DE19905526A1

DE19905526A1 - LED-Herstellverfahren

Info

Publication number: DE19905526A1
Application number: DE19905526A
Authority: DE
Inventors: Takahisa Kurahasi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: DE19905526C2; TW456056B; KR100315140B1; US6165809A; JP3653384B2; JPH11233820A; KR19990072502A; CN1126182C; CN1231519A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von LEDs (Lichtemissionsdioden) die zur Anzeige, Beleuchtung oder dergleichen verwendet werden.

Derzeit werden LEDs in weitem Umfang für optische Kommunika tion, Informationsanzeigetafeln usw. verwendet. Es ist wich tig, daß für diese Zwecke angewandte LEDs hohe Leuchtstärke aufweisen. Die Leuchtstärke oder der Wirkungsgrad einer LED hängt vom internen Quantenwirkungsgrad und vom Abstrahlungs wirkungsgrad ab. Von diesen Größen ist der Abstrahlungswir kungsgrad stark durch die Elementkonstruktion beeinflußt. Um den Abstrahlungswirkungsgrad zu verbessern, wird unmit telbar unter einem Bondfleck im Hinblick auf ein Unterdrücken nicht wirksamen Emissionslichts, das wegen Ausblendung durch den Bondfleck nicht nach außen dringen kann, oder im Hinblick auf eine Verringerung von Emissionslicht, das an der Oberfläche der LED totalreflektiert wird, eine Strom sperrschicht hergestellt.

Eine bekannte LED, die so konzipiert ist, daß sie das oben genannte unwirksame Emissionslicht unterdrückt, hat die in Fig. 15 dargestellte Konstruktion. Diese LED wird dadurch hergestellt, daß eine n-Schicht 62, eine Lichtemissions schicht 63, eine p-Schicht 64, p-Stromverteilungsschichten 65 und 66 sowie eine Elektrode 68 auf einer Vorderseite ei nes n-GaAs-Halbleitersubstrats 61 aufgestapelt werden, wäh rend eine andere Elektrode 67 auf der Rückseite des Sub strats 61 angebracht wird. Ferner wird eine n-Stromsperr schicht 69 in der p-Stromverteilungsschicht 66 unmittelbar unter der Frontelektrode 68 hergestellt. Diese n-Stromsperr schicht 69 erschwert es, daß ein Strom unmittelbar unter die Frontelektrode 68 fließt, um dadurch die Erzeugung un wirksamen Emissionslichts zu unterdrücken, das durch die Frontelektrode 68 am Austreten gehindert ist.

Andererseits verwendet ein bekanntes Verfahren zum Verrin gern von totalreflektiertem Emissionslicht eine Technik des Aufrauhens der Oberfläche der LED oder des Herstellens eines mesaförmigen Teils auf der Oberfläche der LED, damit Licht nur von unmittelbar dem mesaförmigen Teil emittiert werden kann. Beispiele von LEDs, die mit einem derartigen mesaför migen Teil hergestellt sind, sind in den Fig. 16 und 17 dar gestellt. Die in Fig. 16 dargestellte LED besteht aus einer n-Schicht 71, einer Lichtemissionsschicht 72, einer p- Schicht 73, einer p-Stromverteilungsschicht 74, einer n- Stromsperrschicht 75, einer mesaförmigen p-Mantelschicht 76, einer p-Kontaktschicht 77, einer Frontelektrode 78 und einer Rückelektrode 79, die auf einem n-GaAs-Halbleitersubstrat 70 hergestellt sind. Die n-Stromsperrschicht 75 dient dazu, die Emission von Licht auf einen Teil unmittelbar unter der p- Mantelschicht 76 zu begrenzen, um dadurch den Abstrahlungs wirkungsgrad zu verbessern.

Hinsichtlich der LED von Fig. 17 sind dieselben Komponenten wie die bei der LED von Fig. 16 mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und für sie folgt keine Beschreibung. Ähn lich wie bei der LED von Fig. 16 unterdrückt diese LED das unwirksame Emissionslicht unter der Frontelektrode 78 durch Begrenzen der Lichtemission auf einen Teil unmittelbar unter der mesaförmigen p-Mantelschicht 76, wie durch die Strom sperrschicht 75 gebildet, wobei die Elektrode 78 auf der Stromsperrschicht 77 an einer Position ausgebildet ist, an der die mesaförmige p-Mantelschicht 76 nicht existiert.

Bei der LED von Fig. 15 besteht das Problem, daß Totalre flexion des Emissionslichts nicht unterdrückt ist. Ferner erscheint dann, wenn ein Substrat mit schräger Oberfläche als Halbleitersubstrat 61 verwendet wird, wobei angenommen ist, daß die Stromverteilungsschicht 76 aus einem Al_xGa_yIn_1-x-yP(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1)-Film besteht, eine die Stromsperrschicht 69 widerspiegelnde Form aufgrund der langsamen Wachstumsrate auf einer (100)-Ebene des Kristalls an einer versetzten Position auf einer Fläche des Films. Wenn nun angenommen wird, daß der Neigungswinkel des Halb leitersubstrats 61 den Wert Θ hat und daß die Dicke der Stromverteilungsschicht 66 den Wert d hat, wird der Wert der Verschiebung d/tanΘ. Daher kann, wenn die Stromverteilungs schicht 6 dick ausgebildet ist, die Verschiebung der oberen Elektrode 68 gegenüber der Stromsperrschicht 69 nicht ver nachlässigt werden, und es ergibt sich verringerter Abstrah lungswirkungsgrad. Wenn z. B. die Oberfläche des Halbleiter substrats 61 unter einem Winkel von 15° in der [011]-Rich tung in Bezug auf die (100)-Ebene geneigt ist und die Dicke der Stromverteilungsschicht 66 7 µm beträgt, hat die Positi onsdifferenz zwischen der Stromsperrschicht 69 und der Elek trode 68 den Wert von 26 µm. Daher entspricht, wenn die Tat sache berücksichtigt wird, daß die Größe der Elektrode 68 normalerweise 100 µm ø bis 120 µm ø beträgt, die Positions differenz zwischen der Stromsperrschicht 69 und der Elektro de 68 ungefähr einem Viertel der Größe der Elektrode 68.

