreitungsabstand des horizontalen Ausbreitungslichts zu verkürzen und eine Ausstrahlungslichtausgabe zu erhöhen. Bezugnehmend auf 17, wird die Seitenlänge des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 auf y festgelegt und die Seite des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 wird m-mal unterteilt. Berechnen des Verhältnisses der Seitenlänge zu einer Fläche, wenn die Teilungszahl m = 1, 2, 3, 4, ..., und m beträgt, ergibt die Seitenlänge von 4y, 8y, 12y, 16y, ..., und 4 my. Daher wird die Seitenlänge/die Fläche durch 4m/y dargestellt. Einsetzen von 1 in y und Multiplizieren mit ¼ aus Standardisierungsgründen ergibt, dass die Seitenlänge/die Fläche m wird. In anderen Worten: wenn die Fläche des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 fest ist und die Seite mit der Teilungszahl m mal unterteilt wird, erhöht sich das Verhältnis der Seite zur Fläche m mal. Wenn daher die Seitenlänge des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 mit n multipliziert wird, ist es notwendig, die Teilungszahl m der Seite auf n festzulegen (m = n), um das Verhältnis der Seite pro Einheitsfläche konstant zu halten.
  • Falls ein Abstand, in welchem das horizontale Ausbreitungslicht der Leuchtvorrichtung 12 gedämpft wird und verschwindet, kürzer ist als eine Hälfte der Länge der Seite der unterteilten Leuchtvorrichtung 12, folgt die Intensität des von der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ reflektierten und dann aus dem Sa phirsubstrat 100 ausgegebenen Lichts der obigen Beziehung zwischen n und m. Wenn der Dämpfungs- und Auflösungs-Abstand des horizontalen Ausbreitungslichts gleich oder länger als eine Hälfte der Seitenlänge der unterteilten Leuchtvorrichtung 12 ist, erhöht sich die Ausgabeeffizienz aufgrund der obigen Beziehung, so dass dies bevorzugt wird.
  • Die Größe der Dämpfung des horizontalen Ausbreitungslichts unterscheidet sich in hohem Maße in Abhängigkeit von der Beschichtungsstruktur und Kristallzusammensetzung der Vorrichtung als auch von einem Reflexionswinkel. Je kürzer der Ausbreitungsabstand ist, desto mehr wird die Menge der Dämpfung verringert. Es ist daher bevorzugt, wenn die Seitenlänge der Leuchtvorrichtung 12 durch Erhöhen der Teilungszahl des Leuchtvorrichtungsbereichs 62 verkürzt wird. Vervielfachen der Teilungsrillen 123 erzeugt wiederum eine Erhöhung der Fläche der Aufteilungsrillen 123, welche sich in dem Leuchtvorrichtungsbereich 62 befinden. Da die Fläche der Leuchtschicht 102 verringert wird, wird die Menge des von den Leuchtvorrichtungen 12 emittierten Lichts verringert. Demgemäß wird es bevorzugt, die Teilungszeit zu bestimmen, bei welcher die größte Menge von Ausstrahlungslicht erlangt wird, und zwar in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen der Fläche der Aufteilungsrillen 123, welche den Leuchtvorrichtungsbereich 62 bedecken, und dem Ausbreitungsabstand (der Seitenlänge der Leuchtvorrichtung 12) des horizontalen Ausbreitungslichts. Demgemäß wird die richtige Teilungszahl durch ein Experiment bestimmt, in wielchem die Intensität des Ausbreitungslichts gemessen wird, währen die Teilungszahlen im voraus verändert werden. Beispielsweise ist die Größe des Substrats 100 des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 1,44 bis 1,21 mm2, die Teilungszahl beträgt 13 × 13 bis 5 × 5 und die Seite der unterteilten Leuchtvorrichtung 12 beträgt ungefähr 64 μm bis 167 μm.
