JP2006344710A - Semiconductor light emitting element, its manufacturing method, semiconductor light emitting device, and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting element capable of reducing light circulating in the light emitting element or leaking toward a sidewall for improving light extraction efficiency from a light extraction surface and its manufacturing method, and to provide a semiconductor light emitting device and its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the semiconductor light emitting element made of a group III-V compound semiconductor layer, the light extraction surface 20 is formed on a (001) plane of an n-type semiconductor layer 1 for example, and inclined reflection surfaces 24 and 25 each constituted of a (111) plane and a (11-1) plane and not reaching an active layer 3 are formed on p-type semiconductor layers 4 and 5 present oppositely to the surface 20 across the active layer 3. The surfaces 24 and 25 are formed by wet etching with a low-temperature hydrochloric acid as an etchant together with element separation surfaces 21 and 22 each similarly made of a (111) plane and a (11-1) plane. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法、並びに半導体発光装置及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは、光取り出し構造に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor light emitting element and a method for manufacturing the same, a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light extraction structure.

従来から、基板上に複数の化合物半導体層を積層して形成した化合物半導体発光素子が知られている。例えば、赤色発光ダイオードや、1.3〜1.5μm帯の光通信に用いられる赤外レーザ・ダイオードなどが、基板上にエピタキシャル成長によって形成された、ガリウム砒素(GaAs)系あるいはインジウム・リン(InP)系などのIII−V族化合物半導体層を材料にして形成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a compound semiconductor light emitting element formed by stacking a plurality of compound semiconductor layers on a substrate is known. For example, gallium arsenide (GaAs) -based or indium-phosphorus (InP) formed by epitaxial growth on a substrate such as a red light emitting diode or an infrared laser diode used for 1.3-1.5 μm optical communication. ) -Based III-V group compound semiconductor layers.

これらの化合物半導体発光素子の作製では、基板上に複数の化合物半導体層を積層して形成した後に、ウエットエッチングによって各化合物半導体層を選択的に除去して、各発光素子の発光領域をメサ構造に成形したり、発光素子間を素子分離したりする方法がよく用いられる。エッチングに用いられるエッチャントは、除去しようとする化合物半導体層の構成元素に応じて適宜選択される。   In the production of these compound semiconductor light emitting devices, after a plurality of compound semiconductor layers are stacked on a substrate, each compound semiconductor layer is selectively removed by wet etching, so that the light emitting region of each light emitting device has a mesa structure. Often, a method of forming a light emitting element or separating elements between light emitting elements is used. The etchant used for etching is appropriately selected according to the constituent elements of the compound semiconductor layer to be removed.

例えば、後述の特許文献1では、(100)面を主面とするn型InP基板の上に、n型InPバッファ層、non−InGaAsP活性層、p型InPクラッド層、およびp型InGaAsPエッチングダミー層を順次積層して形成した後、酸化シリコンからなるエッチングマスクを用いたウエットエッチングによって、[011]方向に延在したストライプ状の活性層を形成する半導体発光素子の製造方法が示されている。   For example, in Patent Document 1 described later, an n-type InP buffer layer, a non-InGaAsP active layer, a p-type InP clad layer, and a p-type InGaAsP etching dummy are formed on an n-type InP substrate having a (100) plane as a main surface. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device is shown in which a layered active layer is formed by sequentially forming layers and then performing wet etching using an etching mask made of silicon oxide to extend in a [011] direction. .

この際、臭素と臭化水素を含むエッチャント(HBr−Br2−H2O)を用い、エッチング時間を制御しながら、p型InGaAsPエッチングダミー層、p型InPクラッド層、non−InGaAsP活性層、n型InPバッファ層、およびn型InP基板の一部をエッチングして、上記ストライプ状の活性層を含むメサ構造を形成する。 At this time, an etchant containing bromine and hydrogen bromide (HBr—Br 2 —H 2 O) is used, and while controlling the etching time, a p-type InGaAs etching dummy layer, a p-type InP cladding layer, a non-InGaAsP active layer, The n-type InP buffer layer and a part of the n-type InP substrate are etched to form a mesa structure including the stripe-shaped active layer.

また、後述の特許文献2では、GaAs基板の上に、DBR(Distributed Bragg Reflector)層、n型AlInP下クラッド層、AlGaInP活性層、p型AlInP上クラッド層、p型GaAs層、p型AlGaAs窓層、絶縁膜、および電極を順次積層して形成した後、フォトレジストをエッチングマスクとして用いたウエットエッチングによって素子分離する半導体発光素子の製造方法が示されている。   In Patent Document 2 described later, a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer, an n-type AlInP lower cladding layer, an AlGaInP active layer, a p-type AlInP upper cladding layer, a p-type GaAs layer, a p-type AlGaAs window on a GaAs substrate. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device is shown in which a layer, an insulating film, and an electrode are sequentially stacked and formed, and then device isolation is performed by wet etching using a photoresist as an etching mask.

この例では、まずヨウ素系エッチャント(例えば、ヨウ素150g、ヨウ化アンモニウム1500g、エタノール450mlおよび水3000mlの比率で混合して作製されたエッチャント)を用いてp型AlGaAs窓層をエッチング処理し、次に硫酸系エッチャント(例えば硫酸:過酸化水素:水=1:2:50の比率で混合された、硫酸、過酸化水素および水の混合物)を用いてp型GaAs層のエッチング処理を行い、次にリン酸系エッチャント(60℃の熱リン酸)を用いてp型AlInP上クラッド層をエッチング処理する。   In this example, the p-type AlGaAs window layer is first etched using an iodine-based etchant (for example, an etchant prepared by mixing 150 g of iodine, 1500 g of ammonium iodide, 450 ml of ethanol and 3000 ml of water), and then Etching of the p-type GaAs layer using a sulfuric acid etchant (for example, a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water mixed at a ratio of sulfuric acid: hydrogen peroxide: water = 1: 2: 50), Etching is performed on the p-type AlInP upper cladding layer using a phosphoric acid-based etchant (hot phosphoric acid at 60 ° C.).

特許文献2には、上記のように適切なエッチャントを使い分けることで、良好なメサ形状を形成することができ、リン酸系エッチャントの代わりに、塩化水素系エッチャント(塩化水素:酢酸:過酸化水素=31:62:7の比率で混合された、塩化水素、酢酸および過酸化水素の混合物)を用いてもよく、また、ヨウ素系エッチャントの代わりに、フッ酸系エッチャント(例えばフッ化水素:水=1:4の比率で混合された、フッ化水素および水の混合物)を用いてもよいと記されている。   In Patent Document 2, a suitable mesa shape can be formed by properly using an appropriate etchant as described above, and a hydrogen chloride etchant (hydrogen chloride: acetic acid: hydrogen peroxide) can be used instead of a phosphate etchant. A mixture of hydrogen chloride, acetic acid and hydrogen peroxide mixed at a ratio of 31: 62: 7 may be used, and a hydrofluoric acid-based etchant (for example, hydrogen fluoride: water) instead of an iodine-based etchant = Mixture of hydrogen fluoride and water mixed in a ratio of 1: 4.

また、後述の特許文献3では、n型InP基板の上に、InGaAsP/InGaAsP多重量子井戸活性層、p型InPクラッド層、およびp型InGaAsコンタクト層を順次積層し、[011]方向に延在したストライプ状の活性層メサストライプをドライエッチングによって形成した後、その周囲にFeドープInP埋込層を形成し、その表面をウエットエッチングによって平坦化する半導体装置の製造方法が示されている。   In Patent Document 3 described later, an InGaAsP / InGaAsP multiple quantum well active layer, a p-type InP cladding layer, and a p-type InGaAs contact layer are sequentially stacked on an n-type InP substrate, and extend in the [011] direction. A method of manufacturing a semiconductor device is shown in which after forming a striped active layer mesa stripe by dry etching, an Fe-doped InP buried layer is formed around it and the surface thereof is planarized by wet etching.

この例では、エッチャントとして塩化水素と酢酸との混合物を用い、その他に水または過酸化水素が含まれていてもよいとされている。特許文献3には、このようなエッチャントを用いると、InP埋込層の[0−11]方向へのエッチングが[100]方向あるいは[011]方向へのエッチングに比べて速やかに起こるため、InP埋込層の表面を(100)面に平坦化できると記されている。   In this example, it is said that a mixture of hydrogen chloride and acetic acid is used as an etchant, and water or hydrogen peroxide may be contained in addition. In Patent Document 3, when such an etchant is used, the etching in the [0-11] direction of the InP buried layer occurs more rapidly than the etching in the [100] direction or the [011] direction. It is described that the surface of the buried layer can be flattened to a (100) plane.

ところで、PやAsを構成元素として有し、閃亜鉛鉱型結晶構造をもつ、GaAsやGaInPなどのIII−V族化合物半導体からなる発光素子では、材料の屈折率が高いため、発光ダイオード(LED)として構成した場合に、LED内部の光がLEDと外気との界面でLED側に反射されることが多くなる。このため、発光層で発生した光がLED内部を循環したり、側壁側へ光漏れしたりすることが多く、発生した光を光取り出し面から効率よくLED外部に取り出すことが困難であるという問題がある。   By the way, a light-emitting element made of a III-V group compound semiconductor such as GaAs or GaInP having P or As as a constituent element and having a zinc blende type crystal structure has a high refractive index of the material. ), The light inside the LED is often reflected to the LED side at the interface between the LED and the outside air. For this reason, the light generated in the light emitting layer often circulates inside the LED or leaks to the side wall, and it is difficult to efficiently extract the generated light from the light extraction surface to the outside of the LED. There is.

そこで、後述の非特許文献1および特許文献4には、光取り出し面に光の進路を発散させる反射面を形成したり、光取り出し面の対向面側に例えば角錐台形の埋め込み型光反射体(BMR:buried micro-reflectors)を形成したりすることにより、LED内部を循環したり側壁側へ漏れ出したりする光を減少させ、光取り出し面からの光取り出し効率を向上させるLEDが提案されている。   Therefore, in Non-Patent Document 1 and Patent Document 4 to be described later, a reflection surface that diverges the path of light is formed on the light extraction surface, or, for example, a truncated pyramid-shaped embedded light reflector (on the opposite surface side of the light extraction surface ( There has been proposed an LED that improves light extraction efficiency from the light extraction surface by reducing light that circulates inside the LED or leaks to the side wall by forming BMR (buried micro-reflectors). .

しかしながら、上述の様々なエッチャントを用いて発明者が試みたところ、酢酸系のエッチャントではレジストが変質する問題点があった。また、これらのエッチャントを用いるエッチングでは、GaInPとAlGaInPとでエッチングレートが著しく違うため制御性が悪くなる。このため、光取り出し面の表面ラフネスを増大させた場合には、その形状は均一性に欠けていた。また、光取り出し面の対向面側に、一定のユニフォーミティを持つ凹凸を形成することは、困難であった。これらの結果、光取り出し効率を劇的に上げるというところまで至らなかった。   However, when the inventors tried using the above-mentioned various etchants, there was a problem that the resist deteriorated in the acetic acid-based etchant. In the etching using these etchants, the controllability is deteriorated because the etching rate is significantly different between GaInP and AlGaInP. For this reason, when the surface roughness of the light extraction surface is increased, the shape lacks uniformity. Moreover, it has been difficult to form irregularities having a certain uniformity on the opposite surface side of the light extraction surface. As a result, it was not possible to dramatically increase the light extraction efficiency.