Bei der in Fig. 16 dargestellten LED hat die p-Mantelschicht (Stromverteilungsschicht) 76 Mesaform. Daher ist Totalrefle xion des Emissionslichts an der Oberfläche unterdrückt, wo hingegen kein Unterdrücken der nicht wirksamen Emission un ter der Frontelektrode 78 erzielt wird. Ferner müssen das Ätzen der Stromsperrschicht 75 und das Ätzen der p-Mantel schicht 76 zum Herstellen der Mesaform gesondert ausgeführt werden. So ist der Herstellprozeß kompliziert.

Bei der in Fig. 17 dargestellten Lichtemissionsdiode sind sowohl Totalreflexion des Emissionslichts als auch nicht wirksames Emissionslicht unter der Frontelektrode 78 unter drückt. Jedoch müssen ähnlich wie bei der LED von Fig. 16 das Ätzen der Stromsperrschicht 75 und das Ätzen der p-Man telschicht 76 zum Ausbilden der Mesaform gesondert ausge führt werden, was zu einem komplizierten Herstellprozeß führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Ver fahren zum Herstellen einer LED zu schaffen, durch das so wohl Totalreflexion von Emissionslicht als auch nicht wirk same Emission unter der Frontelektrode unterdrückt werden können.

Diese Aufgabe ist durch die LED gemäß dem beigefügten An spruch 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen LED-Herstellverfahren kann eine Elektrode, nämlich die Frontelektrode, an einer geeigneten Position unmittelbar über der Stromsperrschicht selbst dann hergestellt werden, wenn die Oberseite des Halbleitersub strats gegenüber der (100)-Ebene geneigt ist, so daß die Funktion der Stromsperrschicht, nicht wirksames Emissions licht unmittelbar zu unterdrücken, stabil erhalten werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist das zweite Aus richtungsmuster mit dem geformten Teil der Stromverteilungs schicht, der die Form des ersten Ausrichtungsmusters wider spiegelt, dafür gesorgt, daß das eine Elektrodenmuster oder die mehreren des Elektrodenherstellmusters unmittelbar über dem zugehörigen Stromsperrteil positioniert sind.

Im Ergebnis kann die Frontelektrode korrekt an geeigneter Position über dem Stromsperrteil selbst dann hergestellt werden, wenn die Oberseite des Halbleitersubstrats in Bezug auf die (100)-Ebene geneigt ist.

Bei einer Ausführungsform ist lediglich das Ende der einen oder jeder Elektrode mit dem Ende des entsprechenden Strom sperrteils ausgerichtet, wodurch verhindert werden kann, daß das Bild einer oder jeder Elektrode, wie sie an der verbliebenen Stromsperrschicht vorsteht, über den entspre chenden Stromsperrteil überstehen kann. Daher können durch diese Ausführungsform auf einfache Weise eine oder mehrere Elektroden unmittelbar über der Stromsperrschicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Auch ist es nicht erforder lich, ein Muster anzubringen, das ausschließlich als Aus richtungsmuster verwendet wird, wodurch die Ausbeute verbes sert werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 werden die Entfer nungsspurteile in der Stromverteilungsschicht so herge stellt, daß sie um d/tanΘ gegen die tatsächlich entfernten Teile der Stromsperrschicht verschoben sind. Bei dieser Aus führungsform werden dank einer solchen Einstellung, daß die Verschiebung d/tanΘ ungefähr das (natürliche Zahl n-1/2)fache der Schrittweite A, z. B. A/2, wird, die Entfernungs spurteile unmittelbar über den Stromsperrteilen position iert, und die Elektroden werden auf den jeweiligen Entfer nungsspurteilen hergestellt. Durch diese Anordnung kann, obwohl kein Ausrichtungsmuster existiert, lediglich durch Herstellen der Frontelektroden auf den jeweiligen Entfer nungsspurteilen, verhindert werden, daß das Projektionsbild jeder Frontelektrode auf dem entsprechenden Stromsperrteil über diesen übersteht. Daher ermöglicht es diese Ausfüh rungsform, die Elektroden auf einfache Weise mit hoher Ge nauigkeit an Positionen unmittelbar über den Stromsperrtei len herzustellen, um dadurch das nicht wirksame Emissions licht unmittelbar unter den Elektroden zu unterdrücken. Auch ist es möglich, das Erfordernis zu lindern, gesonderte Aus richtungsmuster anzubringen, wodurch die Ausbeute verbessert werden kann.

Ferner werden gemäß dieser Ausführungsform in der Stromver teilungsschicht mesaförmige Teile an Positionen über den je weiligen entfernten Teilen der Stromsperrschicht herge stellt, oder Lichtemissionsteile der Diode. Diese mesaförmi gen Teile sind zwischen benachbarten Entfernungsspurteilen gebildet, die die Form der jeweiligen entfernten Teile der Stromsperrschicht widerspiegeln. Es ist ersichtlich, daß bei der vorliegenden Ausführungsform die mesaförmigen Teile ohne Ätzen der Stromverteilungsschicht, sondern nur durch Ätzen der Stromsperrschicht hergestellt werden. Daher ist es möglich, das an der Oberfläche der Stromverteilungsschicht totalreflektierte Emissionslicht zu verringern, ohne daß hierzu ein komplizierter Herstellprozeß erforderlich wäre.

Wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren ein GaAs-Substrat als Halbleitersubstrat verwendet wird, können für die Lichtemis sionsschicht leicht solche Materialien verwendet werden, die gittermäßig zu diesem Substrat passen.

Wenn die Lichtemissionsschicht gemäß Anspruch 7 aufgebaut ist, werden LEDs von Rot bis Grün mit hohem Wirkungsgrad er halten.

Wenn das Halbleitersubstrat gemäß Anspruch 8 ausgerichtet ist, zeigen LEDs aus Al_xGa_yIn_1-x-yP(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hohen Emissionswirkungsgrad.

Wenn die Stromverteilungsschicht gemäß Anspruch 10 herge stellt wird, wird eine LED mit hoher Feuchtigkeitsbeständig keit und niedrigem elektrischem Widerstand erhalten.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Be schreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Ver anschaulichung dienen und demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend sind, vollständiger zu verstehen sein.

Fig. 1A ist eine Draufsicht einer LED, die durch ein LED-Her stellverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde;

Fig. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 1A;

Fig. 2A ist eine Draufsicht der LED während der ersten Hälf te des Herstellprozesses des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 2A;

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausrichtungsmuster, das beim ersten Ausführungsbeispiel zu verwenden ist;

Fig. 4A ist eine Draufsicht der LED während der zweiten Hälfte des Herstellprozesses des ersten Ausführungsbei spiels;

Fig. 4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 4A;

Fig. 5A ist eine Draufsicht der LED im Endstadium des Her stellprozesses des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 5A;

Fig. 6A ist eine Draufsicht eines beim ersten Ausführungs beispiel verwendeten Stromsperrschicht-Entfernungsmusters;

Fig. 6B ist eine Draufsicht eines beim ersten Ausführungs beispiels verwendeten Frontelektrode-Herstellmusters;

Fig. 7A ist eine Draufsicht einer LED, die durch ein LED- Herstellverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde;

Fig. 7B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 7A;

Fig. 8A ist eine Draufsicht der LED während der ersten Hälf te des Herstellprozesses des zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 8B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 8A;

Fig. 9A ist eine Draufsicht der LED während der zweiten Hälfte des Herstellprozesses des zweiten Ausführungsbei spiels;

Fig. 9B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 9A;

Fig. 10A ist eine Draufsicht der LED im Endstadium des Her stellprozesses des zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 10B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 10A;

Fig. 11A ist eine Draufsicht einer LED, die durch ein LED-Her stellverfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurde;

Fig. 11B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 11A;

Fig. 12A ist eine Draufsicht der LED während der ersten Hälfte des Herstellprozesses des dritten Ausführungsbei spiels;

Fig. 12B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 12A;

Fig. 13A ist eine Draufsicht der LED während der zweiten Hälfte des Herstellprozesses des dritten Ausführungsbei spiels;

Fig. 13B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 13A;

Fig. 14A ist eine Draufsicht der LED im Endstadium des Her stellprozesses des dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 14B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-Y in Fig. 14A; und

Fig. 15-17 sind Schnittansichten bekannter LEDs.

Erstes Ausführungsbeispiel

Die durch die Fig. 1A und 1B veranschaulichte LED ist vom AlGaInP-Typ.

Der Herstellprozeß für diese LED gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2A-6B beschrieben. Wie es in Fig. 2B dargestellt ist, die einen Teil eines Wafers zeigt, wird eine n-GaAs-Pufferschicht 2 durch ein MOCVD-Verfahren mit einer Dicke von 1 µm auf einem n-GaAs-Substrat 1 hergestellt. Die Oberfläche des Substrats ist unter einem Winkel von 15° (Θ = 15°) in Bezug auf die (100)-Ebene in der Richtung [011]-Ebene geneigt. Als Nächs tes werden durch das MOCVD-Verfahren aufeinanderfolgend eine DBR(Distributed Bragg Reflector)-Schicht 3 aus zehn Paaren eines n-Al_0,5In_0,5P-Films und eines n-(Al_0,4Ga_0,6)_0,5In_0,5P-Films, eine erste Mantelschicht 4 aus Al_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 1 µm, eine aktive Schicht aus (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 0,5 µm, eine zwei te Mantelschicht 6 aus p-Al_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 1 µm, eine Zwischenschicht 7 aus p-AlGaInP mit einer Dicke von 0,1 µm, eine erste Stromverteilungsschicht 8 aus p-GaP mit einer Dicke von 1 µm und eine n-GaP-Stromsperrschicht 9 mit einer Dicke von 0,3 µm hergestellt.

Die erste Mantelschicht 4, die aktive Schicht 5 und die zweite Mantelschicht 6 bilden eine Lichtemissionsschicht, wie sie im Anspruch 1 genannt ist. Abhängig von den ge wünschten Eigenschaften des Bauteils ist es möglich, die Lichtemissionsschicht unmittelbar auf dem Substrat 1 herzu stellen, ohne daß die Schichten 2 und 3 hergestellt werden. Ferner ist es auch möglich, die Zwischenschicht 7 und die erste Stromverteilungsschicht 8 wegzulassen und die Strom sperrschicht 9 unmittelbar auf der Lichtemissionsschicht herzustellen.