  • Drei Arten von Leuchtvorrichtungsabschnitten 1, in welchen die Leuchtvorrichtungsbereiche 62 in 1 × 1, 3 × 3 bzw. 5 × 5 unterteilt wurden, wurden tatsächlich hergestellt, um eine Ausstrahlungsausgabe(leistung) von der Ausstrahlungsoberfläche 100 in der hinteren Oberfläche des Substrats 100 zu messen. Die Vorrichtungen strahlten Licht von 405 nm aus. Die Größe des Substrats des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 betrug 1 mm2. Die Vorrichtungen hatten die in 18A gezeigte Struktur, in welcher die Endfläche der Nitridhalbleiterschicht 103 vom p-Typ geneigt war und die Tiefe der Aufteilungsrille 123 das Saphirsubstrat 100 erreichte. Als ein Vergleichsbeispiel wurde eine Leuchtvorrichtung hergestellt, in welcher die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ eine ebene Form annahm, wie in 18C gezeigt, und die Teilungszahl 5 × 5 betrug, um eine Ausstrahlungsausgabe von der Ausstrahlungsoberfläche 100a in der hinteren Oberfläche des Substrats 100 auf gleiche Weise zu messen. Als ein Ergebnis betrugen, wie in 19 gezeigt, die Ausgaben von den Vorrichtungen mit den Teilungszahlen 1 × 1, 3 × 3 und 5 × 5, wenn die Ausgabe von der Vorrichtung des Vergleichsbeispiels, das in 18C gezeigt ist, auf 100 % festgelegt wurde, 103 %, 109 % bzw. 115 %. Die Anstiegsrate der Ausgabe in Bezug auf die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels betrug 3 %, 9 % bzw. 15 %, und es war daher möglich, den Effekt der Aufteilung mit der Teilungszahl m auf 3 × m(%) abzuschätzen. Es wurde auch bestätigt, dass das Verhältnis zwischen dem vorderen Ausstrahlungslicht und dem Substratendflächen-Ausstrahlungslicht in der Vorrichtung mit der Teilungszahl 5 × 5 von 18A auf 85:15 verbessert wurde, obwohl das Verhältnis zwischen vorderem Emissionslicht und Emissionslicht von der Substratendfläche bei der Vorrichtung gemäß des Vergleichsbeispiels von 18C 70:30 betrug.
  • Eine Vorrichtung wurde hergestellt, in welcher die Form der Leuchtvorrichtung mit der Teilungszahl 5 × 5 eine Ausgabe von 115 % ergab, wie in 18B verändert wurde, um die Ausgabe von der Ausstrahlungsoberfläche 100a auf gleiche Weise zu messen. In der Vorrichtung war die Endfläche der Oberfläche der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom n-Typ zur Abstufung 125 vertikal, und die Tiefe der V-förmigen Rille betrug 5 μm, was flacher war, als ein Abstand von 6 μm von der Abstufung 125 zum Substrat 100. Als ein Ergebnis erhielt man eine Ausgabe von 115 % in Bezug auf das Vergleichsbeispiel, wie im Fall der Vorrichtung mit der Teilungszahl 5 × 5 gemäß 18A. Als ein Ergebnis verschiedener Experimente wurde gefunden, dass, falls die Tiefe der Aufteilungsrille 123 70 % bis 80 % einer Tiefe von der Abstufung 125 zum Saphirsubstrat 100 betrug, ein ausreichender Reflexionseffekt erlangt werden konnte. Es wird an genommen, dass diese Funktion sich auf einen Abstand von dem Boden der Aufteilungsrille 123 zum Saphirsubstrat 100 und auf den Abstand von einer Ebene (Verbindungsabstufung 123a) im Boden der Aufteilungsrille 123 bezieht, aber Details sind unsicher.
  • Die flache Aufteilungsrille 123 hat auch den Vorteil, dass die Kontaktfläche der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ groß ist und eine Stromdichte in einer Kontaktoberfläche mit der Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ verringert wird, so dass der Abbau bzw. die Degradation der Vorrichtung aufgrund eines Stromzustands verhindert wird. Da die Stromdichte niedrig ist, wird eine Wärmeerzeugung verringert, so dass es möglich ist, den Abbau einer Elektrode aufgrund eines Wärmezustands zu verhindern.
  • In der zweiten Ausführungsform hat, wie oben beschrieben, der Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 die in den 14A und 14B gezeigte Struktur, in welchem der Leuchtvorrichtungsbereich 62 in viele Leuchtvorrichtungen 12 mittels Aufteilungsrillen 123 aufgeteilt ist und der Boden der Aufteilungsrille 123 das Substrat 100 nicht erreicht.
