JP2000077717A - 半導体発光素子とその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子とその製造方法Info
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Abstract
を維持できる半導体発光素子の提供。 【解決手段】 基板1の上に積層されたn型層3とp型
層5とを有し、p型層5はn型層3の表面を露出させる
ために一部が除去されており、p型層5の表面に電極6
が形成され、電極6の上に絶縁性膜9を備えた半導体発
光素子において、絶縁性膜9はp型層5の一部を除去す
る際に用いられ残存したエッチングマスクであることと
することによって、製造工程において電極6に傷がつく
のを防止できるとともに電極6用の保護膜の形成とエッ
チングマスク形成の工程を同一工程で行うことができ
る。
Description
ーザダイオード等の光デバイスに利用される半導体発光
素子及びその製造方法に関する。
体発光素子の開発が進んでいる。特に、窒化ガリウム系
化合物半導体は、可視光発光素子用の半導体材料として
最近多用されるようになり、青色や緑色の発光ダイオー
ドの分野や青紫色レーザダイオードの分野での展開が進
んでいる。この窒化ガリウム系化合物半導体の製造で
は、半導体膜を成長させるための基板として、一般に絶
縁性のサファイアが用いられている。このサファイアの
ような絶縁性の基板を用いる場合では、窒化ガリウム系
以外の例えばGaAsやGaP等の半導体の基板を利用
する発光素子とは異なって、基板側から電極を取り出す
ことができないため、半導体層に設けるn、p側の電極
は基板の半導体膜を形成した一面側に形成されることに
なる。
して窒化ガリウム系化合物半導体の薄膜を有機金属気相
成長法により積層して作製されたダブルヘテロ構造を含
む発光素子が主流であり、図3に示すような構造を有し
ている。
1の上に、バッファ層12と、n型層13と、発光層1
4と、p型層15と、からなる積層構造が形成され、p
型層15の表面上には透光性を有する電極16が形成さ
れており、さらに電極16の上にはボンディングのため
のパッド電極17が形成されている。n型層13の表面
上にはn側電極18が形成されている。さらに、電極1
6の表面には絶縁性膜19が形成されている。
なるp型層は他のIII−V族化合物半導体からなるp
型層と比較すると非常に高抵抗であるため、この層で電
流が広がりにくい。そのため、図に示すように、p型層
15の全面に電極16を展開し、パッド電極17から注
入された電流を電極16で拡散させp型層15に均一に
広がるようにして発光層14から均一な発光が得られる
ようにするとともに発光層14からの発光を遮ることな
く取り出せるように電極16を透光性として、電極を形
成した面側を発光観測面側とする技術が一般的に用いら
れている。このような場合、電極16は極薄の金属等を
用いて形成されているため、製造ラインの途中で傷がつ
きやすい傾向にあり、電極16に傷がつくと電流が部分
的に流れ均一な発光が得られなかったり、発光強度が低
下するなどして、製造歩留まりが低下するという問題が
あった。そこで、電極16の表面に透光性を有する絶縁
性膜19を形成して、電極16に傷がつくのを防ぐ技術
が提案されている(例えば特開平7−94783号公
報)。
ような製造工程により作製される。まず、サファイアか
らなる基板11上に有機金属気相成長法等により積層形
成されたバッファ層12とn型層13と発光層14とp
型層15とを備えたウェハーを準備し、p型層15及び
発光層14の一部をドライエッチング等により所望の形
状に除去して露出させたn型層13の表面に、フォトリ
ソグラフィーと蒸着法等を用いてn側電極18を形成さ
せる。次に、p型層15の表面のほぼ全面に透光性の電
極16と、透光性の電極16の上の一部にボンディング
用のパッド電極17とを、ともにフォトリソグラフィー
と蒸着法等を用いて形成させる。さらに、透光性の電極
16の表面上にSiO2やSiN等からなる透光性を有
する絶縁性膜19をCVD法とフォトリソグラフィーに
より形成させる。そして、このようにして得られたウェ
ハーをスクライブやダイシング等によりチップ状に分離
して、図3に示すような半導体発光素子が得られる。
する基板を用いる発光素子の場合、発光のための半導体
層を下向きにし基板側を光取り出し面側とする構造が提
案されている。このような構造においては、基板側から
光が取り出されるとともに、半導体層の表面上に形成さ
れた金属電極が発光部から発せられた光を反射させて基
板側へ取り出される構造とすることができるので、発光
効率の向上に有効である。
成面側、すなわち、電極形成面側が下向きとなるように
電気的接続のためのリードフレーム上あるいは台座等に
載置されるので、電極間での短絡が生じやすい。そこ
で、電極間の短絡を防止するために、電極表面の電気的
接続のための電極部以外の領域を絶縁性膜で覆う技術が
提案されている。
光素子においては、電極の上に保護膜を形成する技術に
