JP2000299494A - 半導体発光素子の製法 - Google Patents
半導体発光素子の製法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子チップの周囲に凸凹を形成する粗面
処理をしながら、良好なオーミックコンタクトで、か
つ、電極表面へのＧａなどの拡散を防止してワイヤボン
ディング性を向上させ得る電極を有する半導体発光素子
の製法を提供する。 【解決手段】 ＧａＰ基板１に、ＧａＰからなるｎ形層
２およびｐ形層３の発光層を形成する半導体積層部４を
順次エピタキシャル成長する。そして、その半導体積層
部４の表面にｐ側電極６を各チップの表面積の一部に設
けられるように部分的に形成し、半導体基板１の裏面に
ｎ側電極７を形成する。さらに、ウェハをダイシングし
てチップ化し、各チップの半導体積層部４の露出面を塩
酸により粗面処理する。そして、このｐ側電極６をＧａ
Ｐ層３とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層
６ａとＭｏ層６ｂとＡｕ層６ｃとの３層構造により形成
し、前記粗面処理を塩酸により行うことを特徴とする。
処理をしながら、良好なオーミックコンタクトで、か
つ、電極表面へのＧａなどの拡散を防止してワイヤボン
ディング性を向上させ得る電極を有する半導体発光素子
の製法を提供する。 【解決手段】 ＧａＰ基板１に、ＧａＰからなるｎ形層
２およびｐ形層３の発光層を形成する半導体積層部４を
順次エピタキシャル成長する。そして、その半導体積層
部４の表面にｐ側電極６を各チップの表面積の一部に設
けられるように部分的に形成し、半導体基板１の裏面に
ｎ側電極７を形成する。さらに、ウェハをダイシングし
てチップ化し、各チップの半導体積層部４の露出面を塩
酸により粗面処理する。そして、このｐ側電極６をＧａ
Ｐ層３とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層
６ａとＭｏ層６ｂとＡｕ層６ｃとの３層構造により形成
し、前記粗面処理を塩酸により行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＰ化合物半導
体を用いた緑色系の半導体発光素子の製法に関する。さ
らに詳しくは、半導体チップの周囲をウェットエッチン
グにより粗面処理をすることにより外部微分量子効率を
向上させながら、電極が処理液により侵されないで、か
つ、半導体層とのオーミックコンタクトとワイヤボンデ
ィング性を充分に保持した電極を有する半導体発光素子
の製法に関する。
体を用いた緑色系の半導体発光素子の製法に関する。さ
らに詳しくは、半導体チップの周囲をウェットエッチン
グにより粗面処理をすることにより外部微分量子効率を
向上させながら、電極が処理液により侵されないで、か
つ、半導体層とのオーミックコンタクトとワイヤボンデ
ィング性を充分に保持した電極を有する半導体発光素子
の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＧａＰ化合物半導体を用いた半導
体発光素子は、図２に示されるように、たとえばｎ形の
ＧａＰからなる半導体基板２１上に、たとえばＧａＰか
らなるｎ形層２２およびＧａＰからなるｐ形層２３がそ
れぞれエピタキシャル成長され、その間のｐｎ接合によ
り発光層形成部２４が形成されている。そして、その表
面側の一部にＡｕ-Ｂｅ合金層２６ａと、Ｔｉ層２６ｂ
と、Ａｕ層２６ｃとからなるｐ側電極２６、半導体基板
２１の裏面側にＡｕ-Ｂｅ合金層によりｎ側電極２７が
それぞれ設けられ、ウェハからチップ化されている。こ
の表面側のｐ側電極２６が部分的に設けられる理由は、
電極部分は光を遮断するため、表面側に取り出す光をで
きるだけ多くするために、電流をチップ内の全面に広げ
られる範囲でできるだけ狭い面積にするためである。ま
た、３層構造で形成される理由は、第１層のＡｕ-Ｂｅ