  • Ein Verfahren zum Gestalten der Aufteilungsrille 123 wird nun beschrieben. Die Breite (offene Breite) W der Aufteilungsrille 123 wird auf der Basis des folgenden Ausdrucks 4 gestaltet, nämlich W ≅ 2T·tanω + 2L. Die Breite (offene Breite) V an der Stelle der Abstufung 125 wird durch den folgenden Ausdruck 3 dargestellt, nämlich V ≅ 2T·tan(ω). T stellt eine Dicke von der Abstufung 125 zum Substrat 100 dar. Danach Vergleichen einer minimalen herstellbaren Terrassenbreite Lmin = 5 μm mit einer Terrassenbreiten-Rechnungsfunktion f(j), welche man durch Experimente erhält, um zu verhindern, dass die Dichte des von der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ in die Nitrid-Halbleiterschicht 101 vom n-Typ fließenden Stroms zu groß wird, wird die größere zur Terrassenbreite L gemacht. In anderen Worten:
    Wenn Lmin < f(j), L = f(j) Ausdruck 1a Wenn f(j) ≤ Lmin, L = Lmin Ausdruck 1b.
  • Der offene Winkel θmax der Aufteilungsrille der Halbleitervorrichtung 12 wird zu 110 Grad bestimmt. Der Breitenbestimmungswinkel ω der Aufteilungsrille 123 beträgt die Hälfte des offenen Winkels θmax. ω = ½·θmax Ausdruck 2
  • Die Gesamtebreite W und die Breite V an der Stelle der Abstufung 125 werden aus dem obigen L und ω berechnet, als auch die Dicke T von der Abstufung 125 zum Substrat 100. V ≅ 2T·tan(ω) Ausdruck 3 W ≅ 2T·tan(ω) + 2L Ausdruck 4
  • Für den Fall der flachen Aufteilungsrille 123 beträgt die Tiefe D der Rille 0,7 bis 1 mal der Dicke T von der Abstufung 125 zum Substrat 100. Gemäß einem Experiment war annähernd 0,8 effektiv, wenn T = 6 μm betrug. D = T × (0,7 bis 1) Ausdruck 5
  • Wenn eine oder mehrere Abstufungen 126 vorhanden sind, wird 2L' zum obigen Ausdruck 4 hinzugefügt, wobei L' die Breite der zweiten Abstufung 126 darstellt. Wenn kein benachbarter Leuchtbereich und keine äußere Rille vorhanden sind, kann die Berechnung auf der Annahme durchgeführt werden, dass der benachbarte Leuchtbereich und die äußere Rille existieren. Die obigen Beziehungsausdrücke sind effektiv, wenn die dicke T von der Abstufung 125 zum Substrat ungefähr 2 bis 15 μm beträgt. Eine Modifikation ist für die anderen Fälle notwendig.
  • Ein Herstellungsverfahren der Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist gleich zu dem denjenigen der ersten Ausführungsform. Es ist jedoch notwendig, eine Photomaske mit einem Muster mit einer gewünschten Teilungszahl zu verwenden und ein Ätzen bei einer vorbestimmten Tiefe zu stoppen, welche das Saphirsubstrat 100 nicht erreicht, wenn die Aufteilungsrillen 123 mittels Trockenätzen geätzt werden. Wenn die Gesamtdicke der Nitrid-Halbleiterschicht 103 vom p-Typ und der Leuchtschicht 102 0,3 μm beträgt und wenn die Dicke der Nitrid-Halbleiterschicht vom n-Typ 5,7 μm beträgt und wenn die Gesamtdicke 6 μm beispielsweise beträgt, dann kann eine Tiefe von der Oberfläche der Halbleiterschicht 11 zur Abstufung 125 0,5 μm betragen und eine Dicke von der Abstufung 125 zum Boden der Aufteilungsrille 123 kann 4,4 μm betragen.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • In den ersten und zweiten Ausführungsformen wurde der Leuchtvorrichtungsbereich 62 des Leuchtvorrichtungsabschnitts 1 in 2 × 2, 3 × 3 oder mehr Leuchtvorrichtungen 12 unterteilt. In einer dritten Ausführungsform jedoch ist ein Leuchtvorrichtungsbereich nicht aufgeteilt und ist als einzelne Leuchtvorrichtung ausgeführt. 20A ist eine Schnittansicht der gesamten Vorrichtung, und die 20B und 20C sind Draufsichten auf einen Leuchtvorrichtungsabschnitt 1 und einen Trägersubstratabschnitt 10. Die Struktur einer Abstufung 125 und einer geneigten Endfläche der Vorrichtung ist die gleiche wie die der ersten und zweiten Ausführungsformen. Da die Abstufung 125 vorgesehen ist, kann eine ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ horizontales Ausbreitungslicht mit hoher Effizienz reflektieren, während ein Kurzschließen mit einer Leuchtschicht 102 verhindert wird. Es ist daher verglichen mit einer Vorrichtung ohne die Abstufung 125 möglich, die Intensität des von einer Ausstrahlungsoberfläche 100a ausgestrahlte Licht zu verstärken und elektrische Eigenschaften zu stabilisieren. Herstellungsprozesse sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, außer dass ein Muster einer Photomaske unterschiedlich ist.