より、製造ラインの途中で電極に傷がつくことによる製
造歩留まりの低下は改善されてきた。しかしながら、例
えば窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造におい
ては、上記したような素子構造を作製するために、エッ
チングや蒸着、フォトリソグラフィー等の多くの工程を
経る必要があり、各工程におけるウェハーの取り扱い時
に極薄の電極16に傷がつき、結果として半導体発光素
子の製造歩留まりを低下させるという問題がある。
子においては、電極を反射層として用いるため、電極の
構造的な劣化は発光効率の低下に直接影響する。このた
め、透光性の電極を用いる発光素子の場合と同様に、電
極に傷がつくことは発光効率の低下、ひいては発光素子
の歩留まり低下の原因になるという問題がある。
半導体層の表面に形成する電極に傷がつかないように
し、第二に製造工程を簡素化して、製造歩留まりの高い
半導体発光素子及びその製造方法を提供することであ
る。
の表面に形成する電極に傷がつかないようにするととも
に製造工程の簡素化を図るために改善検討を重ねた。そ
の結果、半導体層の表面に電極を形成した後、直ちに絶
縁性膜を電極の表面に形成することで、製造工程におい
て電極に傷がつく問題が解消され、さらに、この絶縁性
膜をエッチングマスクとして用い、残存したエッチング
マスクを電極の保護膜として用いることにより、製造工
程が簡素化され、結果的に製造歩留まりが大幅に向上す
ることを見出した。
た第一導電型層と第二導電型層とを有し、前記第二導電
型層は前記第一導電型層の表面を露出させるために一部
が除去されており、前記第二導電型層の表面に電極が形
成され、前記電極の上に絶縁性膜を備えた半導体発光素
子において、前記絶縁性膜は前記第二導電型層の一部を
除去する際に用いられ残存したエッチングマスクである
ことを特徴とするものであり、エッチングマスクと電極
の表面を保護する保護膜とを兼用することにより、製造
工程の簡素化が可能となる。
と第二導電型層とを順に備えた積層構造の前記第二導電
型層の表面に電極を形成する第一の工程と、前記第一の
工程に連続して前記電極の上に絶縁性膜を形成させる第
二の工程と、前記絶縁性膜をマスクとして用いて第二導
電型層の一部をエッチングにより除去させて前記第一導
電型層の表面を露出させる第三の工程と、を少なくとも
この順に備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造
方法であり、このような製造方法によれば、製造工程に
おけるウェハーの取り扱い時に電極に傷がつかず、発光
強度の低下を防ぐことができ、さらに、エッチングマス
クとして用いる絶縁性膜と電極の保護膜として用いる絶
縁性膜を同一工程で形成するため、製造工程の簡素化が
可能となる。
は、基板の上に積層された第一導電型層と第二導電型層
とを有し、前記第二導電型層は前記第一導電型層の表面
を露出させるために一部が除去されており、前記第二導
電型層の表面に電極が形成され、前記電極の上に絶縁性
膜を備えた半導体発光素子において、前記絶縁性膜は前
記第二導電型層の一部を除去する際に用いられ残存した
エッチングマスクであることを特徴とするものであり、
第一導電型層の表面を露出させるための第二導電型層の
一部の除去の際のエッチングマスクと、半導体層の表面
に形成される電極の保護膜として用いられる絶縁性膜と
を兼用することにより、製造工程において電極に傷がつ
くのを防止できるとともにエッチングマスク形成と電極
の保護膜の形成とを同一工程で行うことができるという
作用を有する。
上に第一導電型層と第二導電型層とを順に備えた積層構
造の前記第二導電型層の表面に電極を形成する第一の工
程と、前記第一の工程に連続して前記電極の上に絶縁性
膜を形成させる第二の工程と、前記絶縁性膜をマスクと
して用いて第二導電型層の一部をエッチングにより除去
させて前記第一導電型層の表面を露出させる第三の工程
と、を少なくともこの順に備えたことを特徴とする半導
体発光素子の製造方法であり、電極を形成する工程の後
に連続して絶縁性膜を形成する工程を備えたことによ
り、絶縁性膜形成後の製造工程において電極に傷がつく
のを防ぐことができるとともに、電極の保護膜として用
いる絶縁性膜をエッチングマスクとして用いることがで
きるという作用を有する。以下に、本発明の実施の形態
の具体例を図面を参照しながら説明する。
形態に係る半導体発光素子の構造を示す断面図である。
図1において、サファイアからなる基板1上に、順に窒
化ガリウム系化合物半導体からなるバッファ層2、n型
層3、発光層4、p型層5が順次積層されている。そし
て、p型層5及び発光層4の一部が反応性イオンエッチ
ング(RIE)法等のドライエッチングにより除去され
て、露出したn型層3の表面にn側電極8が形成されて
おり、p型層5の上には透光性を有する電極6が形成さ
れている。n側電極8には、アルミニウム(Al)やチ
タン(Ti)等の金属材料を用いることができる。電極
6にはAu、Ni、Pt、Ti等の金属材料やITO等