合金層２６ａは、ＧａＰ層とのオーミック接触を良好に
するためのもので、真ん中のＴｉ層２６ｂは、第１層の
Ａｕ-Ｂｅ層と合金化したＧａＰ層のＧａが拡散により
電極の表面に析出すると、ワイヤボンディングの接着力
が低下するため、その拡散を防止するためのバリア層と
するものである。また、表面の第３層のＡｕ層２６ｃ
は、金線などのワイヤボンディングをする際のワイヤと
の密着生を向上させるために設けられている。
体発光素子は、図２に示されるように、たとえばｎ形の
ＧａＰからなる半導体基板２１上に、たとえばＧａＰか
らなるｎ形層２２およびＧａＰからなるｐ形層２３がそ
れぞれエピタキシャル成長され、その間のｐｎ接合によ
り発光層形成部２４が形成されている。そして、その表
面側の一部にＡｕ-Ｂｅ合金層２６ａと、Ｔｉ層２６ｂ
と、Ａｕ層２６ｃとからなるｐ側電極２６、半導体基板
２１の裏面側にＡｕ-Ｂｅ合金層によりｎ側電極２７が
それぞれ設けられ、ウェハからチップ化されている。こ
の表面側のｐ側電極２６が部分的に設けられる理由は、
電極部分は光を遮断するため、表面側に取り出す光をで
きるだけ多くするために、電流をチップ内の全面に広げ
られる範囲でできるだけ狭い面積にするためである。ま
た、３層構造で形成される理由は、第１層のＡｕ-Ｂｅ
合金層２６ａは、ＧａＰ層とのオーミック接触を良好に
するためのもので、真ん中のＴｉ層２６ｂは、第１層の
Ａｕ-Ｂｅ層と合金化したＧａＰ層のＧａが拡散により
電極の表面に析出すると、ワイヤボンディングの接着力
が低下するため、その拡散を防止するためのバリア層と
するものである。また、表面の第３層のＡｕ層２６ｃ
は、金線などのワイヤボンディングをする際のワイヤと
の密着生を向上させるために設けられている。
【０００３】このチップ化後に、たとえば塩酸処理を行
って、半導体層の露出面を凸凹の粗面にすることによ
り、外部へ光を取り出す効率である外部微分量子効率が
向上することが知られており、とくに外部微分量子効率
を向上させたい場合に塩酸などのウェットエッチングに
より粗面処理が行われることがある。
って、半導体層の露出面を凸凹の粗面にすることによ
り、外部へ光を取り出す効率である外部微分量子効率が
向上することが知られており、とくに外部微分量子効率
を向上させたい場合に塩酸などのウェットエッチングに
より粗面処理が行われることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧａＰ基板上に
ＧａＰ層を成長し、チップ化後に半導体層の露出面を粗
面処理する半導体発光素子は、前述のように、半導体積
層部の表面および半導体基板の裏面に電極が形成された
後にウェットエッチングにより粗面処理がなされる。こ
れは、粗面化処理は各チップにダイシングをした後でな
ければ行うことができず、電極の形成はウェハの状態で
形成することが能率的であること、半導体ウェハの状態
で全面に粗面処理をしてから電極を形成すると、ワイヤ
ボンディング時に電極の認識がしにくくワイヤボンディ
ング特性を悪化させたり、接触面の抵抗が増大するこ
と、などのためである。しかし、電極の形成後にウェッ
トエッチングにより粗面処理を行うと、電極も処理液に
浸漬されることになる。たとえば粗面処理を塩酸により
行うと、前述の３層構造のｐ側電極２６のうち真ん中の
Ｔｉ層２６ｂが塩酸に侵されるという性質を有してい
る。そのため、ｐ側電極２６の側面に露出するＴｉ層２
６ｂが塩酸によりエッチングされるため、エッチングさ
れないようにＴｉ層２６ｂを非常に薄くしなければなら
ない。その結果、バリア層としての機能を充分に発揮す
ることができず、ワイヤボンディング性が低下するとい
う問題がある。
ＧａＰ層を成長し、チップ化後に半導体層の露出面を粗
面処理する半導体発光素子は、前述のように、半導体積
層部の表面および半導体基板の裏面に電極が形成された
後にウェットエッチングにより粗面処理がなされる。こ