  • In den obigen zweiten und dritten Ausführungsformen nimmt die Leuchtvorrichtung 12 die Form eines Rechtecks an, dessen Ecken orthogonal sind. Die Ekken können jedoch in Form eines Bogens mit einem Krümmungsradius R abge rundet sein, wie in 2A der ersten Ausführungsform gezeigt. Der Krümmungsradius R beträgt beispielsweise 0,03 bis 0,1 mal der Seitenlänge der unterteilten Leuchtvorrichtung 12. Wenn die Leuchtvorrichtung 12 ein Quadrat mit einer Größe von 0,0036 mm2 bis 0,09 mm2 ist, beträgt beispielsweise der geeignete Radius R = 0,03 (3 %) bis 0,1 (10 %) der Seitenlänge der Leuchtvorrichtung 12. Abrunden der Ecken der Leuchtvorrichtung, wie oben beschrieben, macht es möglich, einen spitzwinkligen Bereich von einer Oberfläche zu entfernen, in welcher die ohmsche Elektrode 104 vom n-Typ ausgebildet ist, wodurch sich eine Spannung nicht lokal konzentriert. Es ist daher möglich, den Effekt zu erreichen, dass Reißen und Delamination der Elektrode aufgrund der Wärmeausdehnung der Vorrichtung verhindert wird. Da darüberhinaus die Ecken der Leuchtvorrichtung 12 abgerundet sind, kann die Ausrichtungsmarkierung in dem Bereich (Kreuzung der Aufteilungsrillen) gebildet werden, welcher durch die vier Leuchtvorrichtungen 12 umgeben ist. Dadurch ist es möglich, die Präzision der Verbindungspositionen zwischen dem Leuchtvorrichtungsabschnitt und dem Trägersubstratabschnitt zu verbessern.
  • In den ersten und zweiten Ausführungsformen bedeckt der Schutzfilm 106 die ganze Vorrichtung. Ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem der Nitrid-Halbleiterschicht 11 ist als Schutzfilm 106 mit niedriger Benetzbarkeit geeignet. Dementsprechend ist es möglich, den Effekt zu erreichen, eine Lichtausstrahlung von einem Bereich zu unterdrücken, in welchem die Elektroden 104 und 105 nicht ausgebildet sind, und Licht in reflektiertes oder Ausbreitungslicht umzuwandeln. Falls beispielsweise ein poröser SiO2-Film als erster Schutzfilm mit niedriger Benetzbarkeit ausgebildet ist, und ein engkörniger SiO2-Film als ein zweiter Schutzfilm mit niedriger Benetzbarkeit ausgebildet ist, werden Mikrohohlräume in einer Grenzfläche gebildet, so dass der Brechungsindex ungefähr der gleiche wie der von Luft wird.
  • Da die Aufteilungsrillen 12 und dergleichen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen die Form des Buchstabens V haben, ist es möglich, die Aufteilungsrillen 113 mit den ohmschen Elektroden 104 vom n-Typ und dem Schutz film 106 ohne Problem zu bedecken, falls eine abgestufte Verdampfungsvorrichtung nicht verwendet wird.
  • Die Nitrid-Halbleiterschicht 11 mit einer Wellenlänge von 460 nm wird in den ersten bis dritten Ausführungsformen verwendet. Die Struktur einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf eine Halbleiterschicht mit verschiedenen Wellenlängen von ultraviolettem Licht zu infrarotem Licht anwendbar. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere effektiv für eine Halbleiterschicht, welche Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm bis hin zum infrarotem Licht ausstrahlt, wodurch eine hohe Reflektivität in Bezug auf das in der ohmschen Elektrode 104 vom n-Typ verwendete Ag erreicht wird.