Anschließend wird die n-GaP-Stromsperrschicht 9 mit Ausnahme eines kreisförmigen Stromsperrteils 9A mit einem Durchmesser von 140 µm durch Ätzen bis zur ersten p-GaP-Stromvertei lungsschicht 8 entfernt, was durch Photolithographie und un ter Verwendung eines Ätzmittels aus Schwefelsäure/Wasser stoffperoxid erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, daß zu sätzlich zum Stromsperrteil 9A in diesem Ätzstadium ein kreuzförmiger erster Ausrichtungsteil 91, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, an einer anderen Position auf dem Wafer verbleibt.

Fig. 6A zeigt ein Entfernungsmuster 101 zum Ätzen der Strom sperrschicht 9. Dieses Entfernungsmuster 101 verfügt über ein kreuzförmiges erstes Ausrichtungsmuster 102 sowie kreis förmige Muster 103, die so angeordnet sind, daß sie das erste Ausrichtungsmuster 102 umgeben. Eines der kreisförmi gen Muster 103 entspricht dem dargestellten Stromsperrteil 9A, während das kreuzförmige Muster 102 dem ersten Ausrich tungsteil 21 entspricht.

Als Nächstes wird, wie es in den Fig. 4A und 4B dargestellt ist, eine zweite p-GaP-Stromverteilungsschicht 10 mit einer Dicke von 7 µm auf der verbliebenen n-GaP-Stromsperrschicht 9 und der freigelegten ersten p-GaP-Stromverteilungsschicht 8 hergestellt. Die Verteilungsschicht 10 verfügt über einen geformten Oberflächenteil 10A, der so hochsteht, daß sie die Form des Stromsperrteils 9A widerspiegelt. Auch verfügt die Verteilungsschicht 10 über einen anderen geformten Ober flächenteil (nicht dargestellt), der so hochsteht, daß er die Form des ersten Ausrichtungsteils 91 widerspiegelt.

Anschließend wird, wie es in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, AuBe/Au auf der zweiten p-GaP-Stromverteilungsschicht 10 abgeschieden. Dann wird dieser AuBe/Au-Film mittels Pho tolithographie mit einem Au-Ätzmittel geätzt, um eine Front elektrode 11a mit einem Durchmesser von 110 µm herzustellen.

Fig. 6B zeigt ein Elektrodenherstell-Photomaskenmuster 201, das in diesem Ätzstadium zu verwenden ist. Dieses Photomas kenmuster 201 verfügt über kreisförmige Elektrodenmuster 202, die entsprechend den acht kreisförmigen Mustern 103 des in Fig. 6A dargestellten Entfernungsmusters 101 positioniert sind, sowie über ein zweites Ausrichtungsmuster 203. Dieses zweite Ausrichtungsmuster 203 verfügt über Kreuzform, ähnlich wie das erste Ausrichtungsmuster 102, jedoch ist es um 26 µm (≈ 7 µm/tan 15°) gegenüber der Position des ersten Ausrichtungsmusters 102 für die kreisförmigen Muster 103 verschoben. Die Richtung, in der das zweite Ausrichtungsmus ter 203 verschoben wird, entspricht einer Richtung (D1 in Fig. 5B), die unter einem Winkel Θ = 15° in Bezug auf die Richtung [011] so gedreht ist, daß sie parallel zum GaAs-Substrat 1 verläuft. Die Richtung [011] ist die Richtung eines Vektors rechtwinklig zu einem Vektor [100], der zum Normalenvektor des Substrats geneigt ist.

Dann wird mit diesem zweiten Ausrichtungsmuster 203, das zum geformten Oberflächenteil (nicht dargestellt) der Vertei lungsschicht 10, der die Form des ersten Ausrichtungsteils 91 widerspiegelt, der oben genannte Ätzvorgang ausgeführt, wodurch die Frontelektrode 11a unmittelbar über dem Strom sperrteil 9A hergestellt wird.

Anschließend wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, und die Frontelektrode 11a wird zu einer p-Elektrode 11 mit Ohm'schem Kontakt. Dann wird die Rückseite des GaAsSubstrats 1 bis in eine Tiefe von ungefähr 280 µm abgearbeitet und mit einem AuBe/Au-Film belegt. Dann wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, damit eine n-Elektrode 12 mit Ohm'schem Kontakt ausgebildet wird.

Gemäß dem Herstellprozeß dieses Ausführungsbeispiels ist, wie es in Fig. 5B dargestellt ist, die Frontelektrode 11 (11a) an einer Position ausgebildet, die gegenüber dem ge formten Oberflächenteil 10a der Stromverteilungsschicht 10 in einer Richtung F1 entgegengesetzt zu einer Richtung E1 verschoben ist, in der der geformte Oberflächenteil 10A, der die Form des Stromsperrteils 9A widerspiegelt, gegen diesen Stromsperrteil 9A verschoben ist. Die Verschiebung in der Gegenrichtung F1 entspricht ungefähr der Verschiebung H1 des geformten Oberflächenteils 10A in der Richtung E1.

Daher kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Frontelek trode 11 mit hoher Genauigkeit unmittelbar über dem Strom sperrteil 9A hergestellt werden. Dadurch kann der Strom sperrteil 9A seine Funktion sicher erfüllen, nämlich nicht wirksames Emissionslicht unter der Frontelektrode 11 zu un terdrücken.