特開平10−321944号公報(第4及び5頁、図1−10)JP-A-10-321944 (pages 4 and 5, FIG. 1-10) 特開2003−31843号公報(第5及び6頁、図1−3)Japanese Patent Laid-Open No. 2003-31843 (pages 5 and 6, FIG. 1-3) 特開2002−198616号公報(第11及び12頁、図6−9)JP 2002-198616 A (11th and 12th pages, FIG. 6-9) 特表2004−506331号公報(第7−9頁、図1−3)Japanese translation of PCT publication No. 2004-506331 (page 7-9, FIG. 1-3) S.Illek et al.,Buried micro-reflectors boost performance of AlGaInP LEDs,Compound Semiconductor,p.39-42,(2002)(図2,4及び5)S.Illek et al., Buried micro-reflectors boost performance of AlGaInP LEDs, Compound Semiconductor, p.39-42, (2002) (FIGS. 2, 4 and 5)

上記のように、エッチャントを選択するだけでは、LEDの光取り出し面の対向面に規則的な凹凸を形成し、LEDの光取り出し効率を向上させることは難しいことが判明した。特にマイクロLEDなどの微細な化合物半導体発光素子に対しては、表面テクスチャや表面ラフネスの作製は困難である。   As described above, it has been found that it is difficult to improve the light extraction efficiency of the LED by forming regular irregularities on the surface facing the light extraction surface of the LED only by selecting the etchant. In particular, for a fine compound semiconductor light emitting device such as a micro LED, it is difficult to produce surface texture and surface roughness.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体発光素子内部を循環したり側壁側へ漏れ出したりする光を減少させ、光取り出し面からの光取り出し効率を向上させることのできる半導体発光素子及びその製造方法、並びに半導体発光装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to reduce the light that circulates inside the semiconductor light emitting element or leaks to the side wall, and the light extraction efficiency from the light extraction surface. It is an object to provide a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.

即ち、本発明は、III−V族化合物半導体層からなる半導体発光素子において、
第1導電型半導体層の(001)面に光取り出し面が形成され、
活性層を間に挟んで前記光取り出し面の反対側に存在する第2導電型半導体層に、前 記活性層に達しない(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面が形成されて いる
ことを特徴とする、半導体発光素子に係わり、また、前記半導体発光素子が複数個、少なくとも前記第1導電型半導体層の最下層からなる同一基板上にアレイ状に形成されている、半導体発光装置に係わるものである。
That is, the present invention relates to a semiconductor light emitting device comprising a III-V compound semiconductor layer,
A light extraction surface is formed on the (001) surface of the first conductivity type semiconductor layer;
An inclined reflective surface composed of a (111) surface and a (11-1) surface that does not reach the active layer is formed in the second conductive type semiconductor layer existing on the opposite side of the light extraction surface with the active layer interposed therebetween. A plurality of the semiconductor light emitting elements are formed in an array on the same substrate consisting of at least the lowermost layer of the first conductivity type semiconductor layer; The present invention relates to a semiconductor light emitting device.

また、前記半導体発光素子又は前記半導体発光装置の製造方法であって、前記(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面を、低温の塩酸をエッチャントとするウエットエッチングによって形成する、半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法に係わるものである。   Further, in the method for manufacturing the semiconductor light emitting element or the semiconductor light emitting device, the inclined reflecting surface composed of the (111) plane and the (11-1) plane is formed by wet etching using low temperature hydrochloric acid as an etchant. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting element or a semiconductor light emitting device.

本発明の半導体発光素子は、閃亜鉛鉱型結晶構造をもつIII−V族化合物半導体層からなる半導体発光素子であって、第1導電型半導体層の(001)面に光取り出し面が形成され、活性層を間に挟んで前記光取り出し面の反対側に存在する第2導電型半導体層に、前記活性層に達しない(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面が形成されている。前記(111)面からなる傾斜反射面及び前記(11−1)面からなる傾斜反射面は、それぞれ、エッチング速度などの作製条件によらず、前記(001)面である光取り出し面に対し、一定の傾き(約55度)を有しているので、これらの規則的に形成された前記傾斜反射面による反射によって、前記半導体発光素子の内部を循環したり側壁側へ漏れ出したりする光を減少させ、前記光取り出し面からの光取り出し効率を向上させることができる。   The semiconductor light emitting device of the present invention is a semiconductor light emitting device comprising a III-V group compound semiconductor layer having a zinc blende type crystal structure, and a light extraction surface is formed on the (001) plane of the first conductivity type semiconductor layer. In addition, an inclined reflecting surface composed of a (111) surface and a (11-1) surface that does not reach the active layer is formed in the second conductive type semiconductor layer existing on the opposite side of the light extraction surface with the active layer interposed therebetween. Has been. The inclined reflecting surface composed of the (111) surface and the inclined reflecting surface composed of the (11-1) surface are respectively compared with the light extraction surface which is the (001) surface, regardless of the production conditions such as the etching rate. Since it has a certain inclination (about 55 degrees), the light that circulates inside the semiconductor light emitting element or leaks to the side wall side due to the reflection by the regularly formed inclined reflecting surfaces. The light extraction efficiency from the light extraction surface can be improved.

また、本発明の半導体発光装置は、前記半導体発光素子が複数個、少なくとも前記第1導電型半導体層の最下層からなる同一基板上にアレイ状に形成されているので、光取り出し効率が向上した前記半導体発光素子を用いて、線状又は面上などの様々な形状を有する光源を形成できるばかりでなく、自発光型の表示装置を形成することもできる。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, since the plurality of semiconductor light emitting elements are formed in an array on the same substrate composed of at least the lowermost layer of the first conductivity type semiconductor layer, the light extraction efficiency is improved. Using the semiconductor light emitting element, not only light sources having various shapes such as a line shape or a surface can be formed, but also a self-luminous display device can be formed.

また、前記半導体発光素子又は前記半導体発光装置の製造方法によれば、前記(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面を、低温の塩酸をエッチャントとするウエットエッチングによって形成する。この製造方法は、塩酸によるエッチングでは、(111)面および(11−1)面に平行な方向へのエッチングが、(111)面および(11−1)面に交わる方向へのエッチングに比べてはるかに速く進行することを利用しているため、確実に前記(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面を形成することができる。また、低温でエッチング反応を行わせているので、反応速度が遅くなり、小さいエッチングレートで長い時間をかけてエッチングを行うことができ、エッチングによる各半導体層の除去量を簡易かつ良好に制御することができる。   Further, according to the method for manufacturing the semiconductor light emitting element or the semiconductor light emitting device, the inclined reflective surface composed of the (111) plane and the (11-1) plane is formed by wet etching using low temperature hydrochloric acid as an etchant. In this manufacturing method, in etching with hydrochloric acid, etching in a direction parallel to the (111) plane and the (11-1) plane is compared with etching in a direction intersecting the (111) plane and the (11-1) plane. Since the fact that it travels much faster is used, it is possible to reliably form an inclined reflecting surface composed of the (111) plane and the (11-1) plane. In addition, since the etching reaction is performed at a low temperature, the reaction rate is slow, the etching can be performed over a long time at a small etching rate, and the removal amount of each semiconductor layer by etching is controlled easily and satisfactorily. be able to.

なお、閃亜鉛鉱型結晶構造は立方晶系に属し、結晶方位のa軸方向、b軸方向およびc軸方向が互いに等価であるので、本発明は、a軸方向、b軸方向およびc軸方向の交換に関して何ら制限されないものである。例えば、本発明は、前記光取り出し面を(001)面ではなく(100)面や(010)面に形成する場合も含むものである。   The zinc blende crystal structure belongs to a cubic system, and the a-axis direction, b-axis direction, and c-axis direction of the crystal orientation are equivalent to each other. There are no restrictions on the exchange of directions. For example, the present invention includes the case where the light extraction surface is formed not on the (001) plane but on the (100) plane or the (010) plane.

本発明の半導体発光素子又は半導体発光装置において、前記(111)面からなる傾斜反射面と前記(11−1)面からなる傾斜反射面とが、前記第2導電型半導体層の表面に断面V字形の溝を形成しているのがよい。実施の形態1で詳述するように、表面がマスクされている前記(111)面からなる傾斜反射面と前記(11−1)面からなる傾斜反射面とが交わり、断面V字形の前記溝が形成されると、これ以後のエッチングははるかに遅くなり、これらの傾斜反射面が実効的なエッチングストップ面に近い働きをする。このため、サイドエッチングの量は少なくなり、前記溝の深さはマスクの間隔によってほぼ自動的に決まることになるので、前記第2導電型半導体層がエッチングレートの異なる多層膜であっても、あるいは、エッチングレートを制御することなしでも、所定の深さの前記溝を制御性よく形成することができる。また、素子分離のための深い素子分離溝と同時に、前記溝を、過剰なエッチングを生じることなしに形成することができる。   In the semiconductor light emitting element or the semiconductor light emitting device of the present invention, the inclined reflective surface composed of the (111) plane and the inclined reflective surface composed of the (11-1) plane have a cross-section V on the surface of the second conductivity type semiconductor layer. It is preferable to form a letter-shaped groove. As described in detail in the first embodiment, the inclined reflection surface composed of the (111) plane whose surface is masked intersects with the inclined reflection surface composed of the (11-1) surface, and the groove having a V-shaped cross section. After that, the subsequent etching is much slower, and these inclined reflecting surfaces work close to an effective etching stop surface. For this reason, the amount of side etching is reduced, and the depth of the groove is almost automatically determined by the mask interval. Therefore, even if the second conductivity type semiconductor layer is a multilayer film having a different etching rate, Alternatively, the groove having a predetermined depth can be formed with good controllability without controlling the etching rate. In addition, the groove can be formed at the same time as the deep element isolation groove for element isolation without causing excessive etching.

この際、前記溝が[1−10]方向に沿って線状パターンに延びており、前記線状パターンが複数本並設されているのがよい。このような形状にすることで、前記第2導電型半導体層の上の広い領域に、前記(111)面および前記(11−1)面からなる傾斜反射面を効果的に配置することができる。また、前記溝によって前記第2導電型半導体層における電流拡散が抑制され、前記溝で挟まれた前記第2導電型半導体層に電流が集中するので、電流密度が向上し発光効率が高められる。   At this time, it is preferable that the grooves extend in a linear pattern along the [1-10] direction, and a plurality of the linear patterns are arranged in parallel. By adopting such a shape, the inclined reflection surface composed of the (111) plane and the (11-1) plane can be effectively arranged in a wide region on the second conductive semiconductor layer. . In addition, current diffusion in the second conductive semiconductor layer is suppressed by the groove, and current is concentrated in the second conductive semiconductor layer sandwiched between the grooves, so that current density is improved and luminous efficiency is increased.

また、前記第2導電型半導体層上の一部に電極が設けられており、前記電極が設けられていない領域に、前記溝の少なくとも一部が存在しているのがよい。下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性とを実現できる電極として、例えば、チタン、白金および金が積層された3層構造からなる電極を設けると、チタン層が発光光の一部を吸収するので、前記電極を前記第2導電型半導体層上の全面に設けるのではなく、一部に設けるのがよい。この場合、前記電極が設けられていない領域にも前記溝を設けることで、この領域を伝播する光を前記光取り出し面に反射するようにするのがよい。   Further, it is preferable that an electrode is provided on a part of the second conductivity type semiconductor layer, and at least a part of the groove is present in a region where the electrode is not provided. As an electrode capable of realizing adhesion and ohmic contact with the underlying semiconductor layer, for example, when an electrode having a three-layer structure in which titanium, platinum and gold are stacked is provided, the titanium layer absorbs part of the emitted light. Therefore, it is preferable that the electrode is provided not on the entire surface of the second conductivity type semiconductor layer but on a part thereof. In this case, it is preferable to provide the groove also in a region where the electrode is not provided so that light propagating through the region is reflected on the light extraction surface.