れは、粗面化処理は各チップにダイシングをした後でな
ければ行うことができず、電極の形成はウェハの状態で
形成することが能率的であること、半導体ウェハの状態
で全面に粗面処理をしてから電極を形成すると、ワイヤ
ボンディング時に電極の認識がしにくくワイヤボンディ
ング特性を悪化させたり、接触面の抵抗が増大するこ
と、などのためである。しかし、電極の形成後にウェッ
トエッチングにより粗面処理を行うと、電極も処理液に
浸漬されることになる。たとえば粗面処理を塩酸により
行うと、前述の３層構造のｐ側電極２６のうち真ん中の
Ｔｉ層２６ｂが塩酸に侵されるという性質を有してい
る。そのため、ｐ側電極２６の側面に露出するＴｉ層２
６ｂが塩酸によりエッチングされるため、エッチングさ
れないようにＴｉ層２６ｂを非常に薄くしなければなら
ない。その結果、バリア層としての機能を充分に発揮す
ることができず、ワイヤボンディング性が低下するとい
う問題がある。
【０００５】一方、半導体層の露出面を粗面にするの
は、発光層で発光した光が発光素子チップの内部で全反
射を繰り返して内部で吸収されるのを防止して、外部に
光を取り出しやすくするためであり、その凹凸の深さに
より反射率が変化し、外部微分量子効率が大幅に変化す
る。そのため、粗面処理をする処理液を電極材料がエッ
チングされないような材料や濃度に調合して粗面処理を
行うと、半導体層の露出する面の凹凸が最適な粗さにな
らず、充分に外部微分量子効率を向上させることができ
ないという問題がある。
は、発光層で発光した光が発光素子チップの内部で全反
射を繰り返して内部で吸収されるのを防止して、外部に
光を取り出しやすくするためであり、その凹凸の深さに
より反射率が変化し、外部微分量子効率が大幅に変化す
る。そのため、粗面処理をする処理液を電極材料がエッ
チングされないような材料や濃度に調合して粗面処理を
行うと、半導体層の露出する面の凹凸が最適な粗さにな
らず、充分に外部微分量子効率を向上させることができ
ないという問題がある。
【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、発光素子チップの周囲に凸凹を形成する粗面
処理をしながら、良好なオーミックコンタクトで、か
つ、電極表面へのＧａなどの拡散を防止してワイヤボン
ディング性を向上させることができる電極を有する半導
体発光素子の製法を提供することを目的とする。
たもので、発光素子チップの周囲に凸凹を形成する粗面
処理をしながら、良好なオーミックコンタクトで、か
つ、電極表面へのＧａなどの拡散を防止してワイヤボン
ディング性を向上させることができる電極を有する半導
体発光素子の製法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子の製法は、ＧａＰ基板からなるウェハの表面に、Ｇ
ａＰからなるｎ形層およびｐ形層を含み発光層を形成す
る半導体積層部をエピタキシャル成長し、前記半導体積
層部の表面に一方の電極を各チップの表面積の一部に設
けられるように部分的に形成し、前記半導体基板の裏面
に他方の電極を形成し、前記ウェハをダイシングしてチ
ップ化し、各チップの半導体の露出面を粗面処理する半
導体発光素子の製法であって、前記一方の電極をＧａＰ
層とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層とＭ
ｏ層とＡｕ層との３層構造により形成し、前記粗面処理
を塩酸により行うことを特徴とする。
素子の製法は、ＧａＰ基板からなるウェハの表面に、Ｇ
ａＰからなるｎ形層およびｐ形層を含み発光層を形成す
る半導体積層部をエピタキシャル成長し、前記半導体積
層部の表面に一方の電極を各チップの表面積の一部に設
けられるように部分的に形成し、前記半導体基板の裏面
に他方の電極を形成し、前記ウェハをダイシングしてチ
ップ化し、各チップの半導体の露出面を粗面処理する半
導体発光素子の製法であって、前記一方の電極をＧａＰ
層とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層とＭ
ｏ層とＡｕ層との３層構造により形成し、前記粗面処理
を塩酸により行うことを特徴とする。
【０００８】ここに粗面処理とは、半導体層の露出面に
高低差で、たとえば０.１〜３μｍ程度の凸凹を形成す
るような処理を意味する。また、コンタクトメタル層と
は、ＧａＰ層とオーミックコンタクトが得られるメタル
層を意味し、たとえばＡｕとＢｅ、Ｚｎ、Ｎｉのうちの
少なくとも１種との合金を用いることができる。
高低差で、たとえば０.１〜３μｍ程度の凸凹を形成す
るような処理を意味する。また、コンタクトメタル層と
は、ＧａＰ層とオーミックコンタクトが得られるメタル
層を意味し、たとえばＡｕとＢｅ、Ｚｎ、Ｎｉのうちの
少なくとも１種との合金を用いることができる。
【０００９】この製法にすることにより、表面側の電極
をコンタクトメタル層とＭｏ層と、Ａｕ層との３層構造
により形成しているため、半導体層の表面を粗面処理す
る塩酸に対して、電極のいずれの層もエッチングされな
い。そのため、Ｍｏ層をたとえば１００〜３０００Å程
度の厚さに形成することができ、バリア層としてＧａの
拡散を完全に防止することができ、電極の表面を純粋な
Ａｕ層で維持することができる。そのため、金線などの
ワイヤボンディングの結果の接着力を充分に確保するこ
とができる。
をコンタクトメタル層とＭｏ層と、Ａｕ層との３層構造
により形成しているため、半導体層の表面を粗面処理す
る塩酸に対して、電極のいずれの層もエッチングされな
い。そのため、Ｍｏ層をたとえば１００〜３０００Å程
度の厚さに形成することができ、バリア層としてＧａの
拡散を完全に防止することができ、電極の表面を純粋な
Ａｕ層で維持することができる。そのため、金線などの
ワイヤボンディングの結果の接着力を充分に確保するこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の半導体発光素子の製法
は、図１にその一実施形態により製造した半導体発光素
子チップ（以下、ＬＥＤチップという）の断面説明図が
示されるように、ＧａＰ基板１に、ＧａＰからなるｎ形
層２およびｐ形層３の発光層を形成する半導体積層部４
を順次エピタキシャル成長する。このエピタキシャル成
長は、それぞれの層をたとえば１０〜１００μｍ程度と
厚く成長することが光の取出し効率が向上するため、液
相エピタキシャル成長法により成長することが厚くて結
晶性のよいＧａＰ層を成長しやすく好ましい。そして、
その半導体積層部４の表面に一方の電極（ｐ側電極）６
を各チップの表面積の一部に設けられるように部分的に
形成し、半導体基板１の裏面に他方の電極（ｎ側電極）
７を形成する。さらに、ウェハをダイシングしてチップ
化し、各チップの半導体積層部４の露出面を塩酸により
粗面処理する。本発明では、このｐ側電極６をＧａＰ層
３とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層６ａ
とＭｏ層６ｂとＡｕ層６ｃとの３層構造により形成し、
前記粗面処理を塩酸により行うことを特徴とする。
は、図１にその一実施形態により製造した半導体発光素
子チップ（以下、ＬＥＤチップという）の断面説明図が
示されるように、ＧａＰ基板１に、ＧａＰからなるｎ形
層２およびｐ形層３の発光層を形成する半導体積層部４
を順次エピタキシャル成長する。このエピタキシャル成
長は、それぞれの層をたとえば１０〜１００μｍ程度と
厚く成長することが光の取出し効率が向上するため、液
相エピタキシャル成長法により成長することが厚くて結
晶性のよいＧａＰ層を成長しやすく好ましい。そして、
その半導体積層部４の表面に一方の電極（ｐ側電極）６
を各チップの表面積の一部に設けられるように部分的に
形成し、半導体基板１の裏面に他方の電極（ｎ側電極）
７を形成する。さらに、ウェハをダイシングしてチップ
