JP2000031540A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法

Info

Publication number
JP2000031540A
JP2000031540A JP11172170A JP17217099A JP2000031540A JP 2000031540 A JP2000031540 A JP 2000031540A JP 11172170 A JP11172170 A JP 11172170A JP 17217099 A JP17217099 A JP 17217099A JP 2000031540 A JP2000031540 A JP 2000031540A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
electrode
based compound
gallium nitride
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11172170A
Other languages
English (en)
Inventor
Norikatsu Koide
典克 小出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Gosei Co Ltd filed Critical Toyoda Gosei Co Ltd
Priority to JP11172170A priority Critical patent/JP2000031540A/ja
Publication of JP2000031540A publication Critical patent/JP2000031540A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 GaN 系の化合物半導体を用いた青色の発光
ダイオードにおいて、側壁側へ漏れる光を光取り出し方
向に導いて発光効率を上昇させること。 【構成】 発光ダイオード10はi層5の電極形成部分
を残しそのi層5側から高キャリヤ濃度n+ 層3の電極
形成面までエッチングを施して光取り出し方向に沿った
断面形状を上記i層5の電極7部分を上底とするメサ
(台形)形状とする。そして、光取り出し方向と反対側
でi層5の電極7及び高キャリヤ濃度n+ 層3の電極8
部分を除いて上記i層5、上記高キャリヤ濃度n+ 層3
及び上記メサ部分の表面に絶縁性反射膜9が形成され
る。これにより、発光ダイオード10は光取り出し方向
と大きく異なる側壁側への光漏れがなくなり、即ち、絶
縁性反射膜9により光の取り出し効率が上昇する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとして窒化ガ
リウム(GaN)系の化合物半導体を用いたものが知られ
ている。そのGaN 系の化合物半導体は直接遷移である
ことから発光効率が高いこと、光の3原色の1つである
青色を発光色とすること等から注目されている。図4に
示したように、GaN 系の化合物半導体を用いた発光ダ
イオード40は、サファイヤ基板41上に窒化アルミニ
ウム(AlN)から成るバッファ層42が形成されてい
る。そのバッファ層42上には、順に、GaN から成る
高キャリヤ濃度n+ 層43とGaN から成る低キャリヤ
濃度n層44及びGaN から成るi層45が形成されて
いる。そして、i層45に接続するアルミニウム(Al)
で形成された電極47と高キャリヤ濃度n+ 層43に接
続するアルミニウムで形成された電極48とが形成され
た構造をとっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上述の発光ダ
イオード40はその側壁側への光漏れが多く、例え、サ
ファイヤ基板41側に隣接させ集光レンズを配設したと
してもその集光率が低いという問題があった。しかも、
発光ダイオード40のダイシングされた側壁側はチッピ
ングが多く、例え、反射膜を施しても乱反射するだけで
発光効率を上昇させるには至らなかった。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、GaN 系
の化合物半導体を用いた青色の発光ダイオードにおい
て、側壁側へ漏れる光を光取り出し方向に導いて発光効
率を上昇させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、基板上部にn型の窒化ガリウム系化合
物半導体層(AlXGa1-XN;X=0を含む)を形成する
工程と、p型不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半
導体層(AlXGa1-XN;X=0を含む)を形成する工程
と、第1電極が形成されるp型不純物を添加した窒化ガ
リウム系化合物半導体層の側から、第2電極が形成され
るn型の窒化ガリウム系化合物半導体層の面が露出する
までエッチングする工程と、p型不純物を添加した窒化
ガリウム系化合物半導体層の上に第1電極を、n型の窒
化ガリウム系化合物半導体層の上に第2電極を形成する
工程と、エッチングにより形成された側壁面を含み、第