また、前記第2導電型半導体層が構成元素としてリンを含んでいるのがよい。リンを含むIII−V族化合物半導体層は、塩酸をエッチャントとするエッチングにおいて、(111)面および(11−1)面に平行な方向へのエッチングが、(111)面および(11−1)面に交わる方向へのエッチングに比べてはるかに速く進行する。従って、本発明を最も効果的に適用することができる。   The second conductive semiconductor layer preferably contains phosphorus as a constituent element. The III-V compound semiconductor layer containing phosphorus is etched in a direction parallel to the (111) plane and the (11-1) plane in the etching using hydrochloric acid as an etchant, and the (111) plane and (11-1) It proceeds much faster than etching in the direction that intersects the surface. Therefore, the present invention can be applied most effectively.

また、(111)面である傾斜面及び/又は(11−1)面である傾斜面によって、前記第2導電型半導体層と、前記活性層と、前記第1導電型半導体層の少なくとも一部とが、メサ形状に形成されているのがよい。前記(111)面からなる傾斜面及び/又は前記(11−1)面からなる傾斜面は、上述した特徴、すなわち、前記傾斜面がエッチングレートの異なる複数の半導体層にわたって形成される場合でも、前記(001)面である光取り出し面に対し一定の傾き(約55度)をもって形成され、サイドエッチングが前記傾斜面に交わる方向のエッチングになるため、サイドエッチングの量が少なくなるといった特徴を備えている。このため、前記傾斜面は、前記第2導電型半導体層と、前記活性層と、前記第1導電型半導体層の少なくとも一部とを、メサ形状に形成する際の側面として好適である。また、前記傾斜面は前記傾斜反射面の一部として利用することもできる。前記傾斜面は、前記傾斜反射面と同時に形成することができ、作製工程を簡略化することができる。   Further, at least part of the second conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the first conductivity type semiconductor layer by an inclined surface that is a (111) plane and / or an inclined surface that is a (11-1) plane. Are preferably formed in a mesa shape. The inclined surface formed of the (111) plane and / or the inclined surface formed of the (11-1) plane has the above-described characteristics, that is, even when the inclined surface is formed over a plurality of semiconductor layers having different etching rates. It is formed with a certain inclination (about 55 degrees) with respect to the light extraction surface which is the (001) plane, and the side etching is performed in a direction intersecting with the inclined surface, so that the amount of side etching is reduced. ing. Therefore, the inclined surface is suitable as a side surface when forming the second conductive semiconductor layer, the active layer, and at least a part of the first conductive semiconductor layer in a mesa shape. Further, the inclined surface can be used as a part of the inclined reflecting surface. The inclined surface can be formed simultaneously with the inclined reflecting surface, and the manufacturing process can be simplified.

この際、前記第1導電型半導体層の少なくとも一部に前記傾斜面を形成するには、前記第2導電型半導体層と同様に、前記第1導電型半導体層が構成元素としてリンを含んでいるのがよい。   At this time, in order to form the inclined surface in at least a part of the first conductive semiconductor layer, the first conductive semiconductor layer contains phosphorus as a constituent element, as in the second conductive semiconductor layer. It is good to be.

本発明の半導体発光装置において、前記半導体発光素子間が、前記傾斜面によって素子分離されているのがよい。この半導体発光装置では、前記半導体発光素子のメサを形成する前記傾斜面を素子分離面として用いれば、工程を簡略化できる利点がある。また、ダイシングや劈開などの物理的外力を加えるよりも前記半導体発光素子に与えるダメージを小さくすることができ、前記半導体発光素子の特性悪化を防止することができる。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that the semiconductor light emitting elements are separated from each other by the inclined surface. This semiconductor light emitting device has an advantage that the process can be simplified if the inclined surface forming the mesa of the semiconductor light emitting element is used as the element isolation surface. In addition, damage to the semiconductor light emitting element can be reduced as compared with applying physical external force such as dicing or cleavage, and the deterioration of the characteristics of the semiconductor light emitting element can be prevented.

また、前記第2導電型半導体層上に光反射手段が設けられているのがよい。そして、前記光反射手段が前記第2導電型半導体層上に被着された光反射メタルからなるものや、前記第2導電型半導体層の上方に離間して配された凹面鏡からなるものであるのがよい。断面V字形の前記溝に低屈折率材料をモールドして、その上に光反射メタルを被着することによって、全方向反射材(ODR)としての応用も可能である。   Moreover, it is preferable that a light reflecting means is provided on the second conductive semiconductor layer. The light reflecting means is made of a light reflecting metal deposited on the second conductive type semiconductor layer, or a concave mirror spaced apart above the second conductive type semiconductor layer. It is good. An application as an omnidirectional reflector (ODR) is also possible by molding a low refractive index material into the groove having a V-shaped cross section and depositing a light reflecting metal thereon.

本発明の半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法において、前記第2導電型半導体層と、前記活性層と、前記第2導電型半導体層の少なくとも一部とを、低温の塩酸をエッチャントとするウエットエッチングによってエッチングして、(111)面及び/又は(11−1)面からなる傾斜面を側面とするメサ形状に成形するのがよい。このメサ形状の形成を前記傾斜反射面の形成と同時に行うのがよい。上述したように、前記(111)面からなる傾斜面及び/又は前記(11−1)面からなる傾斜面は前記メサの側面として好適であり、前記傾斜反射面と同時に形成することができるので、作製工程を簡略化することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor light emitting element or semiconductor light emitting device of the present invention, the second conductive semiconductor layer, the active layer, and at least a part of the second conductive semiconductor layer are made to be low temperature hydrochloric acid as an etchant. Etching by wet etching is preferable to form into a mesa shape having an inclined surface composed of (111) plane and / or (11-1) plane as a side surface. The mesa shape may be formed simultaneously with the inclined reflecting surface. As described above, the inclined surface formed of the (111) plane and / or the inclined surface formed of the (11-1) plane is suitable as the side surface of the mesa and can be formed simultaneously with the inclined reflecting surface. The manufacturing process can be simplified.

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.

実施の形態1
実施の形態1では、請求項1〜9に記載した半導体発光素子と、請求項15〜17に記載した半導体発光素子の製造方法とに関わる例として、マイクロ発光ダイオード(以下、マイクロLEDと略記する。)およびその製造方法について説明する。
Embodiment 1
In the first embodiment, a micro light emitting diode (hereinafter abbreviated as a micro LED) is given as an example related to the semiconductor light emitting device described in claims 1 to 9 and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device described in claims 15 to 17. And the manufacturing method thereof.

図1は、実施の形態1に基づくマイクロLED10の平面図(A)と、平面図(A)に1B−1B線で示した位置における断面図(B)とである。ただし、断面図(B)は、平面図(A)に比べてやや拡大して示している。マイクロLED10は、略長方形の平面形状をもち、1B−1B線断面が略台形であるメサ形状に形成されている。   FIG. 1 is a plan view (A) of a micro LED 10 based on Embodiment 1, and a cross-sectional view (B) at the position indicated by the line 1B-1B in the plan view (A). However, the cross-sectional view (B) is slightly enlarged as compared with the plan view (A). The micro LED 10 has a substantially rectangular planar shape, and is formed in a mesa shape having a substantially trapezoidal cross section taken along line 1B-1B.

マイクロLED10の一例を挙げれば、赤色発光の発光ダイオードであって、図1(B)の拡大図に示すように、図示省略した適当な基板の上に、n型ガリウム砒素(GaAs)層1、n型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)クラッド層2、薄いアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)層とガリウム・インジウム・リン(GaInP)層とが多数、交互に積層されて多重量子井戸(MQW:Multi Quantum Well)を構成している活性層3、p型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)クラッド層4、p型ガリウム・インジウム・リン(GaInP)バッファ層5、およびp型ガリウム砒素(GaAs)コンタクト層6が積層して形成されている。半導体層1と2が前記第1導電型半導体層に相当し、半導体層4〜6が前記第2導電型半導体層に相当する。なお、半導体層5は、積層されている半導体層を4元素材料半導体層4から2元素材料半導体層6へ移行させる際にバッファ層として挟む3元素材料半導体層である。   An example of the micro LED 10 is a red light emitting diode, and as shown in the enlarged view of FIG. 1B, an n-type gallium arsenide (GaAs) layer 1, n-type aluminum gallium indium phosphorus (AlGaInP) clad layer 2, multiple thin aluminum gallium indium phosphorus (AlGaInP) layers and gallium indium phosphide (GaInP) layers alternately stacked to form multiple quantum wells (MQW: Multi Quantum Well) active layer 3, p-type aluminum gallium indium phosphorus (AlGaInP) cladding layer 4, p-type gallium indium phosphorus (GaInP) buffer layer 5, and p-type gallium Arsenic (GaAs) contact layer 6 is laminated. The semiconductor layers 1 and 2 correspond to the first conductivity type semiconductor layer, and the semiconductor layers 4 to 6 correspond to the second conductivity type semiconductor layer. The semiconductor layer 5 is a three-element material semiconductor layer that is sandwiched as a buffer layer when the stacked semiconductor layer is transferred from the four-element material semiconductor layer 4 to the two-element material semiconductor layer 6.

マイクロLED10の大きさは、例えば、長辺が25μm、短辺が20μm、厚さ(高さ)が2.5μmであり、p型半導体層4および5の厚さの合計は1μmほどである。   The micro LED 10 has, for example, a long side of 25 μm, a short side of 20 μm, a thickness (height) of 2.5 μm, and the total thickness of the p-type semiconductor layers 4 and 5 is about 1 μm.

本実施の形態では、まず、有機金属気相成長法(MOCVD法)などを用いたエピタキシャル成長法によって、基板の上に半導体層1〜6に対応する各半導体構成材料層を積層して形成し、次に、各半導体構成材料層をウエットエッチングによって選択的に除去してパターニングすることにより、半導体層1〜6を有するマイクロLED10を多数、基板上に形成するとともに、各マイクロLED10の間を素子分離する。   In this embodiment, first, each semiconductor constituent material layer corresponding to the semiconductor layers 1 to 6 is stacked on the substrate by an epitaxial growth method using a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) or the like, Next, by selectively removing each semiconductor constituent material layer by wet etching and patterning, a large number of micro LEDs 10 having semiconductor layers 1 to 6 are formed on the substrate, and element separation is performed between the micro LEDs 10. To do.

図1(A)において、aおよびbの矢印で示した方向が結晶方位のa軸方向およびb軸方向であり、紙面から垂直に立ち上がる方向が結晶方位のc軸方向である。図1(B)に示すように、マイクロLED10は、(001)面を主面とし、この(001)面に光取り出し面20が形成され、主として[00−1]方向に光が取り出される。また、図1(A)に示すように、マイクロLED10の長辺は[1−10]方向に形成されている。   In FIG. 1A, the directions indicated by the arrows a and b are the a-axis direction and the b-axis direction of the crystal orientation, and the direction rising vertically from the paper surface is the c-axis direction of the crystal orientation. As shown in FIG. 1B, the micro LED 10 has a (001) plane as a main surface, a light extraction surface 20 is formed on the (001) plane, and light is extracted mainly in the [00-1] direction. As shown in FIG. 1A, the long side of the micro LED 10 is formed in the [1-10] direction.