Es wurden 10 Lose von durch das Herstellverfahren dieses Ausführungsbeispiels hergestellten LEDs einer Stichprobenun tersuchung unterzogen, und das Ergebnis zeigte eine Verbes serung des Mittelwerts der Leuchtstärke bei 100 Chips (10 Chips pro Los) auf 90 mcd im Gegensatz zur Leuchtstärke von 80 mcd solcher LEDs, die durch ein bekanntes Herstellverfah ren hergestellt wurden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Auch die durch das zweite Ausführungsbeispiel hergestellte LED ist vom AlGaInP-Typ.

Der LED-Herstellprozeß des zweiten Ausführungsbeispiels wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8A-10B beschrieben, die einen Teil eines Wafers zeigen. Wie es in Fig. 8B darge stellt ist, wird eine n-GaAs-Pufferschicht 22 durch das MOCVD-Verfahren mit einer Dicke von 1 µm auf einem n-GaAs- Substrat 21 hergestellt. Das Substrat 21 ist unter einem Winkel Θ = 15° in Bezug auf die (100)-Ebene in der Richtung [011] geneigt. Als Nächstes werden durch das MOCVD-Verfahren aufeinanderfolgend eine DBR-Schicht 23, die aus zehn Paaren eines n-Al_0,5In_0,5P-Films und eines n-(Al_0,4Ga_0,6)_0,5In_0,5P- Films besteht, eine erste n-Al_0,5In_0,5P-Mantelschicht 24 mit einer Dicke von 1 µm, eine aktive Schicht 25 aus p-(Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 0,5 µm, eine zwei te p-Al_0,5In_0,5P-Mantelschicht 26 mit einer Dicke von 1 µm, eine p-AlGaInP Zwischenschicht 27 mit einer Dicke von 0,15 µm, eine erste p-GaP-Stromverteilungsschicht 28 mit einer Dicke von 1 µm und eine n-GaP-Stromsperrschicht 29 mit einer Dicke von 0,3 µm hergestellt. Die erste Mantelschicht 24, die aktive Schicht 25 und die zweite Mantelschicht 26 bilden eine Lichtemissionsschicht. Anschließend wird die n- GaP-Stromsperrschicht 29 mit Ausnahme eines quadratischen Bereichs 29A von 140 µm × 140 µm entfernt, wie es deutlich in Fig. 8A dargestellt ist, was durch Abätzen bis zur ersten p-GaP-Stromverteilungsschicht 28 mittels Photolithographie und unter Verwendung eines Ätzmittels aus Schwefelsäure/Was serstoffperoxid erfolgt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die oben hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Modifizierungen auch beim zweiten Ausführungsbeispiel anwendbar sind.

Als Nächstes wird, wie es in den Fig. 9A und 9B dargestellt ist, eine zweite p-GaP-Stromverteilungsschicht 30 mit einer Dicke von 4 µm auf dem n-GaP-Stromsperrteil 29A und der freigelegten ersten p-GaP-Stromverteilungsschicht 28 herge stellt. Die Verteilungsschicht 30 verfügt über einen geform ten Oberflächenteil 30A, der die Form des Stromsperrteils 29A widerspiegelt. Dieser geformte Oberflächenteil 30A ist um den Wert H2 in einer Richtung E2 gegenüber dem Strom sperrteil 29A aufgrund der Tatsache verschoben, daß das GaAs-Substrat 21 unter einem Winkel Θ = 15° in Bezug auf die (100)-Ebene geneigt ist. Da die Dicke d der zweiten Strom verteilungsschicht 30 4 µm beträgt, hat H2 den Wert 14,9 µm (≈ 4 µm/tan 15°).

Anschließend wird, wie es in den Fig. 10A und 10B darge stellt ist, AuBe/Au auf der zweiten p-GaP-Stromverteilungs schicht 30 abgeschieden. Dann wird der AuBe/Au-Film unter Verwendung eines Au-Ätzmittels nach Photolithographie einem Ätzvorgang unterzogen, um eine quadratische Frontelektrode 31a von 110 µm × 110 µm herzustellen. Die Frontelektrode 31a wird auf solche Weise hergestellt, daß der Mittelpunkt ei ner Seite 31a-1 in der Richtung F2 der Frontelektrode 31 im Wesentlichen mit dem Mittelpunkt der entsprechenden Seite 30A-1 des geformten Oberflächenteils 30A übereinstimmt, wie es in Fig. 10A dargestellt ist. Die Richtung F2 ist die Ge genrichtung zur Richtung E2, in der der geformte Oberflä chenteil 30A gegen den Stromsperrteil 29A verschoben ist.

Anders gesagt, wird eine Photomaske (nicht dargestellt) zum Ausbilden der Elektrode dadurch mit dem geformten Oberflä chenteil 30A ausgerichtet, daß eine Seite in der Richtung F2 eines quadratischen Elektrodenherstellmusters der ent sprechenden Seite 30A-1 so überlagert wird, daß die beiden Seiten zusammenfallen. Die Richtung F2 ist die Gegenrichtung zur Richtung, die dadurch erhalten wird, daß die Richtung [011], gesehen ausgehend vom Zentrum des Stromsperrteils 29A, um 15° in einer Ebene rechtwinklig zum Substrat so ge dreht wird, daß sie parallel zum Substrat verläuft (siehe Fig. 9B).

Anschließend wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, und aus der Frontelektrode 31a ergibt sich eine p-Elektrode 31 mit Ohm'schem Kontakt, wie es in Fig. 7B dargestellt ist. Dann wird die Rückseite des GaAs-Substrats 21 auf eine Tiefe von ungefähr 280 µm abgearbeitet, und mit einem AuBe/Au-Film be legt. Dann wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, so daß eine n-Elektrode 32 mit Ohm'schem Kontakt erhalten wird.

Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Länge (= 140 µm) einer Seite des Stromsperrteils 29A um L = 30 µm länger als die Länge (= 110 µm) der Frontelektrode 31a. Die se Abmessung L (= 30 µm) ist ungefähr doppelt so groß wie der Verschiebewert H2 (= 14,9 µm) des geformten Oberflächen teils 30A.

Daher können durch Ausrichten der einen Seite 31a-1 der Frontelektrode 31a mit der Seite 30A-1, die am Ende des ge formten Oberflächenteils 30A in der Richtung F2 liegt, die entgegengesetzten Seiten 31a-1 und 31a-2 der Frontelektrode 31a innerhalb der entsprechenden entgegengesetzten Seiten 29A-1 und 29A-2 des Stromsperrteils 29A positioniert werden (siehe Fig. 7A und 7B).

Wie es ersichtlich ist, dient bei diesem Ausführungsbeispiel die eine Seite 30A-1 des geformten Oberflächenteils 30A selbst als Ausrichtungsmuster. Daher kann die Frontelektrode 31a selbst beim Fehlen eines Ausrichtungsmusters unmittelbar über dem Stromsperrteil 29A positioniert werden. Daher kann der Stromsperrteil 29A sicher seine Funktion ausüben, nicht wirksames Emissionslicht unter der Frontelektrode 31a, d. h. der p-Elektrode 31 mit Ohm'schem Kontakt zu unterdrücken.

Ferner ist die Ausbeute verbessert, da kein Ausrichtungsmus ter erforderlich ist. Genauer gesagt, wird beim Herstellver fahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für das Ausrich tungsmuster eine Fläche verwendet, die ein Hundertstel der Chipfläche ist. Da jedoch beim zweiten Ausführungsbeispiel dieses Ausrichtungsmuster nicht erforderlich ist, ist die Ausbeute um 1% verbessert.

Drittes Ausführungsbeispiel

Auch die gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hergestellte LED ist vom AlGaInP-Typ.

Nun wird die gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel herge stellte LED unter Bezugnahme auf die Fig. 12A-14B be schrieben. Wie es in Fig. 12B dargestellt ist, wird durch das MOCVD-Verfahren eine n-GaAs-Pufferschicht 42 mit einer Dicke von 1 µm auf einem n-GaAs-Substrat 41 hergestellt. Das Substrat 41 ist unter einem Winkel Θ = 15° in Bezug auf die (100)-Ebene in der Richtung [011] geneigt. Als Nächstes wer den durch das MOCVD-Verfahren aufeinanderfolgend eine DBR- Schicht 43, die aus zehn Paaren eines n-Al_0,5In_0,5P-Films und eines n-(Al_0,4Ga_0,6)_0,5In_0,5P-Films besteht, eine erste n-Al_0,3In_0,7P-Mantelschicht 44 mit einer Dicke von 1 µm, eine aktive Schicht 45 aus p-(Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 0,5 µm, eine zweite Mantelschicht 46 aus p- Al_0,5In_0,5P mit einer Dicke von 1 µm, eine p-AlGaInP Zwi schenschicht 47 mit einer Dicke von 0,15 µm, eine erste p- GaP-Stromverteilungsschicht 48 mit einer Dicke von 1 µm und eine n-GaP-Stromsperrschicht 49 mit einer Dicke von 0,5 µm hergestellt und eine zweite p-GaP-Stromverteilungsschicht 53 mit einer Dicke von 4 µm hergestellt. Die erste Mantel schicht 44, die aktive Schicht 45 und die zweite Mantel schicht 46 bilden eine Lichtemissionsschicht.

Modifizierungen, wie sie in Bezug auf das erste Ausführungs beispiel beschrieben wurden, sind auch beim dritten Ausfüh rungsbeispiel anwendbar.

Anschließend werden die zweite p-Stromverteilungsschicht 53 und die n-GaP-Stromsperrschicht 49 mittels Photolithographie und unter Verwendung eines Ätzmittels aus Schwefelsäure/Was serstoffperoxid bis zur ersten p-Stromverteilungsschicht 48 geätzt.

In diesem Ätzstadium werden Ätzmuster mit einem Rechteck M2 × L2 (10 µm × 70 µm) mit einer Schrittweite P1 = 40 µm in der Querrichtung des Rechtecks und einer Schrittweite P2 = 250 µm in dessen Längsrichtung hergestellt, wie es aus Fig. 12A erkennbar ist. Die Ätztiefe ist auf ungefähr 5 µm einge stellt. Daher ist die Ätzform an der Oberseite der zweiten Stromverteilungsschicht 53 um 10 µm sowohl in Längs- als auch Querrichtung gegenüber dem ursprünglichen Rechteck er weitert, so daß vergrößerte Abmessungen M1 × L1 (20 µm × 80 µm) vorliegen.

Als Nächstes wird, wie es in Fig. 13B dargestellt ist, eine dritte p-GaP-Stromverteilungsschicht 50 mit einer Dicke von 5,5 µm auf der verbliebenen n-GaP-Stromsperrschicht 49 und der freigelegten ersten und zweiten p-GaP-Stromverteilungs schicht 48 und 53 hergestellt. Anschließend wird, wie es in Fig. 14B dargestellt ist, AuBe/Au auf der dritten p-GaP- Stromverteilungsschicht 50 abgeschieden. Dann wird der AuBe/Au-Film mittels Photolithographie unter Verwendung eines Au- Ätzmittels geätzt, um eine Frontelektrode 51a auszubilden.