化し、各チップの半導体積層部４の露出面を塩酸により
粗面処理する。本発明では、このｐ側電極６をＧａＰ層
３とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層６ａ
とＭｏ層６ｂとＡｕ層６ｃとの３層構造により形成し、
前記粗面処理を塩酸により行うことを特徴とする。
【００１１】ＧａＰ基板１にＧａＰ層からなる発光層を
形成する半導体積層部４を液相成長するには、たとえば
ｎ形ドーパントをドーピングしたＧａＰを溶融したｎ形
のＧａ融液のボートの温度をたとえば９００〜１０００
℃程度にして、ＧａＰ基板１の一面を接触させながらＧ
ａ融液の温度を徐々に下げることにより、ＧａＰ基板１
上にｎ形のＧａＰ層２が温度の低下と共に、順次エピタ
キシャル成長する。たとえば６０〜８０μｍ程度の厚さ
成長したら（成長温度が７００〜８００℃程度になった
ら）、ｐ形ドーパントであるＺｎを蒸発させてドーピン
グしながら成長を続け、同様にさらに温度を徐々に下げ
ながらｐ形ＧａＰ層３を２０〜３０μｍ程度成長する。
なお、このｎ形層２およびｐ形層３は、それぞれキャリ
ア濃度が５×１０17〜５×１０18ｃｍ-3程度になるよう
に形成することが、発光効率を高く維持する点から好ま
しい。
形成する半導体積層部４を液相成長するには、たとえば
ｎ形ドーパントをドーピングしたＧａＰを溶融したｎ形
のＧａ融液のボートの温度をたとえば９００〜１０００
℃程度にして、ＧａＰ基板１の一面を接触させながらＧ
ａ融液の温度を徐々に下げることにより、ＧａＰ基板１
上にｎ形のＧａＰ層２が温度の低下と共に、順次エピタ
キシャル成長する。たとえば６０〜８０μｍ程度の厚さ
成長したら（成長温度が７００〜８００℃程度になった
ら）、ｐ形ドーパントであるＺｎを蒸発させてドーピン
グしながら成長を続け、同様にさらに温度を徐々に下げ
ながらｐ形ＧａＰ層３を２０〜３０μｍ程度成長する。
なお、このｎ形層２およびｐ形層３は、それぞれキャリ
ア濃度が５×１０17〜５×１０18ｃｍ-3程度になるよう
に形成することが、発光効率を高く維持する点から好ま
しい。
【００１２】この例では、発光層を形成する半導体積層
部４が、ｎ形ＧａＰ層２とｐ形ＧａＰ層３との単純な接
合構造であったが、発光特性を向上させるため、ｎ+ 形
層、ｎ- 形層およびｐ形層の積層構造で構成したり、ヘ
テロ接合など他の構造にすることもできる。
部４が、ｎ形ＧａＰ層２とｐ形ＧａＰ層３との単純な接
合構造であったが、発光特性を向上させるため、ｎ+ 形
層、ｎ- 形層およびｐ形層の積層構造で構成したり、ヘ
テロ接合など他の構造にすることもできる。
【００１３】その後、ＧａＰ基板１の裏面側を、ＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polish）法により研磨し、ＬＥ
Ｄチップ全体の厚さが所定の厚さ、たとえば２００〜３
００μｍ程度になるように薄くする。この研削は、ＬＥ
Ｄチップの厚さに制限がなかったり、厚すぎない場合は
行わなくてもよいが、ＧａＰ基板１は、余り結晶性がよ
くなく、光が減衰するため、このＧａＰ基板１が薄くな
ると、表面側に液相成長した半導体積層部４の厚さが相
対的に厚くなり、反射を繰り返してＬＥＤチップの表面
側に効率的に光を取り出すことができるため好ましい。
（Chemical Mechanical Polish）法により研磨し、ＬＥ
Ｄチップ全体の厚さが所定の厚さ、たとえば２００〜３
００μｍ程度になるように薄くする。この研削は、ＬＥ
Ｄチップの厚さに制限がなかったり、厚すぎない場合は
行わなくてもよいが、ＧａＰ基板１は、余り結晶性がよ
くなく、光が減衰するため、このＧａＰ基板１が薄くな
ると、表面側に液相成長した半導体積層部４の厚さが相
対的に厚くなり、反射を繰り返してＬＥＤチップの表面
側に効率的に光を取り出すことができるため好ましい。
【００１４】その後、真空蒸着などにより、ｐ側電極６