マイクロLED10を構成する半導体層のうち、半導体層2〜5はリンを含有しており、エッチャントとして塩酸を用いて半導体層2〜5の構成材料層をウエットエッチングすると、(111)面および(11−1)面に平行な方向へのエッチングが、(111)面および(11−1)面に交わる方向へのエッチングに比べてはるかに速く進行する。このため、[1−10]方向に長辺をもつ長方形のレジストマスクを設け、エッチャントとして塩酸を用いて、半導体層2〜5の構成材料層のウエットエッチングを行うと、(111)面および(11−1)面を傾斜面(以下、これらの面をそれぞれ素子分離面21および22と呼ぶ。)とするメサ形状の半導体層2〜5が形成される。(111)面および(11−1)面からなる素子分離面21および22は、エッチング条件によらず、(001)面である光取り出し面20に対し一定の傾き(約55度)をもって形成される。   Of the semiconductor layers constituting the micro LED 10, the semiconductor layers 2 to 5 contain phosphorus. When the constituent material layers of the semiconductor layers 2 to 5 are wet-etched using hydrochloric acid as an etchant, the (111) plane and the (11 -1) Etching in a direction parallel to the plane proceeds much faster than etching in a direction intersecting the (111) plane and the (11-1) plane. Therefore, when a rectangular resist mask having a long side in the [1-10] direction is provided, and the constituent material layers of the semiconductor layers 2 to 5 are wet-etched using hydrochloric acid as an etchant, the (111) plane and ( 11-1) Mesa-shaped semiconductor layers 2 to 5 having inclined surfaces (hereinafter referred to as element isolation surfaces 21 and 22 respectively) are formed. The element isolation surfaces 21 and 22 composed of the (111) plane and the (11-1) plane are formed with a certain inclination (about 55 degrees) with respect to the light extraction surface 20 that is the (001) plane regardless of the etching conditions. The

この際、[1−10]方向に長辺をもつ細長い長方形の開口部をレジストマスクに設けておくと、この開口部の下方の半導体構成材料層も上記と同様の異方性エッチングを受け、開口部の下方に(111)面および(11−1)面を傾斜面(以下、これらの面をそれぞれ傾斜反射面24および25と呼ぶ。)とするV字形溝26が形成される。V字形溝26では、長方形の開口部の短辺が短いため、開口部左右の長辺に隣接するレジストマスクの端部からそれぞれ成長してきた(111)面と(11−1)面とが活性層3に到達する前に交わり、適切なエッチング条件下ではそれ以上エッチングが進むことがない。素子分離面21および22と同様、V字形溝26の傾斜壁面をなす傾斜反射面24および25は、エッチング条件によらず、(001)面である光取り出し面20に対し一定の傾き(約55度)をもって形成される。   At this time, if an elongated rectangular opening having a long side in the [1-10] direction is provided in the resist mask, the semiconductor constituent material layer below the opening is also subjected to anisotropic etching similar to the above, A V-shaped groove 26 is formed below the opening, with the (111) plane and the (11-1) plane being inclined surfaces (hereinafter, these surfaces are referred to as inclined reflecting surfaces 24 and 25, respectively). In the V-shaped groove 26, since the short side of the rectangular opening is short, the (111) plane and the (11-1) plane grown from the end portions of the resist mask adjacent to the left and right long sides of the opening are active. Intersection before reaching layer 3 and no further etching under appropriate etching conditions. Similar to the element isolation surfaces 21 and 22, the inclined reflecting surfaces 24 and 25 forming the inclined wall surface of the V-shaped groove 26 have a certain inclination (about 55) with respect to the light extraction surface 20 which is the (001) surface, regardless of the etching conditions. Degree).

なお、開口部は一本の長いストライプ状であるのがよい。開口部が複数の長方形に分割されていると、端部からのエッチングによって、パターンくずれが生じやすくなる。   The opening is preferably in the form of a single long stripe. If the opening is divided into a plurality of rectangles, pattern breakage is likely to occur due to etching from the end.

本実施の形態のマイクロLED10の特徴は、光取り出し面20の対向面側に傾斜反射面24および25を有するV字形溝26を形成し、この規則的に形成された傾斜反射面24および25と、素子分離面21および22とによる反射によって、LED10の内部を循環したり側壁側へ漏れ出したりする光を減少させ、光取り出し面20からの光取り出し効率を向上させることにある。   A feature of the micro LED 10 of the present embodiment is that a V-shaped groove 26 having inclined reflecting surfaces 24 and 25 is formed on the opposite surface side of the light extraction surface 20, and the regularly formed inclined reflecting surfaces 24 and 25 are provided. The reflection by the element isolation surfaces 21 and 22 reduces the light that circulates inside the LED 10 or leaks to the side wall, and improves the light extraction efficiency from the light extraction surface 20.

p型半導体層4〜6の上には、例えばチタン、白金および金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造からなるp電極7を形成する。電極をこのような積層構造にすることで、下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性とを実現することができる。   On the p-type semiconductor layers 4 to 6, for example, a p-electrode 7 having a three-layer structure of Ti / Pt / Au in which titanium, platinum, and gold are stacked in this order is formed. Adhesion and ohmic contact with the underlying semiconductor layer can be realized by forming the electrode in such a laminated structure.

ただし、チタン層はマイクロLED10の発光光の一部を吸収するので、p電極7をp型半導体層4〜6上の全面に設けるのではなく、図1に示すように、半導体層4〜6上の一部に設けるのがよい。p電極7が形成されていない領域から漏えいしようとする光は、傾斜反射面24および25あるいは別の光反射手段によって反射することによって、全出射光量を向上させるのがよい。   However, since the titanium layer absorbs part of the light emitted from the micro LED 10, the p-electrode 7 is not provided on the entire surface of the p-type semiconductor layers 4 to 6, but the semiconductor layers 4 to 6 as shown in FIG. It is good to provide in the upper part. Light that is about to leak from the region where the p-electrode 7 is not formed is preferably reflected by the inclined reflecting surfaces 24 and 25 or another light reflecting means to improve the total amount of emitted light.

図2と図3は、実施の形態1に基づくマイクロLED10を作製するフローを示す平面図(A)と断面図(B)とである。なお、これらの断面図は、図1(B)の断面図と同じ位置における断面図であり、図1(B)と同様、平面図(A)に比べてやや拡大して示している。   2 and 3 are a plan view (A) and a cross-sectional view (B) showing a flow of manufacturing the micro LED 10 based on the first embodiment. Note that these cross-sectional views are cross-sectional views at the same position as the cross-sectional view of FIG. 1B, and are slightly enlarged as compared with the plan view (A), as in FIG. 1B.

初めに、図2(1)に示すように、MOCVD法などを用いたエピタキシャル成長法によって、基板の上にn型ガリウム砒素(GaAs)構成材料層11、n型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)構成材料層12、薄いアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)層とガリウム・インジウム・リン(GaInP)層とが多数、交互に積層された活性層構成材料層13、p型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)構成材料層14、p型ガリウム・インジウム・リン(GaInP)構成材料層15、およびp型ガリウム砒素(GaAs)構成材料層16を積層して形成する。   First, as shown in FIG. 2A, an n-type gallium arsenide (GaAs) constituent material layer 11, an n-type aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP) are formed on a substrate by an epitaxial growth method using an MOCVD method or the like. ) Constituent material layer 12, active layer constituent material layer 13 in which a number of thin aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP) layers and gallium indium phosphide (GaInP) layers are alternately stacked, p-type aluminum gallium gallium The indium phosphorus (AlGaInP) constituent material layer 14, the p-type gallium indium phosphorus (GaInP) constituent material layer 15, and the p-type gallium arsenide (GaAs) constituent material layer 16 are stacked.

そしてその上にフォトリソグラフィによってパターニングして、形成しようとするマイクロLED10の形状に対応したレジストマスク51を形成する。この際、マイクロLED10の長辺の向きが[1−10]方向になるようにレジストマスク51を形成する。また、レジストマスク51には、マイクロLED10のp型半導体層4および5に形成するV字形溝26に対応した細長い長方形の開口部52を複数、長辺の向きが[1−10]方向になるように形成する。   A resist mask 51 corresponding to the shape of the micro LED 10 to be formed is formed thereon by patterning by photolithography. At this time, the resist mask 51 is formed so that the direction of the long side of the micro LED 10 is the [1-10] direction. The resist mask 51 has a plurality of elongated rectangular openings 52 corresponding to the V-shaped grooves 26 formed in the p-type semiconductor layers 4 and 5 of the micro LED 10, and the long side is in the [1-10] direction. To form.

続いて、半導体構成材料層12〜16をウエットエッチングによって選択的に除去してパターニングすることにより、半導体層2〜6を有するマイクロLED10を多数形成するとともに、各マイクロLED10の間を素子分離する。下記に詳述する工程での加工処理をまとめると、次の表の通りである。   Subsequently, the semiconductor constituent material layers 12 to 16 are selectively removed by wet etching and patterned, thereby forming a large number of micro LEDs 10 having the semiconductor layers 2 to 6 and element separation between the micro LEDs 10. The processing in the steps detailed below is summarized as follows.

まず、例えばリン酸と過酸化水素水と水とを体積比で6:2:100の割合で混合したリン酸混合溶液をエッチャントとして用意し、半導体構成材料層11〜16およびレジストマスク51を形成した基板をこのエッチャント中に約90秒間浸漬する。これによって、図2(2)に示すように、レジストマスク51に形成した開口部52に対応した位置のp型ガリウム砒素構成材料層16をエッチング除去し、p型ガリウム砒素コンタクト層6を形成する。この後、表面を流水で水洗し、続いて窒素ガスで約2分間ブローして乾燥させる。   First, for example, a phosphoric acid mixed solution in which phosphoric acid, hydrogen peroxide water, and water are mixed at a volume ratio of 6: 2: 100 is prepared as an etchant, and the semiconductor constituent material layers 11 to 16 and the resist mask 51 are formed. The obtained substrate is immersed in this etchant for about 90 seconds. Thus, as shown in FIG. 2B, the p-type gallium arsenide constituting material layer 16 at the position corresponding to the opening 52 formed in the resist mask 51 is removed by etching, and the p-type gallium arsenide contact layer 6 is formed. . Thereafter, the surface is washed with running water and then blown with nitrogen gas for about 2 minutes to dry.

次に、例えば35質量%以上の濃度の塩酸を−10℃以下まで冷却したエッチング溶液をエッチャントとして用意する。この塩酸中には、後述するエッチング異方性を損なわない範囲で、リン酸などの他のエッチャントが微量含まれていてもよい。半導体構成材料層11〜15、p型ガリウム砒素コンタクト層6およびレジストマスク51を形成した基板をこのエッチャント中に約120秒間浸漬した後、表面を流水で水洗し、続いて窒素ガスで約2分間ブローして乾燥させる。そして再度基板をこのエッチャント中に約180秒間浸漬した後、表面を流水で水洗し、続いて窒素ガスで約2分間ブローして乾燥させる。なお、このエッチングは、厳密には、レジストマスク51下に形成されたp型ガリウム砒素コンタクト層6を実質的なエッチングマスクとして行われるが、レジストマスク51とp型ガリウム砒素コンタクト層6とを特に区別する必要がない場合には、「レジストマスク51をマスクとしてエッチングする」というように略記することにする。   Next, for example, an etching solution prepared by cooling hydrochloric acid having a concentration of 35% by mass or more to −10 ° C. or less is prepared as an etchant. The hydrochloric acid may contain a small amount of other etchant such as phosphoric acid within a range not to impair the etching anisotropy described later. The substrate on which the semiconductor constituent material layers 11 to 15, the p-type gallium arsenide contact layer 6 and the resist mask 51 are formed is immersed in this etchant for about 120 seconds, and then the surface is washed with running water, followed by nitrogen gas for about 2 minutes. Blow to dry. Then, the substrate is again immersed in this etchant for about 180 seconds, and then the surface is washed with running water and then blown with nitrogen gas for about 2 minutes to dry. Strictly speaking, this etching is performed using the p-type gallium arsenide contact layer 6 formed under the resist mask 51 as a substantial etching mask, but the resist mask 51 and the p-type gallium arsenide contact layer 6 are particularly used. When there is no need to distinguish between them, it is abbreviated as “etching using the resist mask 51 as a mask”.