  • Während beschrieben worden ist, was zur Zeit als die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angesehen wird, ist es so zu verstehen, das verschiedene Modifikationen daran durchgeführt werden können, und es ist beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche alle solche Modifikationen abdecken, welche in den Bereich der Erfindung fallen.

Claims (33)

  1. Halbleiter-Leuchtvorrichtung, umfassend: ein Substrat (100); und eine Halbleiterschicht (11), die zumindest auf einem Teil einer Oberfläche des Substrats (100) aufgebracht ist, wobei die Halbleiterschicht (11) umfasst: eine Halbleiterschicht (101) von einem ersten Leitungstyp; eine Leuchtschicht (102); eine Halbleiterschicht (103) von einem zweiten Leitungstyps; und erste und zweite Elektroden (104, 105), die so angebracht sind, dass sie einen Kontakt mit der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp bzw. mit der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp herstellen, wobei die Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp, die Leuchtschicht (102) und die Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats (100) aus aufgeschichtet sind, wobei das Substrat (100) durchsichtig ist, um so Ausstrahlungslicht von der Leuchtschicht (102) durchzulassen, und wobei eine Endfläche der Halbleiterschicht (11) eine erste Abstufung (125) umfasst, die in einer Endfläche der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp parallel zur Oberfläche des Substrats (100) vorgesehen ist, sowie einen geneigten Endflächenbereich, der näher an dem Substrat (100) vorgesehen ist als die erste Abstufung (125), und wobei der geneigte Endflächenbereich bezüglich der Oberfläche des Substrats (100) geneigt ist, wobei die erste Elektrode (104), die in dem geneigten Endflächenbereich anggebracht ist, reflektierend ist, und die erste Elektrode (104) Licht reflektiert, das von der Leuchtschicht (102) zum Substrat (100) ausgestrahlt wird.
  2. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (105) auf der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp aufgebracht ist, und die erste Abstufung (125) in einem Bereich innerhalb von 5 Grad bezüglich einer Linie aufgebracht ist, die durch eine Mitte der Leuchtschicht (102) in der Dickenrichtung im Querschnitt sowie parallel zum Substrat (100) von einem Punkt als einer Mitte der Seite der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp läuft, wobei der Punkt ein Schnittpunkt der durch die Mitte der Leuchtschicht (102) in Dickenrichtung im Querschnitt sowie parallel zum Substrat (100) laufenden Linie mit einer sich vom Ende der zweiten Elektrode (105) erstreckenden Linie ist, die senkrecht zum Substrat (100) ist.
  3. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Abstufung (125) in einem Bereich innerhalb von 0,3 μm in Dickenrichtung von der Leuchtschicht (102) angebracht ist.
  4. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Elektrode (104) so angebracht ist, dass sie eine Fläche von der Nachbarschaft einer Grenze zwischen der ersten Abstufung (125) und dem geneigten Endflächenbereich zu dem gesamten Endflächenbereich bedeckt.
  5. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Breite der ersten Abstufung (125) in einer zum Substrat (100) parallelen Richtung 5 μm oder mehr beträgt.
  6. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Neigungswinkel des geneigten Endflächenbereichs zwischen 35 Grad und 50 Grad in Bezug auf die Oberfläche des Substrats (100) festgesetzt wird.
  7. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens eine zweite Abstufung (126), welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrate ist, ebenfalls in dem geneigten Endflächenbereich zwischen der ersten Abstufung (125) und dem Substrat (100) eingebracht ist.
  8. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp eine Schicht (101c) mit einer hohen Störstellen-Konzentration ist; und mindestens eine der zweiten Abstufungen (126) an einer Stelle der Schicht (101c) mit der Störstellen-Konzentration angebracht ist.
  9. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Endfläche der Halbleiterschicht (11) in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung (125) annähernd vertikal zur Oberfläche des Substrats (100) ist.
  10. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Endfläche der Halbleiterschicht (11) in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung (125) bezüglich der Oberfläche des Substrats (100) geneigt ist.