1電極、第2電極を除く面上に、光を反射させる絶縁性
反射膜を形成する工程とを有することを特徴とする窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法である。
【0006】他の発明の構成は、エッチングは、光取り
出し方向に沿った断面形状が、p型不純物を添加した窒
化ガリウム系化合物半導体層上の第1電極が形成される
面を上底とするメサ(台形)形状になるように行うこと
を特徴とする。
【0007】又、他の発明の構成は、絶縁性反射膜を、
基板の側に光を反射させるように形成することを特徴
し、他の発明の構成は、絶縁性反射膜を、TiO2 又は
/及びSiO2 で形成することを特徴とし、他の発明の
構成は、絶縁性反射膜を、TiO 2 膜とSiO2 膜とを交
互に積層した膜で形成することを特徴とする。さらに、
他の発明の構成は、第1電極と、第2電極の上に、はん
だバンプを形成することを特徴とし、さらに、他の発明
の構成は、第2電極は、アルミニウムで形成することを
特徴とする。
【0008】
【作用及び効果】p型不純物を添加した窒化ガリウム系
化合物半導体層の第1電極が形成される電極部分を残し
そのp型不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体
層側からn型の窒化ガリウム系化合物半導体層上の第2
電極が形成される電極面までエッチングを施す。次に、
p型不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体層の
上に第1電極を、n型の窒化ガリウム系化合物半導体層
の露出面の上に第2電極を形成する。そして、エッチン
グにより形成された側壁面を含み、第1電極、第2電極
を除く面上に、光を反射させる絶縁性反射膜を形成す
る。これにより、高輝度の発光素子を得ることができ
る。このようにして形成された発光ダイオードは光取り
出し方向と大きく異なる側壁側への光漏れがなくなり、
即ち、絶縁性反射膜により光の取り出し効率(素子の光
強度)を上昇させることができた。又、エッチングを、
光取り出し方向に沿った断面形状が、上記p型不純物を
添加した窒化ガリウム系化合物半導体層の電極部分を上
底とするメサ形状とすることで、側壁方向に向かう光を
絶縁性反射膜の作用により基板側に反射させることがで
きるので、素子の光強度を向上させることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係る発光ダイオード10を示し
た縦断面図である。発光ダイオード10は、サファイヤ
基板1を有しており、そのサファイヤ基板1に 500Åの
AlN のバッファ層2が形成されている。そのバッファ
層2の上には、順に、n層である膜厚 2.2μm のGaN
から成る高キャリヤ濃度n+ 層3と膜厚 1.5μm のGa
N から成る低キャリヤ濃度n層4が形成されており、
更に、低キャリヤ濃度n層4の上に膜厚 0.1μm のGa
N から成るi層5が形成されている。そして、i層5
に接続するアルミニウムで形成された電極7と高キャリ
ヤ濃度n+ 層3に接続するアルミニウムで形成された電
極8とが形成されている。更に、光取り出し方向と反対
側でi層5の電極7と高キャリヤ濃度n+ 層3の電極8
部分を除いてi層5、高キャリヤ濃度n+ 層3及びメサ
(台形)形状部分の表面に絶縁性反射膜9が形成されて
いる。
【0010】次に、この構造の発光ダイオード10の製
造工程について、図2及び図3を参照して説明する。用
いられたガスは、NH3 とキャリヤガスH2 とトリメチ
ルガリウム(Ga(CH3)3)(以下、TMGと記す)とト
リメチルアルミニウム(Al(CH3)3)(以下、TMAと
記す)とシラン(SiH4)とジエチル亜鉛(以下、DEZ
と記す)である。先ず、有機洗浄及び熱処理により洗浄
したa面を主面とする単結晶のサファイヤ基板1をMO
VPE装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。
次に、常圧でH2 を流速2 l/minで反応室に流しながら
温度1100℃でサファイヤ基板1を気相エッチングした。
次に、サファイヤ基板1の温度を 400℃まで低下させ
て、H2 を20 l/min、NH3 を10 l/min、TMAを18μ
mol/min で2分間供給して 500Åの厚さのAlNから成
るバッファ層2を形成した。次に、サファイヤ基板1の
温度を1150℃に保持し、H2 を10 l/min、NH3 を5 l
/min、TMGを 367μmol/min 、H2 で1.3ppmまで希釈
したシラン(SiH4)ガスを320 ml/minの割合で10分間供
給し、膜厚 2.2μm 、キャリヤ濃度 1.5×10 18/cm3のG
aN から成る高キャリヤ濃度n+ 層3を形成した。続い
て、サファイヤ基板1の温度を1150℃に保持し、H2
20 l/min、NH3を10 l/min、TMGを1835μmol/min
の割合で30分間供給し、膜厚 1.5μm 、キャリヤ濃度 1
×1015/cm3のGaN から成る低キャリヤ濃度n層4を形
成した。次に、サファイヤ基板1の温度を 900℃にし
て、H2 を20 l/min、NH3 を10l/min、TMGを 146.