さて、この塩酸によるエッチングでは、低温でエッチング反応を行わせているので、反応速度が遅くなり、低いエッチングレートで長い時間をかけてエッチングを行うことができ、エッチングによる各半導体層の除去量を良好に制御することが容易となる。なお、エッチング中に基板をエッチャント内で揺動させるなどの操作の必要はない。   In this etching with hydrochloric acid, since the etching reaction is performed at a low temperature, the reaction rate is slow, and etching can be performed over a long time at a low etching rate, and the amount of each semiconductor layer removed by etching can be reduced. It becomes easy to control well. It is not necessary to perform operations such as swinging the substrate in the etchant during etching.

また、エッチング反応によって水素とみられる気泡がエッチング面に付着することがある。これを放置したままエッチング反応を継続すると、気泡が付着した領域ではエッチング反応が進まず、エッチング残渣が発生するなどのエッチングむらが生じ、表面が乱れることがある。この対策として、上記のエッチングではエッチングを2回にわけて実行し、1度目のエッチングと2度目のエッチングとの合間に基板1をエッチャントから引き上げ、流水で洗浄し、気泡の除去を行う。この結果、エッチング反応によって気泡が発生する場合にも、気泡の影響によるエッチングむらの発生を抑制して、均一なエッチング面を形成することができる。   In addition, bubbles that appear to be hydrogen due to the etching reaction may adhere to the etching surface. If the etching reaction is continued with this being left as it is, the etching reaction does not proceed in the region where the bubbles are attached, and etching unevenness such as the generation of etching residues may occur, resulting in disturbance of the surface. As a countermeasure, the etching is performed in two steps, the substrate 1 is lifted from the etchant between the first etching and the second etching, washed with running water, and the bubbles are removed. As a result, even when bubbles are generated by the etching reaction, it is possible to suppress the occurrence of etching unevenness due to the influence of the bubbles and form a uniform etching surface.

前述したように、リンを含有している半導体構成材料層12〜15では、塩酸をエッチャントとして用いてエッチングすると、(111)面および(11−1)面に平行な方向へのエッチングが、(111)面および(11−1)面に交わる方向へのエッチングに比べ、はるかに速く進行する。このため、長辺の向きが[1−10]方向に形成された長方形のレジストマスク51を用いて半導体構成材料層12〜15の異方性エッチングを行うと、(111)面および(11−1)面方向にエッチング面が形成され、最終的には、これらの面を傾斜面(素子分離面21および22)とするメサ形状の半導体層2〜5が形成される。   As described above, in the semiconductor constituent material layers 12 to 15 containing phosphorus, when etching is performed using hydrochloric acid as an etchant, etching in a direction parallel to the (111) plane and the (11-1) plane is ( It proceeds much faster than etching in the direction that intersects the (111) plane and the (11-1) plane. For this reason, when the anisotropic etching of the semiconductor constituent material layers 12 to 15 is performed using the rectangular resist mask 51 whose long side is formed in the [1-10] direction, the (111) plane and the (11−) plane are formed. 1) Etched surfaces are formed in the surface direction, and finally mesa-shaped semiconductor layers 2 to 5 having these surfaces as inclined surfaces (element isolation surfaces 21 and 22) are formed.

また、レジストマスク51に設けた複数の細長い長方形の開口部52からもエッチングが進み、開口部52の下方の半導体構成材料層でも上記と同様の異方性エッチングが行われ、開口部52の下方に(111)面および(11−1)面を傾斜面(傾斜反射面24および25)とするV字形溝26が形成される。   Etching also proceeds from a plurality of elongated rectangular openings 52 provided in the resist mask 51, and anisotropic etching similar to the above is performed on the semiconductor constituent material layer below the openings 52. The V-shaped groove 26 having the (111) plane and the (11-1) plane as inclined surfaces (inclined reflecting surfaces 24 and 25) is formed.

この異方性エッチング工程をより詳しく説明すれば次の通りである。   This anisotropic etching process will be described in more detail as follows.

半導体構成材料層12〜15のエッチングは、最上部層であるp型ガリウム・インジウム・リン構成材料層15の表面から始まる。この際、レジストマスク51およびp型ガリウム砒素コンタクト層6で被覆されていないp型ガリウム・インジウム・リン構成材料層15の表面を形成しているすべての粒子がエッチングの起点となり得る。そして、その後のエッチングは、主として(111)面または(11−1)面方向に進む。   Etching of the semiconductor constituent material layers 12 to 15 starts from the surface of the p-type gallium indium phosphorus constituent material layer 15 which is the uppermost layer. At this time, all the particles forming the surface of the p-type gallium-indium-phosphorus constituent material layer 15 not covered with the resist mask 51 and the p-type gallium arsenide contact layer 6 can be the starting point of etching. Then, the subsequent etching mainly proceeds in the (111) plane or (11-1) plane direction.

このため、レジストマスク51で被覆されていない領域では、エッチング開始直後からエッチング進行中のすべての期間において、微細な(111)面や(11−1)面、あるいはこれらを傾斜面とする微細なV字形溝が無数に形成される。しかし、これらの傾斜面の上部はレジストマスク51で被覆されていないので、これらの傾斜面を構成する粒子は間もなく、(111)面方向または(11−1)面方向に進む速いエッチングによって除去され、これらの傾斜面が長く保存されることはない。このように、微細な(111)面や(11−1)面の生成と消滅を繰り返しながら、全体としてのエッチングは、半導体構成材料層11〜15を下方([00−1]方向)へ進行して行き、素子分離溝23が形成されて行く。n型ガリウム砒素構成材料層11は、塩酸からなるエッチャントとは反応しないので、エッチングストップ層として機能し、下方へのエッチングはn型ガリウム砒素構成材料層11の表面に達したところで停止する。   For this reason, in the region not covered with the resist mask 51, the fine (111) plane or the (11-1) plane, or the fine plane having these as an inclined plane, in the entire etching process immediately after the start of etching. An infinite number of V-shaped grooves are formed. However, since the upper portions of these inclined surfaces are not covered with the resist mask 51, the particles constituting these inclined surfaces are soon removed by rapid etching that proceeds in the (111) plane direction or the (11-1) plane direction. These inclined surfaces are not preserved for a long time. As described above, the etching as a whole proceeds downward ([00-1] direction) through the semiconductor constituent material layers 11 to 15 while repeating generation and disappearance of the fine (111) plane and (11-1) plane. As a result, the element isolation groove 23 is formed. Since the n-type gallium arsenide constituent material layer 11 does not react with the etchant made of hydrochloric acid, the n-type gallium arsenide constituent material layer 11 functions as an etching stop layer, and the downward etching stops when it reaches the surface of the n-type gallium arsenide constituent material layer 11.

上記のようにレジストマスク51で被覆されていない領域でエッチングが下方へ進行して行くと、レジストマスク51で被覆されている領域との境界近傍では、実質的なマスクであるp型ガリウム砒素コンタクト層6によって上部が被覆されている(111)面または(11−1)面に、エッチング面が到達する。これらの(111)面や(11−1)面では、上部が被覆されているため(111)面方向や(11−1)面方向に進む速いエッチングが不可能であり、かつ、(111)面または(11−1)面に交わる方向へのエッチングは遅いため、エッチングされにくい。一方、これらの(111)面および(11−1)面よりもエッチャント側にある粒子は、(111)面方向または(11−1)面方向に進む速いエッチングチングによってすみやかに除かれる。このため、これらの(111)面および(11−1)面が横方向における実効的なエッチングストップ面となる。この結果、最上部が上記境界近傍のp型ガリウム砒素コンタクト層6によって被覆されている(111)面および(11−1)面を傾斜面(素子分離面21および22)とするメサ形状の半導体層2〜5が形成される。   When etching proceeds downward in the region not covered with the resist mask 51 as described above, a p-type gallium arsenide contact which is a substantial mask is formed in the vicinity of the boundary with the region covered with the resist mask 51. The etched surface reaches the (111) plane or the (11-1) plane whose upper part is covered with the layer 6. Since these (111) and (11-1) planes are covered with the upper part, fast etching that proceeds in the (111) plane direction or the (11-1) plane direction is impossible, and (111) Etching in the direction intersecting the surface or the (11-1) surface is slow and is difficult to etch. On the other hand, these particles on the etchant side of the (111) plane and the (11-1) plane are immediately removed by fast etching that proceeds in the (111) plane direction or the (11-1) plane direction. Therefore, these (111) plane and (11-1) plane are effective etching stop planes in the lateral direction. As a result, a mesa-shaped semiconductor whose uppermost portion is covered with the p-type gallium arsenide contact layer 6 in the vicinity of the boundary and whose (111) plane and (11-1) plane are inclined planes (element isolation planes 21 and 22). Layers 2-5 are formed.

素子分離面21および22をそれぞれ形成する(111)面および(11−1)面に交わる方向へのエッチングの進行は遅いが、不可能というわけではない。このようなエッチングが生じ、(111)面または(11−1)面を構成する粒子の一部が除去された場合には、この欠落部を起点にして(111)面方向または(11−1)面方向に進む速いエッチングが進行し、上記欠落部を生じた(111)面または(11−1)面全体がすみやかに除去される。そして、上記(111)面または(11−1)面の次の層の(111)面または(11−1)面が、メサ構造の新しい傾斜面(素子分離面21または22)となる。このようにして横方向へのエッチングが徐々に進行する。   Although the progress of etching in the direction intersecting with the (111) plane and the (11-1) plane forming the element isolation surfaces 21 and 22 is slow, it is not impossible. When such etching occurs and some of the particles constituting the (111) plane or the (11-1) plane are removed, the (111) plane direction or (11-1) ) Fast etching progresses in the plane direction, and the (111) plane or the entire (11-1) plane where the missing portion is generated is quickly removed. The (111) plane or (11-1) plane of the layer next to the (111) plane or (11-1) plane becomes a new inclined plane (element isolation plane 21 or 22) of the mesa structure. In this way, the lateral etching gradually proceeds.

このように、面方位によってエッチングレートが異なることを利用して、半導体層2〜5からなるメサの形状は、面方位に即した形状にエッチングされる。すなわち、素子分離終了後には、マイクロLED10の長辺側に、(111)面および(11−1)面からなる傾斜面(素子分離面21および22)が形成される。この傾斜面は、エッチング条件によらず、(001)面である光取り出し面20に対し一定の傾き(約55度)をもって形成されるばかりでなく、欠落部などの乱れのない平坦面として形成される。これはエッチングレートの異なる複数の半導体層にまたがって素子分離面21および22を形成する場合に特に効果的である。   Thus, utilizing the fact that the etching rate varies depending on the plane orientation, the shape of the mesa composed of the semiconductor layers 2 to 5 is etched into a shape conforming to the plane orientation. That is, after the element isolation is completed, inclined surfaces (element isolation surfaces 21 and 22) composed of the (111) plane and the (11-1) plane are formed on the long side of the micro LED 10. This inclined surface is not only formed with a certain inclination (about 55 degrees) with respect to the light extraction surface 20 which is the (001) plane, but is formed as a flat surface without any disturbance such as a missing portion, regardless of the etching conditions. Is done. This is particularly effective when the element isolation surfaces 21 and 22 are formed across a plurality of semiconductor layers having different etching rates.