を形成する。このｐ形側電極６は、前述のようにコンタ
クトメタル層６ａと、Ｍｏ層６ｂと、Ａｕ層６ｃとの３
層構造により形成する。コンタクトメタル層６ａは、Ｇ
ａＰ層とのオーミックコンタクトが得られる材料、たと
えばＡｕ-Ｂｅ合金、Ａｕ-Ｂｅ-Ｎｉ合金、Ａｕ-Ｚｎ合
金、Ａｕ-Ｎｉ合金など、ＡｕとＢｅ、Ｚｎ、およびＮ
ｉのいずれか少なくとも１種との合金により、５００〜
３０００Å程度の厚さに成膜される。Ｍｏ層６ｂは、Ｇ
ａＰ層のＧａが拡散して表面側に析出するのを防止する
ためのバリア層とするもので、本発明では、Ｇａの拡散
を防止すると共に、後述する塩酸による粗面処理により
侵されない材料として選定されており、１００〜３００
０Å程度の厚さに成膜されている。この程度の厚さ成膜
されることにより、Ｇａの拡散を阻止するバリア層とし
て充分に寄与する。Ａｕ層６ｃは、電極の表面に金線な
どがワイヤボンディングされる際に、充分に接着力が得
られるように、ワイヤとの馴染みのよい材料であると共
に、粗面処理の塩酸に対して強い材料という点から選定
され、２０００〜１２０００Å程度の厚さに成膜されて
いる。
を形成する。このｐ形側電極６は、前述のようにコンタ
クトメタル層６ａと、Ｍｏ層６ｂと、Ａｕ層６ｃとの３
層構造により形成する。コンタクトメタル層６ａは、Ｇ
ａＰ層とのオーミックコンタクトが得られる材料、たと
えばＡｕ-Ｂｅ合金、Ａｕ-Ｂｅ-Ｎｉ合金、Ａｕ-Ｚｎ合
金、Ａｕ-Ｎｉ合金など、ＡｕとＢｅ、Ｚｎ、およびＮ
ｉのいずれか少なくとも１種との合金により、５００〜
３０００Å程度の厚さに成膜される。Ｍｏ層６ｂは、Ｇ
ａＰ層のＧａが拡散して表面側に析出するのを防止する
ためのバリア層とするもので、本発明では、Ｇａの拡散
を防止すると共に、後述する塩酸による粗面処理により
侵されない材料として選定されており、１００〜３００
０Å程度の厚さに成膜されている。この程度の厚さ成膜
されることにより、Ｇａの拡散を阻止するバリア層とし
て充分に寄与する。Ａｕ層６ｃは、電極の表面に金線な
どがワイヤボンディングされる際に、充分に接着力が得
られるように、ワイヤとの馴染みのよい材料であると共
に、粗面処理の塩酸に対して強い材料という点から選定
され、２０００〜１２０００Å程度の厚さに成膜されて
いる。
【００１５】これらの電極材料は、通常この半導体積層
部４の表面側から発光した光が取り出されるため、その
光を遮断しないように、できるだけ小さく、しかしチッ
プ全体に電流を広げて効率よく発光させることができる
ように半導体積層部４の表面の一部に設けられる。この
部分的に設ける方法としては、電極を形成する部分以外
の表面にレジストマスクなどを設けてから真空蒸着など
を行うリフトオフ法、または電極を形成しない部分をガ
ラスマスクなどで覆って必要な場所のみに電極材料を被
着させることができるマスク蒸着法などを用いて行うの
が好ましい。成膜した後にパターニングするには、３種
類の金属をエッチングする必要があるため、エッチング
工程が複雑になるからである。
部４の表面側から発光した光が取り出されるため、その
光を遮断しないように、できるだけ小さく、しかしチッ
プ全体に電流を広げて効率よく発光させることができる
ように半導体積層部４の表面の一部に設けられる。この
部分的に設ける方法としては、電極を形成する部分以外
の表面にレジストマスクなどを設けてから真空蒸着など
を行うリフトオフ法、または電極を形成しない部分をガ
ラスマスクなどで覆って必要な場所のみに電極材料を被
着させることができるマスク蒸着法などを用いて行うの
が好ましい。成膜した後にパターニングするには、３種
類の金属をエッチングする必要があるため、エッチング
工程が複雑になるからである。
【００１６】さらに、ＧａＰ基板１の裏面にも、Ａｕ-
Ｇｅ合金からなる電極用金属を全面に設けてｎ側電極７
を形成し、ダイシングによりチップ化する。
Ｇｅ合金からなる電極用金属を全面に設けてｎ側電極７
を形成し、ダイシングによりチップ化する。