Ein in diesem Ätzstadium zu verwendendes Maskenmuster zum Herstellen der Frontelektrode ist so konzipiert, daß ein Bondfleck 54 mit einem Durchmesser von 120 µm, erste Zweig elektroden 55 mit einer Breite von 40 µm und zweite Zweig elektroden 56 mit einer Breite von 6 µm hergestellt werden. Der Bondfleck 54 und die ersten und zweiten Zweigelektroden 55 und 56 bilden die Frontelektrode 51a.

In diesem Ätzstadium erfolgt eine Ausrichtung in solcher Weise, daß jede zweite Zweigelektrode 56 auf einer durch einen Kanal hervorgerufenen zugehörigen Kanalspur 303, oder einem entfernten Teil 302 zwischen benachbarten Stromsperr schichten 49 liegt, während der Bondfleck 54 zwischen Arrays 306 und 307 der Kanalspuren liegt.

Anschließend ergibt sich durch Ausführen einer Wärmebehand lung aus der Frontelektrode 51a eine p-Elektrode 51 mit Ohm'schem Kontakt, wie es in den Fig. 11A und 11B darge stellt ist. Dann wird die Rückseite des GaAs-Substrats 41 bis auf eine Tiefe von ungefähr 280 µm abgearbeitet und mit einem AuGe/Au-Film belegt. Dann erfolgt eine Wärmebehand lung, so daß eine n-Elektrode 52 mit Ohm'schem Kontakt ent steht, wie es in Fig. 11B dargestellt ist.

Bei der so erhaltenen LED ist die Stromsperrschicht 49 mit den Kanälen 302 mit einer Schrittweite A = 40 µm herge stellt, und die dritte Stromverteilungsschicht 50 ist mit einer Dicke von 5,5 µm so hergestellt, daß sie die Kanäle auffüllt. In diesem Fall hat die Verschiebung H3 der Kanal spur 303 ausgehend vom Kanal 302 in einer Richtung 305, in der sich das Kanalarray erstreckt, einen Wert von ungefähr 20 µm. Dies, da H3 = 5,5 µm/tan 15° ≈ 20 µm gilt. Daher liegt jede Kanalspur 303 unmittelbar über der Stromsperr schicht 49. In diesem Fall kann die Ausrichtung der Front elektrode 51a dadurch erfolgt, daß die Mittellinie der zweiten Zweigelektrode 56 mit einer Breite von 10 µm mit der Mittellinie der entsprechenden Kanalspur 303 mit einer Brei te von 20 µm ausgerichtet wird. Dies erleichtert demgemäß den Ausrichtungsprozeß zum Herstellen der Frontelektrode 51a, und es ermöglicht es, die Frontelektrode 51a sicher auf der Stromsperrschicht 49 herzustellen, ohne daß irgendein spezielles Muster zu Ausrichtungszwecken auszubilden wäre. Demgemäß ist die Funktion der Stromsperrschicht 49, nicht wirksames Emissionslicht unter der Frontelektrode 51a zu un terdrücken, sicher erfüllt.

Ferner wird an der Chipoberfläche totalreflektiertes Emis sionslicht verringert, da die dritte Stromverteilungsschicht 50 an einer Position über dem Kanal 302 konvexe, mesaähnli che Form aufweist.

Daher war die Chipleuchtstärke der gemäß diesem dritten Aus führungsbeispiel hergestellte LED auf 110 mcd verbessert, im Vergleich mit der Chipleuchtstärke von 90 mcd der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellten LED.

Ferner verfügt die gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel hergestellte LED über den mesaförmigen Bereich 308 für die zweite Stromverteilungsschicht 53 dadurch, daß auf die dritte Stromverteilungsschicht 50 die Kanalform projiziert wird, wie sie durch Ätzen der zweiten Stromverteilungs schicht 53, der Stromsperrschicht 49 und der ersten Strom verteilungsschicht 48 hergestellt wird. Daher wird der Herstellprozeß einfacher als der für die bekannten LEDs, wie sie in den Fig. 16 und 17 dargestellt sind.

Das erste bis dritte Ausführungsbeispiel wurden für den Fall beschrieben, daß die Erfindung auf die Herstellung einer LED angewandt wird, bei der das Halbleitersubstrat ein n- GaAs-Substrat ist, dessen Kristallebene unter einem Winkel von 15° in der Richtung [011] gegenüber der (100)-Ebene ge neigt ist, die Lichtemissionsschicht aus einer ersten n- Al_0,5In_0,5P-Mantelschicht, einer aktiven Schicht aus p- (Al_0,3Ga_0,7)_0,5In_0,5P und einer zweiten p-Al_0,5In_0,5P-Man telschicht besteht und die Stromverteilungsschicht 50 aus p- GaP besteht.

Jedoch kann das erfindungsgemäße LED-herstellverfahren bei einer beliebigen LED angewandt werden, insoweit das Halblei tersubstrat über eine Oberfläche verfügt, die unter einem Winkel Θ gegen die (100)-Ebene geneigt ist, zwischen der Lichtemissionsschicht und der Stromverteilungsschicht aus Al_xGa_yIn_11-x-yP(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) mit einer Schichtdicke d ausgebildet ist und auf der Stromverteilungsschicht eine Frontelektrode ausgebildet ist. In jedem Fall wird die Frontelektrode gemäß der Erfindung über dem Stromsperrbe reich hergestellt, während sie gegenüber diesem um 0,5 × d/tan Θ bis 1,5 × d/tan Θ verschoben ist. Die bei den oben genannten Ausführungsbeispielen verwendeten Materialien stellen keine Beschränkung dar, sondern es können verschie dene Materialien ausgewählt werden.