これに対して、レジストマスク51の短辺側では、結晶学的には等価な面であっても混晶では面を構成する原子の比率が方位によって異なるため、(111)面および(11−1)面に相当するエッチングストップ面が形成されず、レジストマスク51の短辺位置までエッチングが進み、光取り出し面20に垂直なエッチング面が形成される。   On the other hand, on the short side of the resist mask 51, even if it is a crystallographically equivalent plane, the ratio of atoms constituting the plane differs depending on the orientation in the mixed crystal. 1) An etching stop surface corresponding to the surface is not formed, etching proceeds to the short side position of the resist mask 51, and an etching surface perpendicular to the light extraction surface 20 is formed.

一方、レジストマスク51に設けた複数の細長い長方形の開口部52からもエッチングが進み、開口部52の下方の半導体構成材料層も上記と同様の異方性エッチングを受ける。この結果、表面が開口部52の左右の長辺に隣接するレジストマスク51(厳密にはその下部のp型ガリウム砒素コンタクト層6)によって被覆されている(111)面からなる傾斜反射面24および(11−1)面からなる傾斜反射面25とが実効的なエッチングストップ面として形成され、これらを傾斜面とする断面V字形の溝26が開口部52の下方に形成される。   On the other hand, etching also proceeds from a plurality of elongated rectangular openings 52 provided in the resist mask 51, and the semiconductor constituent material layer below the openings 52 also undergoes anisotropic etching similar to the above. As a result, the inclined reflecting surface 24 composed of a (111) surface whose surface is covered with a resist mask 51 (strictly, the p-type gallium arsenide contact layer 6 below the left and right long sides of the opening 52) and An inclined reflection surface 25 made of a (11-1) surface is formed as an effective etching stop surface, and a V-shaped groove 26 having these as inclined surfaces is formed below the opening 52.

上述したように、(111)面または(11−1)面に交わる方向へのエッチングは遅いため、V字形溝26はこれ以上エッチングされにくい。このため、サイドエッチングの量は少なくなり、V字形溝26の深さはレジストマスク51の短辺の長さによってほぼ自動的に決まることになる。このため、V字形溝26が、エッチングレートの異なるp型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)構成材料層14とp型ガリウム・インジウム・リン(GaInP)構成材料層15とにまたがって形成される場合でも、エッチングレートを制御することなしに、所定の深さのV字形溝26を制御性よく形成することができる。また、素子分離のための深い素子分離溝23と同時に形成しても、過剰なエッチングを生じることなしにV字形溝26を形成することができるので、作製工程数を減らすことが可能になる。   As described above, since the etching in the direction intersecting the (111) plane or the (11-1) plane is slow, the V-shaped groove 26 is less likely to be etched. Therefore, the amount of side etching is reduced, and the depth of the V-shaped groove 26 is almost automatically determined by the length of the short side of the resist mask 51. Therefore, the V-shaped groove 26 is formed across the p-type aluminum gallium indium phosphorus (AlGaInP) constituent material layer 14 and the p-type gallium indium phosphorus (GaInP) constituent material layer 15 having different etching rates. Even in this case, the V-shaped groove 26 having a predetermined depth can be formed with good controllability without controlling the etching rate. Further, even if formed at the same time as the deep element isolation groove 23 for element isolation, the V-shaped groove 26 can be formed without causing excessive etching, so that the number of manufacturing steps can be reduced.

素子分離溝23とV字形溝26の形成機構は同じであるが、素子分離溝23の主たる目的はマイクロLED10間を素子分離することにあるので、レジストマスク51間の距離を十分大きく取り、素子分離溝23の(111)面と(11−1)面とが、n型ガリウム砒素構成材料層11の表面に達する前に交わることがないようにする。これに対し、V字形溝26では、V字形溝26活性層3を損傷したり、V字形溝26に設ける電極がn型半導体層1および2と短絡したりすることがないように、開口部52の短辺の長さを十分短くし、開口部52左右の長辺に隣接するレジストマスク51の端部からそれぞれ成長してきた(111)面と(11−1)面とが、活性層3に到達する前に交わるようにする。   The formation mechanism of the element isolation groove 23 and the V-shaped groove 26 is the same, but the main purpose of the element isolation groove 23 is to isolate the elements between the micro LEDs 10. The (111) plane and the (11-1) plane of the separation groove 23 are prevented from intersecting before reaching the surface of the n-type gallium arsenide constituting material layer 11. On the other hand, the V-shaped groove 26 has an opening portion so that the V-shaped groove 26 active layer 3 is not damaged and the electrode provided in the V-shaped groove 26 is not short-circuited with the n-type semiconductor layers 1 and 2. The length of the short side of 52 is made sufficiently short, and the (111) plane and the (11-1) plane grown from the end portions of the resist mask 51 adjacent to the left and right long sides of the opening 52 are the active layer 3. Make sure to cross before reaching.

V字形溝26の傾斜面をなす傾斜反射面24および25に交わる方向へのエッチングの進行は遅いが、不可能というわけではない。このようなエッチングが生じ、(111)面または(11−1)面を構成する粒子の一部が除去された場合には、この欠落部を起点にして(111)面方向または(11−1)面方向に進む速いエッチングが進行し、上記欠落部を生じた(111)面または(11−1)面全体がすみやかに除去される。そして、上記(111)面または(11−1)面の次の層の(111)面または(11−1)面が、V字形溝26の新しい傾斜反射面24または25となる。このようにしてV字形溝26を拡大するエッチングが徐々に進行するが、V字形溝26の傾斜面をなす傾斜反射面24および25は、エッチング条件によらず、(001)面である光取り出し面20に対し一定の傾き(約55度)をもった、欠落部などの乱れのない平坦面として形成される。   The progress of etching in the direction intersecting the inclined reflecting surfaces 24 and 25 forming the inclined surface of the V-shaped groove 26 is slow, but this is not impossible. When such etching occurs and some of the particles constituting the (111) plane or the (11-1) plane are removed, the (111) plane direction or (11-1) ) Fast etching progresses in the plane direction, and the (111) plane or the entire (11-1) plane where the missing portion is generated is quickly removed. Then, the (111) plane or the (11-1) plane of the layer next to the (111) plane or the (11-1) plane becomes the new inclined reflecting surface 24 or 25 of the V-shaped groove 26. In this way, the etching for enlarging the V-shaped groove 26 gradually proceeds, but the inclined reflecting surfaces 24 and 25 forming the inclined surface of the V-shaped groove 26 take out light that is a (001) plane regardless of the etching conditions. It is formed as a flat surface having a constant inclination (about 55 degrees) with respect to the surface 20 and having no disturbance such as a missing portion.

図4は、上記のようにしてアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)層をエッチングして形成した、溝幅1.5μm、深さ1.1μmのV字形溝26を、走査電子顕微鏡(SEM)で観察したSEM画像である。図4(a)は、60秒間エッチングした後の画像であり、図4(b)は、120秒間エッチングした後の画像である。両者を比較すると、本実施の形態のエッチング方法によれば、V字形溝26が形成された後は、エッチング時間を追加してもV字形溝26の溝や深さが変化せず、無駄なエッチングが生じないことがわかる。   FIG. 4 shows a scanning electron microscope (SEM) showing a V-shaped groove 26 having a groove width of 1.5 μm and a depth of 1.1 μm formed by etching an aluminum, gallium, indium, and phosphorus (AlGaInP) layer as described above. ) Is an SEM image observed. 4A shows an image after etching for 60 seconds, and FIG. 4B shows an image after etching for 120 seconds. Comparing the two, according to the etching method of the present embodiment, after the V-shaped groove 26 is formed, the groove and depth of the V-shaped groove 26 do not change even if the etching time is added, which is useless. It can be seen that no etching occurs.

以上に説明したようにして、素子分離面21および22と、傾斜反射面24および25とが形成される。この後は、p型半導体層4〜6の上の所定の領域に、リフトオフ法によってp電極7を形成する。   As described above, the element isolation surfaces 21 and 22 and the inclined reflection surfaces 24 and 25 are formed. Thereafter, the p-electrode 7 is formed in a predetermined region on the p-type semiconductor layers 4 to 6 by a lift-off method.

まず、図3(4)に示すように、フォトグラフィでパターニングして、p電極形成領域54に開口を設けたレジストマスク53を形成する。   First, as shown in FIG. 3D, patterning is performed by photolithography to form a resist mask 53 having an opening in the p electrode formation region 54.

次に、図3(5)に示すように、真空蒸着法やスパッタリング法によって全面に、例えばチタン、白金および金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造からなる電極材料層17を形成する。電極をこのような積層構造にすることで、下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性とを実現することができる。   Next, as shown in FIG. 3 (5), an electrode material layer 17 having a three-layer structure of Ti / Pt / Au in which, for example, titanium, platinum and gold are laminated in this order on the entire surface by vacuum deposition or sputtering. Form. Adhesion and ohmic contact with the underlying semiconductor layer can be realized by forming the electrode in such a laminated structure.

次に、図3(6)に示すように、フォトレジスト53を除去することにより、その上に堆積した電極材料層17を除去して、p電極7となる電極材料層17のみを残す。続いて、p電極7の周囲の不要なp型ガリウム砒素コンタクト層6を除去する。   Next, as shown in FIG. 3 (6), by removing the photoresist 53, the electrode material layer 17 deposited thereon is removed, leaving only the electrode material layer 17 that becomes the p-electrode 7. Subsequently, the unnecessary p-type gallium arsenide contact layer 6 around the p-electrode 7 is removed.

この後、基板上に形成された各半導体層2〜6は、基板を切断して互いに分離し、n電極の形成や保護膜の形成などの後工程を行い、個片化したマイクロLED10を作製する。一方、実施の形態2では、基板上に形成された各半導体層2〜6を個片化せず、少なくともn型ガリウム砒素(GaAs)構成材料層11を共通基板として有する多数のマイクロLED10からなる半導体発光装置を形成する。   Thereafter, the semiconductor layers 2 to 6 formed on the substrate are separated from each other by cutting the substrate, and the post-process such as the formation of the n-electrode and the formation of the protective film is performed to manufacture the individualized micro LED 10. To do. On the other hand, in the second embodiment, each of the semiconductor layers 2 to 6 formed on the substrate is not separated into individual pieces, and includes a plurality of micro LEDs 10 having at least an n-type gallium arsenide (GaAs) constituent material layer 11 as a common substrate. A semiconductor light emitting device is formed.

図5は、実施の形態1に基づくマイクロLED10において、光取り出し面20からの光取り出し効率が向上することを説明するための断面図である。ただし、光の進路がわかりやすくなるように、半導体層2、4および5のハッチングは省略した。   FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining that the light extraction efficiency from the light extraction surface 20 is improved in the micro LED 10 based on the first embodiment. However, the hatching of the semiconductor layers 2, 4 and 5 is omitted so that the path of light can be easily understood.

図5では、一例として発光点L1から上方に出射された光dおよびeと、発光点L2から下方に出射された光fおよびgとの進路を示す。これらの光d〜gは、光取り出し面20の対向面が光取り出し面20に平行な平面であれば、両者の間で反射を繰り返しながら横方向へ進み、マイクロLED10の内部を循環したり、側壁側へ漏れ出したりするのみで、光取り出し面20から取り出される可能性は低い。それに対し、本実施の形態では、光取り出し面20の対向面側に、光取り出し面20に一定の角度(約55度)で交わる多数の傾斜反射面24および25が形成されているので、光d〜gの進路は傾斜反射面24および25での反射によって大きく方向変換され、光取り出し面20から取り出される確立が大幅に高められる。 FIG. 5 shows the paths of light d and e emitted upward from the light emitting point L 1 and light f and g emitted downward from the light emitting point L 2 as an example. If the opposing surface of the light extraction surface 20 is a plane parallel to the light extraction surface 20, these lights d to g proceed in the lateral direction while repeating reflection between the two, and circulate inside the micro LED 10, The possibility of being extracted from the light extraction surface 20 is low only by leaking to the side wall side. On the other hand, in the present embodiment, a large number of inclined reflecting surfaces 24 and 25 intersecting the light extraction surface 20 at a certain angle (about 55 degrees) are formed on the opposite surface side of the light extraction surface 20. The path of d to g is largely redirected by reflection from the inclined reflecting surfaces 24 and 25, and the probability of being extracted from the light extraction surface 20 is greatly enhanced.