  11. Halbleiter-Leuchtvorrichtung, umfassend: ein Substrat (100); und eine Halbleiterschicht (11), die zumindest auf einem Teil einer Oberfläche des Substrats (100) aufgebracht ist, wobei die Halbleiterschicht (11) umfasst: eine Halbleiterschicht (101) von einem ersten Leitungstyp; eine Leuchtschicht (102); eine Halbleiterschicht (103) von einem zweiten Leitungstyps; und erste und zweite Elektroden (104, 105), die so angebracht sind, dass sie einen Kontakt mit der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp bzw. mit der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp herstellen, wobei die Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp, die Leuchtschicht (102) und die Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp in dieser Reihenfolge von der Seite des Substrats (100) aus aufgeschichtet sind, und wobei das Substrat (100) durchsichtig ist, um so Ausstrahlungslicht von der Leuchtschicht (102) durchzulassen, und wobei die Halbleiterschicht (11) durch eine Aufteilungsrille (122) in eine Vielzahl von Aufteilungsbereichen aufgeteilt ist, wobei eine Endfläche der Aufteilungsrille (122) eine Endfläche der Halbleiterschicht (11) bildet, und wobei eine Endfläche der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp einen geneigten Endflächenbereich umfasst, wobei der geneigte Endflächenbereich geneigt ist, um so von der Leuchtschicht (102) zum Substrat (100) ausgestrahltes Licht zu reflektieren, und wobei die in dem geneigten Endbereich eingebrachte erste Elektrode (104) reflektierend ist, und wobei die Endfläche der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp mit einer ersten Abstufung (125) parallel zur Oberfläche des Substrats (100) ausgestattet ist und der geneigte Endflächenbereich näher am Substrat (100) angebracht ist als die erste Abstufung (125).
  12. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: die zweite Elektrode (105) auf der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp aufgebracht ist; und die erste Abstufung (125) in einem Bereich innerhalb von 5 Grad bezüglich einer Linie aufgebracht ist, die durch eine Mitte der Leuchtschicht (102) in der Dickenrichtung im Querschnitt sowie parallel zum Substrat (100) von einem Punkt als einer Mitte der Seite der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp läuft, wobei der Punkt ein Schnittpunkt der durch die Mitte der Leuchtschicht (102) in Dickenrichtung im Querschnitt sowie parallel zum Substrat (100) laufenden Linie mit einer sich vom Ende der zweiten Elektrode (105) erstreckenden Linie ist, die senkrecht zum Substrat (100) ist.
  13. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die erste Abstufung (125) in einem Bereich innerhalb von 0,3 μm in Dickenrichtung von der Leuchtschicht (102) angebracht ist.
  14. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Elektrode (104) so angebracht ist, dass sie eine Fläche von der Nachbarschaft einer Grenze zwischen der ersten Abstufung (125) und dem geneigten Endflächenbereich zu dem gesamten Endflächenbereich bedeckt.
  15. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine Breite der ersten Abstufung (125) in einer zum Substrat (100) parallelen Richtung 5 μm oder mehr beträgt.
  16. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei ein Neigungswinkel des geneigten Endflächenbereichs zwischen 35 Grad und 50 Grad in Bezug auf die Oberfläche des Substrats (100) festgesetzt wird.
  17. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei mindestens eine zweite Abstufung (126), welche annähernd parallel zur Oberfläche des Substrate ist, ebenfalls in dem geneigten Endflächenbereich zwischen der ersten Abstufung (125) und dem Substrat (100) eingebracht ist.
  18. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 17, wobei: die Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp eine Schicht (101c) mit einer hohen Störstellen-Konzentration ist; und mindestens eine der zweiten Abstufungen (126) an einer Stelle der Schicht (101c) mit der Störstellen-Konzentration angebracht ist.
  19. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Endfläche der Halbleiterschicht (11) in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung (125) annähernd vertikal zur Oberfläche des Substrats (100) ist.
  20. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Endfläche der Halbleiterschicht (11) in einem Bereich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (103) vom zweiten Leitungstyp zur ersten Abstufung (125) bezüglich der Oberfläche des Substrats (100) geneigt ist.
  21. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Aufteilungsrille eine solche Tiefe hat, dass sie das Substrat (100) erreicht; und der geneigte Endflächenbereich in der Seitenfläche der Aufteilungsrille (122) von der ersten Abstufung (125) zur oberen Fläche des Substrats (100) vorgesehen ist.