の導電性材料を用いることができ、蒸着法やスパッタ法
等を用いて形成することができる。電極6の厚さは材料
によっても異なるが、例えば、AuやNiを用いる場
合、0.005μm〜0.02μmの範囲とすることが
好ましい。また、例えば、400℃以上の温度で熱処理
を施すことにより透光性を向上させることもできる。
る。この絶縁性膜9は、p型層5及び発光層4の一部を
ドライエッチングにより除去させる際に用いたエッチン
グマスクが残存したものである。このように、ドライエ
ッチングに用いるエッチングマスクと電極6の保護膜と
を兼用させて絶縁性膜9の形成を一つの工程で行うよう
にしたので、製造工程が簡素化され、さらにウェハーの
取り扱いの頻度が減少することになる。そのため、ウェ
ハー取り扱いによる歩留まりの低下を抑制することがで
き、全体として製造歩留まりを向上させることができ
る。また、この絶縁性膜の形成を、極薄の電極6を形成
した後連続して行うことにより、その後の工程におい
て、極薄の電極6は絶縁性膜9に覆われて露出すること
がないので、製造工程において電極6に傷がつくことが
なく、電極6の傷による発光特性の劣化等がなくなり、
発光素子の製造歩留まりが大幅に向上する。
し、ドライエッチングにおいて窒化ガリウム系化合物半
導体とのエッチング選択比を大きく取れる材料であるこ
とが必要であるが、具体的には、SiO2、TiO2、A
l2O3、SiN等を好ましく使用することができる。さ
らに、絶縁性膜9の一部を開口させて露出させた電極6
の表面上にはパッド電極7が形成されている。パッド電
極7の材料には、Au、Ni、Al、Ti等を用いるこ
とができる。
から絶縁性膜9の一部の開口までの工程を順に示す概略
図である。これらの図はウェハーにおける1素子のみに
関する概略図であり、実際には図に示す素子が二次元的
に繰り返し形成されたウェハーとして製造が行われる。
層2、n型層3、発光層4、p型層5を順次積層させて
形成したウェハーを準備し、図2(a)に示すように、
蒸着法とフォトリソグラフィーを用いて極薄の透光性を
有する電極6をp型層5の表面上に所望の形状で形成す
る。
縁性膜9をCVD法により堆積させ、図2(b)に示す
ようにフォトリソグラフィーにより所望の形状にパター
ンニングする。
法により、絶縁性膜9をエッチングマスクとして用い
て、図2(c)に示すように、p型層5及び発光層4の
一部を除去してn型層3の表面を露出させるとともに、
絶縁性膜9の一部を残存させる。
膜9の一部をフォトリソグラフィーと希釈フッ酸溶液を
用いた湿式エッチングにより開口させて、図2(d)に
示すように電極6の表面を露出させる。そして、露出さ
せた電極6と露出させたn型層3の表面上に、ともに蒸
着法とフォトリソグラフィーにより同一工程または別々
の工程で、パッド電極7とn側電極8をそれぞれ形成さ
せる。そして、スクライブやダイシング等により、図1
に示したような素子としてチップ状に分離される。
後電極6の上に連続して絶縁性膜9を形成するので、そ
の後の工程において電極6が露出することがなく、これ
により電極6に傷がつきにくくなるので、電極6の劣化
による製造歩留まりの低下を抑制することが可能とな
る。
は、電極6として透光性を有する極薄の電極を用い、こ
の電極形成面側を発光観測面側とする半導体発光素子に
ついて示したが、本発明は前述したように、基板側を光
取り出し側とする発光素子においても同様の効果が得ら
れる。
いて、p型層5の表面上に極薄の透光性を有する電極6
に代えて、n型層3と発光層4との接合部から発せられ
た光を反射する反射性の電極6を形成する以外は、実施
の形態1と同様にして得られる。この発光素子は、基板
1の側を発光観測面側とし、p型層5の上に形成された
電極6をn型層3と発光層4との接合部から発せられた
光を基板側へ反射させる反射性の電極とすることによ
り、発光素子の発光出力を向上させることができる。
Ni、Pt、Al等の金属材料を用いることができる
が、反射率を高くすることができる銀白色系のPt、A
l等の金属材料を用いることが好ましい。
らくので、電極6の構造的な劣化は素子特性に影響する
が、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、電極6
の形成後連続して電極6の上に絶縁性膜9が形成される
ので、この後の工程において電極6が露出することがな
く、電極6に傷がつきにくくなり、電極6の劣化による
製造歩留まりの低下を抑制することが可能となる。
層と発光層とp型層とを順次積層したダブルヘテロ接合
構造の発光素子及びその製造方法について述べたが、n
型層とp型層とを直接接合させたホモ接合構造やシング
ルヘテロ接合構造とした場合においても、あるいは積層
の順序を逆にした構造においても同様の効果が得られ
る。
リウム系化合物半導体を用いた発光素子について述べた
が、GaAlAsやGaP、GaAsP、InGaAl
P等の化合物半導体を用いた発光素子に対しても、本発
明の思想を逸脱しない範囲内で適用することが可能であ
る。