【００１７】つぎに、ダイシングされたチップを、濃度
が１０〜３５重量％のＨＣｌ溶液に０.５〜５分程度浸
漬し、チップの表面に図１に示されるような凸凹を形成
し、半導体層の露出面を粗面にする。この粗面の粗さ
は、凹凸の高低差で、０.１〜３μｍ程度、さらに好ま
しくは、１〜２μｍ程度になるような粗さに形成される
ことが、表面側（側面に出る光も表面側に反射させて利
用することができる）に光を取り出すのに都合がよい。
ＧａＰ層の露出面をこのような粗さにするには、前述の
濃度の塩酸溶液が最も相応しい。濃度が濃すぎたり、薄
すぎると表面粗さの制御が難しくなる。また、他のフッ
酸や硫酸で粗面処理を行っても、表面粗さが不十分とな
り好ましくない。この塩酸による粗面処理を行っても、
半導体層以外に露出する電極金属は、前述の構成になっ
ているため、どの電極材料も塩酸に侵されることはな
い。すなわち、チップ外周に露出するＧａＰ半導体層の
表面を粗面にする条件と電極材料がエッチングされない
条件とが合致するように粗面を形成する処理液と、電極
材料とが選択されている。
が１０〜３５重量％のＨＣｌ溶液に０.５〜５分程度浸
漬し、チップの表面に図１に示されるような凸凹を形成
し、半導体層の露出面を粗面にする。この粗面の粗さ
は、凹凸の高低差で、０.１〜３μｍ程度、さらに好ま
しくは、１〜２μｍ程度になるような粗さに形成される
ことが、表面側（側面に出る光も表面側に反射させて利
用することができる）に光を取り出すのに都合がよい。
ＧａＰ層の露出面をこのような粗さにするには、前述の
濃度の塩酸溶液が最も相応しい。濃度が濃すぎたり、薄
すぎると表面粗さの制御が難しくなる。また、他のフッ
酸や硫酸で粗面処理を行っても、表面粗さが不十分とな
り好ましくない。この塩酸による粗面処理を行っても、
半導体層以外に露出する電極金属は、前述の構成になっ
ているため、どの電極材料も塩酸に侵されることはな
い。すなわち、チップ外周に露出するＧａＰ半導体層の
表面を粗面にする条件と電極材料がエッチングされない
条件とが合致するように粗面を形成する処理液と、電極
材料とが選択されている。
【００１８】本発明によれば、電極を形成した後にＧａ
Ｐが積層された半導体積層部の露出面に塩酸により粗面
処理が施されているため、電極表面には凹凸がなくワイ
ヤボンディング時の認識性が低下しないと共に、ＬＥＤ
チップの表面および側壁での全反射を抑制して、外部に
光が取り出される割合が大きくなる。その結果、外部微
分量子効率が大幅に向上し、輝度の大きい半導体発光素
子が得られる。しかも、電極材料のバリア層をＭｏによ
り構成すると共に、粗面処理を塩酸溶液により行ってい
るため、Ｍｏは塩酸に対して全然侵されず、電極の側面
に露出していてもエッチングされない。そのため、バリ
ア層として機能する１００〜３０００Åの十分な厚さに
形成することができ、Ｇａの拡散を完全に防止すること
ができ、ワイヤボンディング特性を非常に向上させるこ
とができる。また、コンタクトメタル層もＡｕを含む合
金であり、塩酸に対して全然侵されず、ＧａＰ層とのオ
ーミック特性も良好で低抵抗となり、動作電圧の低い半
導体発光素子が得られる。
Ｐが積層された半導体積層部の露出面に塩酸により粗面
処理が施されているため、電極表面には凹凸がなくワイ
ヤボンディング時の認識性が低下しないと共に、ＬＥＤ
チップの表面および側壁での全反射を抑制して、外部に
光が取り出される割合が大きくなる。その結果、外部微
分量子効率が大幅に向上し、輝度の大きい半導体発光素
子が得られる。しかも、電極材料のバリア層をＭｏによ
り構成すると共に、粗面処理を塩酸溶液により行ってい
るため、Ｍｏは塩酸に対して全然侵されず、電極の側面
に露出していてもエッチングされない。そのため、バリ
ア層として機能する１００〜３０００Åの十分な厚さに
形成することができ、Ｇａの拡散を完全に防止すること
ができ、ワイヤボンディング特性を非常に向上させるこ