Claims

1. LED-Herstellverfahren mit den folgenden Schritten:

- Herstellen einer Lichtemissionsschicht (4, 5, 6; 24, 25, 26; 44, 45, 46) auf einer Oberfläche eines Halbleitersub strats (1, 21, 41) von erstem Leitungstyp, wobei diese Ober fläche unter einem spezifizierten Winkel Θ (Θ < 0) in Bezug auf die (100)-Ebene geneigt ist, und anschließendes Herstel len einer Stromsperrschicht (9, 29, 49) vom ersten Leitungs typ auf der Lichtemissionsschicht;
- teilweises Entfernen der Stromsperrschicht, wobei die ver bliebene Stromsperrschicht einen oder mehrere Stromsperrbe reiche (9A, 29A, 49) aufweist;
- Herstellen einer Stromverteilungsschicht (10, 30, 50) aus Al_xGa_yIn_1-x-yP(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) von zweitem Leitungstyp mit spezifizierter Dicke "d" auf der verbliebenen Strom sperrschicht und der Lichtemissionsschicht, wobei die Strom verteilungsschicht über einen oder mehrere geformte Bereiche (10A, 30A, 50) verfügt, die die Form der verbliebenen Strom sperrschicht an einer Position widerspiegeln, die in Bezug auf die verbliebene Stromsperrschicht in einer ersten Rich tung und parallel zur Oberfläche der verbliebenen Strom sperrschicht verschoben ist; und
- Herstellen einer Elektrode (11, 31, 51) auf der Oberfläche eines oder jedes geformten Bereichs, der dem einen oder je dem Stromsperrbereich mit einer Verschiebung um 0,5 × (d/tan Θ) bis 1,5 × (d/tan Θ) in einer zweiten Richtung ent gegengesetzt zur ersten Richtung entspricht, um die Ver schiebung der geformten Bereiche in der ersten Richtung zu kompensieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Schritt des teilweisen Entfernens der Stromsperr schicht (9) ein Beseitigungsmuster (101) mit einem oder meh reren Stromsperrbereich-Mustern (103) und ein erstes Aus richtungsmuster (102) verwendet, um dadurch den einen oder die mehreren Stromsperrbereiche (9A) sowie einen ersten Aus richtungsbereich (91) auf der Lichtemissionsschicht (4, 5, 6) zu belassen;
- der Schritt des Herstellens einer Elektrode ein Elektro denherstellmuster (201) mit einem oder mehreren Elektroden mustern (202) sowie ein zweites Ausrichtungsmuster (203) verwendet und eine oder mehrere Elektroden (11) dadurch her stellt, daß das zweite Ausrichtungsmuster mit dem geformten Bereich (10A) der Stromverteilungsschicht ausgerichtet wird, der die Form des ersten Ausrichtungsbereichs (91) widerspie gelt;
- wobei die Position des zweiten Ausrichtungsmusters in Be zug auf das eine oder die mehreren Elektrodenmuster im Elek trodenherstellmuster um 0,5 × (d/tan Θ) bis 1,5 × (d/tan Θ) in der ersten Richtung gegenüber der Position des ersten Ausrichtungsmusters in Bezug auf das eine oder die mehreren Stromsperrbereich-Muster im Beseitigungsmuster verschoben ist.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Stromsperrschicht (29) in solcher Weise entfernt wird, daß der eine oder jeder Strom sperrbereich (29A) in der zweiten Richtung eine Abmessung aufweist, die um 0,5 × (d/tan Θ) bis 1,5 × (d/tan Θ) als die der entsprechenden Elektroden (31) ist; und

- die Elektrode so hergestellt wird, daß ein Ende (31a-1) derselben in der zweiten Richtung im Wesentlichen mit einem Ende (30a-1) des geformten Bereichs (30A) der Stromvertei lungsschicht, der die Form des entsprechenden Stromsperrbe reichs (29A) widerspiegelt, zusammenfällt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß

- im Schritt des Entfernens der Stromsperrschicht mehrere Bereiche (302) der Stromsperrschicht (49) mit einer Schritt weite A in der ersten oder zweiten Richtung entfernt werden;
- die Dicke d der Stromsperrschicht (49) die Beziehung 0,5 × d/tan Θ < A(n-1/2) < 1,5 × d/tan Θ (n: natürliche Zahl) erfüllt; und
- die Elektroden (51) auf Beseitigungsspurbereichen (303) der Stromverteilungsschicht hergestellt werden, die die ent fernten Bereiche (302) der Stromsperrschicht widerspiegeln.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die erste Richtung die Richtung eines Vektors rechtwinklig zu einem Vektor [100] ist, nach dem der erstere innerhalb einer Ebene rechtwinklig zum Halb leitersubstrat um den Winkel Θ in der Rotationsrichtung des Vektors [100] zu einem Normalenvektor des Substrats in sol cher Weise gedreht wurde, daß der Vektor rechtwinklig zum Vektor [100] parallel zur Oberfläche des Halbleitersubstrats verläuft.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Halbleitersubstrat (1, 21, 41) ein GaAs-Substrat verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtemissionsschicht aus ei nem oder mehreren Filmen (4, 5, 6; 24, 25, 26; 44, 45, 46) aus Al_xGa_yIn_1-x-yP(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Halbleitersubstrat (1, 21, 41) ein solches verwendet wird, das in der Richtung [011] oder [011] in Bezug auf die (100)-Ebene geneigt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des Halbleitersubstrats (1, 21, 41) in der Richtung [011] oder [011] in Bezug auf die (100)-Ebene 5 bis 25° beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Stromverteilungsschicht (10, 30, 50) aus GaP hergestellt wird.