8μmol/min 、DEZを 377.3μmol/min の割合で80秒
間供給して、膜厚 0.1μm のGaN から成るi層5を形
成した。このようにして、図2(a) に示したような多層
構造が得られた。
【0011】ここで、発光ダイオード10の発光領域
は、i層5の電極の上部及びその近傍に位置している。
図2(b) に示したように、この発光領域となるi層5上
にのみにSiO2から成るマスク11を5000Åの厚さに形
成した。次に、図2(c) に示したように、RIE(React
ive Ion Etching:反応性イオンエッチング法)によりi
層5側から高キャリヤ濃度n+ 層3に到達するまでエッ
チングを実施した。尚、この場合、発光領域となる部分
をメサ型に形成するためには等方性エッチングが良い。
次に、図3(d) に示したように、マスク11を除去し、
真空度8×10-7Torr、サファイヤ基板1の温度を 225℃
に保持し、試料の上全面に、蒸着によりAl 層12を30
00Åの厚さに形成した。次に、図3(e) に示したよう
に、Al 層12の上にフォトレジスト13を塗布して、
フォトリソグラフィにより、そのフォトレジスト13が
高キャリヤ濃度n + 層3及びi層5に対する電極部が残
るように、所定形状にパターン形成した。
【0012】上述の製造工程の後、図3(f) に示したよ
うに、フォトレジスト13によって覆われていないAl
層12の露出部を硝酸系エッチング液でエッチングし、
フォトレジスト13をアセトンで除去し、高キャリヤ濃
度n+ 層3の電極8、i層5の電極7を形成した。更
に、発光ダイオード10の光取り出し方向と反対側の上
記電極7,8以外の表面部分に(TiO2/SiO2)3 から
成る6層の絶縁性反射膜9を各膜厚(TiO2,SiO2)が
それぞれ 600Å,822Åとなるように蒸着により形成し
た。このようにして、図1に示したMIS(Metal Insul
ator Semiconductor) 構造の窒化ガリウム系発光素子を
製造することができる。この後、電極7,8上にはんだ
バンプを形成し、樹脂封止が実施される。
【0013】上述したように、発光ダイオード10の発
光領域は、i層5の電極7の上部及びその近傍に位置し
ている。このi層5の電極7の上部及びその近傍から発
光された青色光は、i層5、高キャリヤ濃度n+ 層3及
びメサ形状部分の表面に形成された絶縁性反射膜9、主
として、メサ形状部分の表面に形成された絶縁性反射膜
9により光取り出し方向に反射される。これにより、発
光ダイオード10は光取り出し方向と大きく異なる側壁
側への光漏れがなくなり、光の取り出し効率が上昇す
る。
【0014】尚、上記実施例において、GaNから成る
高キャリヤ濃度n+ 層3はn型の窒化ガリウム系化合物
半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む)の一例である。
GaNから成るi層5はp型不純物を添加した窒化ガリ
ウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む)の
一例でもあり、p型不純物を添加したi型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む)の一
例でもある。電極7は第1電極に、電極8は第2電極に
該当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの断面構造を示した模式図である。
【図2】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程にお
ける断面構造を示した模式図である。
【図3】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程にお
ける断面構造を示した図2に続く模式図である。
【図4】従来の発光ダイオードの断面構造を示した模式
図である。
【符号の説明】
1−サファイヤ基板 2−バッファ層 3−高キャリヤ濃度n+ 層 4−低キャリヤ濃度n層 5−i層 7,8−電極 9−絶縁性反射膜 10−発光ダイオード(窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上部にn型の窒化ガリウム系化合物
    半導体層(AlXGa1 -XN;X=0を含む)を形成する工
    程と、 p型不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体層
    (AlXGa1-XN;X=0を含む)を形成する工程と、 第1電極が形成される前記p型不純物を添加した窒化ガ
    リウム系化合物半導体層の側から、第2電極が形成され
    る前記n型の窒化ガリウム系化合物半導体層の面が露出
    するまでエッチングする工程と、 前記p型不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体
    層の上に第1電極を、前記n型の窒化ガリウム系化合物
    半導体層の上に第2電極を形成する工程と、 エッチングにより形成された側壁面を含み、前記第1電
    極、前記第2電極を除く面上に、光を反射させる絶縁性
    反射膜を形成する工程とを有することを特徴とする窒化
    ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記エッチングは、光取り出し方向に沿
    った断面形状が、前記p型不純物を添加した窒化ガリウ
    ム系化合物半導体層が形成される面を上底とするメサ
    (台形)形状になるように行うことを特徴とする請求項
    1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記絶縁性反射膜は、基板の側に光を反
    射させるように形成されることを特徴とする請求項1又
    は請求項2に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
    子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁性反射膜を、TiO2 又は/及
    びSiO2 で形成することを特徴とする請求項1乃至請
    求項3のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合物半
    導体発光素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記絶縁性反射膜を、TiO2 膜とSiO
    2 膜とを交互に積層した膜で形成することを特徴とする
    請求項1乃至請求項3に記載の窒化ガリウム系化合物半
    導体発光素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第1電極と、前記第2電極の上に、
    はんだバンプを形成することを特徴とする請求項1乃至
    請求項5のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合物
    半導体発光素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第2電極は、アルミニウムで形成す
    ることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1
    項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造
    方法。
JP11172170A 1999-06-18 1999-06-18 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 Pending JP2000031540A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11172170A JP2000031540A (ja) 1999-06-18 1999-06-18 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11172170A JP2000031540A (ja) 1999-06-18 1999-06-18 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34996491A Division JP3423328B2 (ja) 1991-12-09 1991-12-09 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000031540A true JP2000031540A (ja) 2000-01-28

Family