とができる。また、コンタクトメタル層もＡｕを含む合
金であり、塩酸に対して全然侵されず、ＧａＰ層とのオ
ーミック特性も良好で低抵抗となり、動作電圧の低い半
導体発光素子が得られる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、電極の形成後に塩酸に
よる粗面処理を行っても、電極材料が侵されることがな
いため、非常に信頼性の高い電極が得られると共に、ワ
イヤボンディング特性が向上する。しかも、塩酸処理後
に電極を形成しなくてもよいため、ウェハの状態で電極
を形成することができ、製造工程を従来通りの簡単な工
程で製造することができる。その結果、発光特性が優れ
て高特性で、かつ、信頼性の高い半導体発光素子を非常
に安価に得ることができる。
よる粗面処理を行っても、電極材料が侵されることがな
いため、非常に信頼性の高い電極が得られると共に、ワ
イヤボンディング特性が向上する。しかも、塩酸処理後
に電極を形成しなくてもよいため、ウェハの状態で電極
を形成することができ、製造工程を従来通りの簡単な工
程で製造することができる。その結果、発光特性が優れ
て高特性で、かつ、信頼性の高い半導体発光素子を非常
に安価に得ることができる。
【図１】本発明の半導体発光素子の製法の一実施形態に
より得られるＬＥＤチップの断面説明図である。
より得られるＬＥＤチップの断面説明図である。
【図２】従来のＬＥＤチップの断面構造を説明する図で
ある。
ある。
１ ＧａＰ基板 ２ ｎ形ＧａＰ層 ３ ｐ形ＧａＰ層 ４ 半導体積層部 ６ ｐ側電極 ６ａ コンタクトメタル層 ６ｂ Ｍｏ層 ６ｃ Ａｕ層 ７ ｎ側電極
Claims (1)
- 【請求項１】 ＧａＰ基板からなるウェハの表面に、Ｇ
ａＰからなるｎ形層およびｐ形層を含み発光層を形成す
る半導体積層部をエピタキシャル成長し、前記半導体積
層部の表面に一方の電極を各チップの表面積の一部に設
けられるように部分的に形成し、前記半導体基板の裏面
に他方の電極を形成し、前記ウェハをダイシングしてチ
ップ化し、各チップの半導体の露出面を粗面処理する半
導体発光素子の製法であって、前記一方の電極をＧａＰ
層とオーミックコンタクトするコンタクトメタル層とＭ
ｏ層とＡｕ層との３層構造により形成し、前記粗面処理
を塩酸により行うことを特徴とする半導体発光素子の製
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10817199A JP3881472B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 半導体発光素子の製法 |
| US09/518,504 US6395572B1 (en) | 1999-04-15 | 2000-03-03 | Method of producing semiconductor light-emitting element |
| US10/120,298 US20020115229A1 (en) | 1999-04-15 | 2002-04-09 | Semiconductor light-emitting elements |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10817199A JP3881472B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 半導体発光素子の製法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299494A true JP2000299494A (ja) | 2000-10-24 |
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ID=14477795
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