この際、図5からわかるように、マイクロLED10のメサの傾斜面をなす素子分離面21および22も反射面の一部として機能し、マイクロLED10内部を横方向へ進む光の進路を光取り出し面20の方向へと反射させ、光取り出し面20から光を取り出す効率を向上させる効果を有している。   At this time, as can be seen from FIG. 5, the element separation surfaces 21 and 22 that form the inclined surface of the mesa of the micro LED 10 also function as a part of the reflecting surface, and the path of light traveling in the lateral direction inside the micro LED 10 is a light extraction surface. It has the effect of improving the efficiency of extracting light from the light extraction surface 20 by reflecting in the direction of 20.

図6は、実施の形態1に基づくマイクロLEDと比較例において、光線追跡法で光取り出し効率を計算した結果を比較して説明するための断面図である。断面の位置は図1(B)の断面の位置と同じである。   FIG. 6 is a cross-sectional view for comparing and explaining the result of calculating the light extraction efficiency by the ray tracing method in the micro LED based on the first embodiment and the comparative example. The position of the cross section is the same as the position of the cross section in FIG.

図6(A)は、光取り出し面20の対向面が光取り出し面20に平行な平面であり、p電極7の下部にp型ガリウム砒素コンタクト層6を完全に残した比較例1の場合で、このマイクロLEDにおける光取り出し効率は11.0%である。   FIG. 6A shows the case of Comparative Example 1 in which the surface facing the light extraction surface 20 is a plane parallel to the light extraction surface 20 and the p-type gallium arsenide contact layer 6 is completely left below the p-electrode 7. The light extraction efficiency of this micro LED is 11.0%.

図6(B)は、光取り出し面20の対向面が光取り出し面20に平行な平面であるが、マイクロLED10に対応してp電極7の下部の一部にのみp型ガリウム砒素コンタクト層6をライン・アンド・スペース形に残した比較例2の場合で、このマイクロLEDにおける光取り出し効率は17.6%である。比較例1における光取り出し効率と比べると、光取り出し効率は6.6%(比較例2の光取り出し効率の60%分に相当)改善されており、p型ガリウム砒素コンタクト層6の存在が光取り出し効率の向上の障害になることがわかる。   In FIG. 6B, the opposite surface of the light extraction surface 20 is a plane parallel to the light extraction surface 20, but the p-type gallium arsenide contact layer 6 is formed only on a part of the lower portion of the p electrode 7 corresponding to the micro LED 10. In the case of Comparative Example 2 in which the line and space type is left, the light extraction efficiency of this micro LED is 17.6%. Compared with the light extraction efficiency in Comparative Example 1, the light extraction efficiency is improved by 6.6% (corresponding to 60% of the light extraction efficiency of Comparative Example 2), and the presence of the p-type gallium arsenide contact layer 6 is light. It turns out that it becomes the obstacle of the improvement of extraction efficiency.

図6(C)は、光取り出し面20に対向して傾斜反射面を設けた本実施の形態に基づくマイクロLED10の場合で、マイクロLED10における光取り出し効率は22.8%である。比較例2における光取り出し効率と比べると、光取り出し効率が5.2%(比較例2の光取り出し効率の30%分に相当)改善されていることがわかる。これは、p型半導体層4および5に、活性層3を間に挟んで光取り出し面20に対向する傾斜反射面24および25を設けた効果である。   FIG. 6C shows the case of the micro LED 10 according to the present embodiment in which the inclined reflection surface is provided facing the light extraction surface 20, and the light extraction efficiency in the micro LED 10 is 22.8%. Compared with the light extraction efficiency in Comparative Example 2, it can be seen that the light extraction efficiency is improved by 5.2% (corresponding to 30% of the light extraction efficiency of Comparative Example 2). This is an effect of providing the inclined reflection surfaces 24 and 25 facing the light extraction surface 20 with the active layer 3 interposed between the p-type semiconductor layers 4 and 5.

図6(D)は、マイクロLED10からp型ガリウム砒素コンタクト層6を除いてしまった、マイクロLED10の変形例の場合で、このマイクロLEDにおける光取り出し効率は40.6%である。図6(D)に示したマイクロLED10における光取り出し効率と比べると、17.8%改善されていることがわかる。これは、傾斜反射面24および25が設けられたマイクロLED10では、光取り出し効率を向上させる上で、p型ガリウム砒素コンタクト層6を除去する効果がきわめて大きいことを示している。   FIG. 6D shows a modification of the micro LED 10 in which the p-type gallium arsenide contact layer 6 is removed from the micro LED 10, and the light extraction efficiency of this micro LED is 40.6%. Compared to the light extraction efficiency of the micro LED 10 shown in FIG. 6D, it can be seen that there is an improvement of 17.8%. This indicates that in the micro LED 10 provided with the inclined reflecting surfaces 24 and 25, the effect of removing the p-type gallium arsenide contact layer 6 is extremely large in improving the light extraction efficiency.

図6(E)〜(G)は、本実施の形態に基づくマイクロLED10の他の変形例の場合である。図6(E)および(F)に示したマイクロLEDでは、それぞれ、図6(C)および(D)に示したマイクロLEDの背面側に、メタル反射鏡27が設けられており、光取り出し効率はそれぞれ28.5%および51.9%である。図6(E)に示したマイクロLEDの光取り出し効率は、図6(C)に示したマイクロLEDに比べ5.7%向上しているのに対し、図6(F)に示したマイクロLEDの光取り出し効率は、図6(D)のマイクロLEDに比べ11.3%向上している。図6(D)に示したマイクロLEDの方が図6(D)のマイクロLEDに比べて、メタル反射鏡27を設ける効果が高いのは、p型ガリウム砒素コンタクト層6を省略し、光取り出し効率が向上した結果、背面側に漏れ出す光も多くなっていたからである。   6 (E) to 6 (G) show other modified examples of the micro LED 10 based on the present embodiment. In the micro LEDs shown in FIGS. 6E and 6F, a metal reflecting mirror 27 is provided on the back side of the micro LED shown in FIGS. Are 28.5% and 51.9%, respectively. The light extraction efficiency of the micro LED shown in FIG. 6E is 5.7% higher than that of the micro LED shown in FIG. 6C, whereas the micro LED shown in FIG. The light extraction efficiency is improved by 11.3% as compared with the micro LED of FIG. The micro LED shown in FIG. 6D is more effective in providing the metal reflector 27 than the micro LED shown in FIG. 6D because the p-type gallium arsenide contact layer 6 is omitted and light extraction is performed. This is because more light leaks to the back side as a result of improved efficiency.

図6(G)に示したマイクロLEDは、図6(F)に示したマイクロLEDの光取り出し面20にもV字形溝28を形成し、その側面として傾斜反射面を設けた例であり、光取り出し効率は54.6%である。図6(G)のマイクロLEDを図6(F)のマイクロLEDに比べると、V字形溝28によって光取り出し効率が2.7%向上している。   The micro LED shown in FIG. 6 (G) is an example in which a V-shaped groove 28 is also formed on the light extraction surface 20 of the micro LED shown in FIG. The light extraction efficiency is 54.6%. Compared with the micro LED of FIG. 6F, the light extraction efficiency is improved by 2.7% by the V-shaped groove 28 in the micro LED of FIG. 6G.

以上のように、種々の改善策を組み合わせることで光取り出し効率を格段に向上させることができる。   As described above, the light extraction efficiency can be significantly improved by combining various improvement measures.

マイクロLED10では、V字形溝26が[1−10]方向に沿って線状パターンに延びており、このV字形溝26が複数本並設されている。このような形状にすることで、p型半導体層4および5の上の広い領域に、(111)面からなる傾斜反射面24、および(11−1)面からなる傾斜反射面25を効果的に配置することができる。V字形溝26には、光を反射するだけではなく、p型半導体層5および4における電流の拡散を抑制し、活性層3の限定された領域に電流を集中し、活性層3における電流密度を増加させ、その結果として発光効率を高める働きがある。以下、この作用について説明する。   In the micro LED 10, the V-shaped groove 26 extends in a linear pattern along the [1-10] direction, and a plurality of the V-shaped grooves 26 are arranged in parallel. By adopting such a shape, the inclined reflecting surface 24 made of the (111) plane and the inclined reflecting surface 25 made of the (11-1) surface are effectively provided in a wide area on the p-type semiconductor layers 4 and 5. Can be arranged. The V-shaped groove 26 not only reflects light but also suppresses current diffusion in the p-type semiconductor layers 5 and 4, concentrates current in a limited region of the active layer 3, and current density in the active layer 3. As a result, the luminous efficiency is increased. Hereinafter, this operation will be described.

図7(a)は、マイクロLED10と同じ構成材料層からなるものの、V字形溝26のない比較例のマイクロLEDにおいて、電流密度と、p型半導体層5および4における電流拡散距離との関係を計算で求めた結果を示すグラフであり、図7(b)は電流拡散距離を説明する断面図である。ただし、光の進路がわかりやすくなるように、半導体層4および5のハッチングは省略した。図7(b)に示すように、p型半導体層5および4における電流拡散距離とは、p型半導体層5および4に電流を注入する電極の端部の位置と、活性層3に到達した電流の広がりの端部の位置のずれのことであり、電極から注入された電流が、p型半導体層5および4を図の下方向へ流れる間に、図の左右方向へ広がった距離のことである。   FIG. 7A shows the relationship between the current density and the current diffusion distance in the p-type semiconductor layers 5 and 4 in the comparative micro LED having the same material layer as the micro LED 10 but without the V-shaped groove 26. It is a graph which shows the result calculated | required by calculation, FIG.7 (b) is sectional drawing explaining a current diffusion distance. However, the hatching of the semiconductor layers 4 and 5 is omitted so that the path of light can be easily understood. As shown in FIG. 7B, the current diffusion distance in the p-type semiconductor layers 5 and 4 is the position of the end of the electrode for injecting current into the p-type semiconductor layers 5 and 4 and the active layer 3. This is a shift in the position of the end of the current spread, and is the distance that the current injected from the electrode spreads in the horizontal direction in the figure while flowing through the p-type semiconductor layers 5 and 4 in the downward direction in the figure. It is.

図7(a)のグラフによれば、例えば、マイクロLED10の定格電流密度である44(A/cm2)において、電流拡散距離は3.7μmである。これは、電流密度が44(A/cm2)であるとき、電極から注入された電流が、p型半導体層5および4を流れる間に、電極の端部から3.7μm離れた位置まで、図の左右方向に広がることを示している。 According to the graph of FIG. 7A, for example, at 44 (A / cm 2 ) which is the rated current density of the micro LED 10, the current diffusion distance is 3.7 μm. This is because when the current density is 44 (A / cm 2 ), the current injected from the electrode flows through the p-type semiconductor layers 5 and 4 to a position away from the end of the electrode by 3.7 μm. It shows spreading in the horizontal direction of the figure.