面に形成される電極の保護膜として用いられる絶縁性膜
と、半導体層のエッチングのマスクとを兼用することに
より、製造工程において電極に傷がつくのを防止できる
とともに電極の保護膜の形成とエッチングマスク形成の
工程を同一工程で行うことができるので、製造工程が簡
略化されるとともに製造歩留まりを向上させることがで
きる。
に電極を形成する工程の後に連続して絶縁性膜を形成す
る工程を備えたことにより、絶縁性膜形成後の製造工程
において電極に傷がつくのを防ぐことができるととも
に、透光性電極の保護膜として用いる絶縁性膜をエッチ
ングマスクとして用いることができるので、素子特性の
劣化がない半導体発光素子を製造歩留まり良くかつ低コ
スト化して製造することができる。
合物半導体発光素子の構造を示す断面図
製造工程を示す概略図
Claims (2)
- 【請求項1】 基板の上に積層された第一導電型層と第
二導電型層とを有し、前記第二導電型層は前記第一導電
型層の表面を露出させるために一部が除去されており、
前記第二導電型層の表面に電極が形成され、前記電極の
上に絶縁性膜を備えた半導体発光素子において、前記絶
縁性膜は前記第二導電型層の一部を除去する際に用いら
れ残存したエッチングマスクであることを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項2】 基板の上に第一導電型層と第二導電型層
とを順に備えた積層構造の前記第二導電型層の表面に電
極を形成する第一の工程と、前記第一の工程に連続して
前記電極の上に絶縁性膜を形成させる第二の工程と、前
記絶縁性膜をマスクとして用いて第二導電型層の一部を
エッチングにより除去させて前記第一導電型層の表面を
露出させる第三の工程と、を少なくともこの順に備えた
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24805698A JP2000077717A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24805698A JP2000077717A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000077717A true JP2000077717A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17172554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24805698A Pending JP2000077717A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000077717A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8552447B2 (en) | 2010-02-17 | 2013-10-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
WO2017215423A1 (zh) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 厦门三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
US10205058B2 (en) | 2015-01-08 | 2019-02-12 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light-emitting device package and light-emitting apparatus comprising same |
-
1998
- 1998-09-02 JP JP24805698A patent/JP2000077717A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8552447B2 (en) | 2010-02-17 | 2013-10-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
US10205058B2 (en) | 2015-01-08 | 2019-02-12 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light-emitting device package and light-emitting apparatus comprising same |
WO2017215423A1 (zh) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 厦门三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
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