ID=15936880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11172170A Pending JP2000031540A (ja) 1999-06-18 1999-06-18 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000031540A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1256987A2 (en) * 2001-05-09 2002-11-13 LumiLeds Lighting U.S., LLC Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa
JP2005210051A (ja) * 2004-01-19 2005-08-04 Samsung Electro Mech Co Ltd フリップチップ用窒化物半導体発光素子
CN100409463C (zh) * 2005-12-16 2008-08-06 北京工业大学 高光提取效率led电极的制备方法
KR100862453B1 (ko) * 2004-11-23 2008-10-08 삼성전기주식회사 GaN 계 화합물 반도체 발광소자
US8120049B2 (en) * 2007-06-22 2012-02-21 Sanken Electric Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device
US9985108B2 (en) 2013-08-09 2018-05-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device including Al electrode formed on AlxGa(1-x)N layer
KR20190070588A (ko) * 2017-12-13 2019-06-21 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
CN111416023A (zh) * 2019-01-07 2020-07-14 聚灿光电科技(宿迁)有限公司 一种在金属电极侧向包覆高反射膜提高光效的方法
CN113594326A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 厦门三安光电有限公司 一种发光二极管、发光模块及显示装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1256987A2 (en) * 2001-05-09 2002-11-13 LumiLeds Lighting U.S., LLC Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa
US6630689B2 (en) 2001-05-09 2003-10-07 Lumileds Lighting, U.S. Llc Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa
US6891197B2 (en) 2001-05-09 2005-05-10 Lumileds Lighting U.S., Llc Semiconductor LED flip-chip with dielectric coating on the mesa
EP1256987A3 (en) * 2001-05-09 2010-05-26 LumiLeds Lighting U.S., LLC Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa
JP2005210051A (ja) * 2004-01-19 2005-08-04 Samsung Electro Mech Co Ltd フリップチップ用窒化物半導体発光素子
KR100862453B1 (ko) * 2004-11-23 2008-10-08 삼성전기주식회사 GaN 계 화합물 반도체 발광소자
US7566910B2 (en) 2004-11-23 2009-07-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. GaN-based compound semiconductor light emitting device
CN100409463C (zh) * 2005-12-16 2008-08-06 北京工业大学 高光提取效率led电极的制备方法
US8120049B2 (en) * 2007-06-22 2012-02-21 Sanken Electric Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device
US9985108B2 (en) 2013-08-09 2018-05-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device including Al electrode formed on AlxGa(1-x)N layer
KR20190070588A (ko) * 2017-12-13 2019-06-21 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
KR102501876B1 (ko) * 2017-12-13 2023-02-20 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
KR20230027132A (ko) * 2017-12-13 2023-02-27 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
KR102616407B1 (ko) 2017-12-13 2023-12-20 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
CN111416023A (zh) * 2019-01-07 2020-07-14 聚灿光电科技(宿迁)有限公司 一种在金属电极侧向包覆高反射膜提高光效的方法
CN113594326A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 厦门三安光电有限公司 一种发光二极管、发光模块及显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3423328B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
US7687376B2 (en) Method of manufacturing vertical gallium nitride-based light emitting diode
JP2809692B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
WO2016192434A1 (zh) 一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法
TWI455359B (zh) 紫外線半導體發光元件
US9093596B2 (en) Epitaxial wafer for light emitting diode, light emitting diode chip and methods for manufacturing the same
WO2015067183A1 (zh) 一种ⅲ-ⅴ族氮化物半导体外延片、包含该外延片的器件及其制备方法
WO2011143918A1 (zh) 发光二极管及其制造方法
JPH07263748A (ja) 3族窒化物半導体発光素子及びその製造方法
JPH104210A (ja) 3族窒化物化合物半導体発光素子
JP2013034010A (ja) 縦型発光素子
WO2012058961A1 (zh) 发光二极管及其制造方法
JP2016149462A (ja) 発光素子およびその製造方法
JP7167330B2 (ja) 光取出し効率を向上させるための紫外ledチップ及びその製造方法
JP2000031540A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法
WO2011143919A1 (zh) 发光二极管及其制造方法
JPH07131068A (ja) 窒素−3族元素化合物半導体発光素子
JP2005197573A (ja) Iii族窒化物半導体発光素子
KR100289595B1 (ko) 3족질화물반도체발광소자
JPH07307489A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2661420B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法
JP2006210961A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
KR100722818B1 (ko) 발광 다이오드의 제조 방법
KR20050063493A (ko) 웨이퍼 본딩을 이용한 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
KR20090121812A (ko) 자외선 발광 소자의 제조 방법