  22. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Aufteilungsrille eine solche Tiefe hat, dass sie das Substrat (100) erreicht; und der geneigte Endflächenbereich in der Seitenfläche der Aufteilungsrille (122) von der ersten Abstufung (125), die in der Seitenfläche der Aufteilungsrille (122) angebracht ist, zu einem Boden der Aufteilungsrille (122) vorgesehen ist.
  23. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Tiefe der Aufteilungsrille (122) 70% oder mehr eines Abstandes von der ersten Abstufung (125) zum Substrat (100) beträgt.
  24. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, wobei eine Ecke des durch die Aufteilungsrille (122) aufgeteilten Aufteilungsbereichs abgerundet ist.
  25. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Krümmungsradius der abgerundeten Ecke 0,03 bis 0,1 mal der Länge der kürzeren Seite des Aufteilungsbereichs beträgt.
  26. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 25, wobei ein Bereich mit einer vorgegebenen Form in einem Schnittpunktsbereich der Teilungsrillen (122) vorgesehen ist, wo die erste Elektrode (104) nicht angebracht ist.
  27. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 26, wobei eine Größe eines durch die Teilungsrillen (122) unterteilten Aufteilungsbereichs 0,0036 mm2 bis 0,09 mm2 beträgt.
  28. Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 27, wobei der geneigte Endflächenbereich der Halbleiterschicht (101) vom ersten Leitungstyp zwei oder mehr unterschiedliche Neigungswinkel hat.
  29. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung, umfassend: einen ersten Schritt eines Auftragens eines positiven Fotolacks auf eine Halbleiterschicht (11), um eine Fotolackschicht (130) zu bilden, was es einer Fotomas ke mit einem vorbestimmten Muster erlaubt, in engen Kontakt mit der Fotolackschicht (130) zu treten, und Durchführen von Belichtung und Entwicklung; einen zweiten Schritt des Unterwerfens der entwickelten Fotolackschicht (130) einer Wärmebehandlung unter einer vorbestimmten Bedingung, um die obere Fläche der Fotolackschicht (130) zu schrumpfen, dadurch Bilden der Fotolackschicht (130) mit einer geneigten Endfläche mit einem vorbestimmten Winkel; und einen dritten Schritt eines Unterwerfens der Halbleiterschicht (11) einem Trokkenätzen unter Verwendung der Fotolackschicht (130) mit der geneigten Endfläche als eine Ätzmaske, um einen konkaven Abschnitt eines Endbereichs zu bilden, welcher mit einem vorbestimmten Winkel geneigt ist.
  30. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 29, wobei eine Wärmebehandlung in einem vorbestimmten Zustand nach der Belichtung aus dem ersten Schritt durchgeführt wird, um einen unteren Teil der Fotolackschicht (130) in einem unbelichteten Teil der Halbleiterschicht (11) zu befestigen.
  31. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, wobei das Trockenätzen in dem dritten Schritt mehrfach durchgeführt wird.
  32. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, wobei das Trockenätzen mehrfach unter wechselnden Bedingungen in dem dritten Schritt durchgeführt wird, um einen konkaven Abschnitt des Neigungswinkels zu bilden, welcher sich mit einer Tiefe ändert.
  33. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, einschließlich eines Verfahrens zum Herstellen des geneigten Endbereichs der Halbleiterschicht (11), wobei das Verfahren zum Herstellen des geneigten Endbereichs der Halbleiterschicht (11) umfasst: einen ersten Schritt eines Auftragens eines positiven Fotolacks auf eine Halbleiterschicht (11), um eine Fotolackschicht (130) zu bilden, was es einer Fotomas ke mit einem vorbestimmten Muster erlaubt, in engen Kontakt mit der Fotolackschicht (130) zu treten, und Durchführen von Belichtung und Entwicklung; einen zweiten Schritt des Unterwerfens der entwickelten Fotolackschicht (130) einer Wärmebehandlung unter einer vorbestimmten Bedingung, um die obere Fläche der Fotolackschicht (130) zu schrumpfen, dadurch Bilden der Fotolackschicht (130) mit einer geneigten Endfläche mit einem vorbestimmten Winkel; und einen dritten Schritt eines Unterwerfens der Halbleiterschicht (11) einem Trokkenätzen unter Verwendung der Fotolackschicht (130) mit der geneigten Endfläche als eine Ätzmaske, um einen konkaven Abschnitt eines Endbereichs zu bilden, welcher mit einem vorbestimmten Winkel geneigt ist.
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