図8は、V字形溝26による電流狭窄作用を説明する断面図であり、図8(b)は図8(a)の点線で囲んだ部分の拡大断面図である。ただし、光の進路がわかりやすくなるように、半導体層4および5のハッチングは省略した。電流はV字形溝26が形成されている領域を流れることはできないから、図8(b)と図7(b)とを比べれば明らかなように、V字形溝26の存在によって電流の拡散は抑制される。例えば、電流がV字形溝26の側壁に接する位置まで広がるとした場合、電流拡散距離はV字形溝26の側壁部の幅にほぼ等しく、V字形溝26の深さ約1μmと大略同程度であり、比較例の3.7μmに比べてはるかに小さい。このように、V字形のメサ溝26によって電流の広がりを抑制し、活性層3の限定された領域に電流を狭窄することによって、素子端面など、非発光再結合が支配的な領域に電流が広がることを防止し、結果的に発光効率を高めることができる。   FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the current confinement action by the V-shaped groove 26, and FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. However, the hatching of the semiconductor layers 4 and 5 is omitted so that the path of light can be easily understood. Since current cannot flow through the region where the V-shaped groove 26 is formed, the current diffusion is prevented by the presence of the V-shaped groove 26, as is apparent from a comparison between FIG. 8B and FIG. It is suppressed. For example, if the current spreads to a position in contact with the side wall of the V-shaped groove 26, the current diffusion distance is substantially equal to the width of the side wall portion of the V-shaped groove 26 and is approximately the same as the depth of the V-shaped groove 26 of about 1 μm. Yes, it is much smaller than the comparative example of 3.7 μm. In this way, the current spread is suppressed by the V-shaped mesa groove 26 and the current is confined in a limited region of the active layer 3, so that the current flows in a region where non-radiative recombination is dominant, such as an element end face. Spreading can be prevented, and as a result, the luminous efficiency can be increased.

実施の形態2
実施の形態2では、請求項10〜14に記載した半導体発光装置と、請求項15〜17に記載した半導体発光装置の製造方法とに関わる例として、多数個のマイクロ発光ダイオードからなる半導体発光装置およびその製造方法について説明する。
Embodiment 2
In the second embodiment, as an example relating to the semiconductor light-emitting device described in claims 10 to 14 and the method for manufacturing the semiconductor light-emitting device described in claims 15 to 17, a semiconductor light-emitting device including a plurality of micro light-emitting diodes is provided. The manufacturing method thereof will be described.

この半導体発光装置40は、マイクロ発光ダイオード30が複数個、少なくともn型ガリウム砒素(GaAs)層1からなる同一基板上にアレイ状に形成されており、線状又は面上などの様々な形状を有する光源を形成できるばかりでなく、自発光型の表示装置を形成することもできる。   In this semiconductor light emitting device 40, a plurality of micro light emitting diodes 30 are formed in an array on the same substrate composed of at least an n-type gallium arsenide (GaAs) layer 1, and have various shapes such as a linear shape or a surface. In addition to forming a light source, a self-luminous display device can be formed.

図9は、実施の形態2に基づく半導体発光装置40におけるマイクロLED30の実装状態を示す断面図である。断面の位置は、図1(B)の断面位置と同じである。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a mounting state of micro LED 30 in semiconductor light emitting device 40 based on the second embodiment. The position of the cross section is the same as the cross section position of FIG.

図9に示すように、半導体発光装置40では、ITO(Indium Tin Oxide)などからなる透明電極31に凹部が形成され、その凹部に、例えば金ゲルマニウムと金が積層されたAuGe/Auの二層構造からなるn電極32が埋め込まれた後、表面がCMP法(化学的機械研磨法)などによって平坦化されている。そしてその上に実施の形態1で述べたマイクロLED10と同じ層構成を有するマイクロ発光ダイオード30が多数個、少なくともn型ガリウム砒素(GaAs)層1からなる基板上に形成され、マイクロ発光ダイオード30のアレイを形成している。マイクロ発光ダイオード30のアレイの作製方法は、実施の形態1におけるマイクロ発光ダイオード10の作製方法の説明において言及した通りである。   As shown in FIG. 9, in the semiconductor light emitting device 40, a concave portion is formed in a transparent electrode 31 made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like, and two layers of AuGe / Au in which, for example, gold germanium and gold are laminated in the concave portion. After the n-electrode 32 having the structure is embedded, the surface is planarized by a CMP method (chemical mechanical polishing method) or the like. A large number of micro light emitting diodes 30 having the same layer configuration as the micro LED 10 described in the first embodiment are formed on the substrate made of at least the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 1. An array is formed. The method of manufacturing the array of micro light emitting diodes 30 is as mentioned in the description of the method of manufacturing the micro light emitting diode 10 in the first embodiment.

半導体発光装置40を構成するマイクロLED30では、マイクロLED10に比べ、さらに出射光量を増大させる手段が設けられている。マイクロLED30のp形半導体層5(または4)の上部表面のうち、p電極7が形成されていない領域では、酸化シリコンSiO2などの低屈折率材料からなる低屈折率膜33がV字形溝26に埋め込まれた上で、その上に銀Agなどからなる光反射メタル34が前記光反射手段として設けられている。 Compared with the micro LED 10, the micro LED 30 constituting the semiconductor light emitting device 40 is further provided with means for increasing the amount of emitted light. Of the upper surface of the p-type semiconductor layer 5 (or 4) of the micro LED 30, in a region where the p-electrode 7 is not formed, a low-refractive index film 33 made of a low-refractive index material such as silicon oxide SiO 2 is formed into a V-shaped groove. 26, a light reflecting metal 34 made of silver Ag or the like is provided as the light reflecting means.

光反射メタル34が設けられたマイクロLED30は、n型ガリウム砒素(GaAs)層1を除いて、シリコーン樹脂などからなる保護用モールド樹脂33によって封止され、そのモールド樹脂33を貫いてp電極7に接続するための引き出し電極36が設けられている。そしてマイクロLED10の後方に漏れ出た光を前方に反射するために、複数のマイクロLED30に共通に曲率半径の大きい凹面鏡37が、別の前記光反射手段として、複数のマイクロLED30から離間した状態で設けられている。   The micro LED 30 provided with the light reflecting metal 34 is sealed with a protective mold resin 33 made of a silicone resin or the like except for the n-type gallium arsenide (GaAs) layer 1, and penetrates the mold resin 33 to form the p electrode 7. A lead electrode 36 is provided for connection to the. And in order to reflect the light leaked behind the micro LED 10 forward, the concave mirror 37 having a large curvature radius common to the plurality of micro LEDs 30 is separated from the plurality of micro LEDs 30 as another light reflecting means. Is provided.

図10は、半導体発光装置40の作製工程の途中におけるマイクロLED30の状態を示す平面図である。図10(A)は、マイクロLED30のp形半導体層5(または4)の上部に、銀Agなどからなる光反射メタル34を蒸着などで形成した状態を示す。図10(B)は、図10(A)に示したマイクロLED30を保護用のモールド樹脂33によって封止し、引き出し電極36を形成するための開口部38を形成した状態を示す。   FIG. 10 is a plan view showing a state of the micro LED 30 during the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 40. FIG. 10A shows a state in which a light reflecting metal 34 made of silver Ag or the like is formed on the p-type semiconductor layer 5 (or 4) of the micro LED 30 by vapor deposition or the like. FIG. 10B shows a state in which the micro LED 30 shown in FIG. 10A is sealed with a protective molding resin 33 and an opening 38 for forming the extraction electrode 36 is formed.

なお、断面V字形の前記溝に低屈折率材料をモールドして、その上に光反射メタルを被着することによって全方向反射材(ODR:omni-directional reflector)としての応用も可能である。全方向反射材を備えたLEDでは、方向に依存することなく光取り出し効率を向上させることができる(T. Gessmann, E. F. Schubert, J. W. Graff, K. Streubel and C. Karnutsch,Omnidirectional Reflective Contacts for Light-Emitting Diodes,IEEE Electron Device Letters, 24, 683-685(2003)、Jong Kyu Kim, Thomas Gessmann, Hong Luo and E. Fred Schubert,GaInN light-emitting diodes with RuO2/SiO2/Ag omni-directional reflector、APPLIED PHYSICS LETTERS,84,4508-4510(2004))。 It is also possible to apply as an omni-directional reflector (ODR) by molding a low refractive index material into the groove having a V-shaped cross section and depositing a light reflecting metal thereon. LEDs with omnidirectional reflectors can improve light extraction efficiency without depending on direction (T. Gessmann, EF Schubert, JW Graff, K. Streubel and C. Karnutsch, Omnidirectional Reflective Contacts for Light- Emitting Diodes, IEEE Electron Device Letters, 24, 683-685 (2003), Jong Kyu Kim, Thomas Gessmann, Hong Luo and E. Fred Schubert, GaInN light-emitting diodes with RuO 2 / SiO 2 / Ag omni-directional reflector, APPLIED PHYSICS LETTERS, 84, 4508-4510 (2004)).

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention.

本発明の半導体発光素子及びその製造方法は、マイクロ発光ダイオードなどの半導体発光素子の出射光量の向上に寄与することができる。そしてマイクロ発光ダイオードが複数個、同一基板上にアレイ状に形成され、線状又は面上などの様々な形状を有する光源を形成できるばかりでなく、自発光型の表示装置をも提供することができる半導体発光装置及びその製造方法に応用され、出射光量の向上に寄与することができる。   The semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the same according to the present invention can contribute to an improvement in the amount of light emitted from a semiconductor light emitting device such as a micro light emitting diode. A plurality of micro light-emitting diodes are formed in an array on the same substrate, so that a light source having various shapes such as a line shape or a surface can be formed, and a self-luminous display device can also be provided. The present invention can be applied to a semiconductor light emitting device that can be used and a manufacturing method thereof, and can contribute to an improvement in the amount of emitted light.

本発明の実施の形態1に基づくマイクロLEDの平面図(A)と、平面図(A)に1B−1B線で示した位置における断面図(B)とである。They are a top view (A) of micro LED based on Embodiment 1 of this invention, and sectional drawing (B) in the position shown by the 1B-1B line | wire in the top view (A). 同、マイクロLEDの作製工程のフローを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the manufacturing process of micro LED same as the above. 同、マイクロLEDの作製工程のフローを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the manufacturing process of micro LED same as the above. 同、V字形溝26を、走査電子顕微鏡(SEM)で観察したSEM画像である。It is the SEM image which observed the V-shaped groove | channel 26 with the scanning electron microscope (SEM). 同、マイクロLEDにおいて、光取り出し面からの光取り出し効率が向上することを説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining that light extraction efficiency from the light extraction surface is improved in the micro LED. 実施の形態1に基づくマイクロLEDと比較例とにおいて、光線追跡法で光取り出し効率を計算した結果を比較して説明するための断面図である。It is sectional drawing for comparing and explaining the result of having calculated the light extraction efficiency by the ray tracing method in micro LED based on Embodiment 1, and a comparative example. 同、V字形溝のない比較例のマイクロLEDにおける、電流密度と電流拡散距離との関係を示すグラフ(a)と、電流拡散距離を説明する断面図(b)とである。The graph (a) which shows the relationship between a current density and a current diffusion distance in the micro LED of the comparative example without a V-shaped groove | channel, and sectional drawing (b) explaining a current diffusion distance. 同、マイクロLEDにおける電流狭窄作用を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the electric current constriction effect | action in micro LED similarly. 実施の形態2に基づく半導体発光装置におけるマイクロLEDの実装状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a mounting state of a micro LED in a semiconductor light emitting device according to a second embodiment. 同、半導体発光装置の作製工程の途中におけるマイクロLEDの状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state of micro LED in the middle of the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

1…n型ガリウム砒素(GaAs)層、
2…n型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)クラッド層、
3…AlGaInP層とGaInP層とが多数、交互に積層されたMQW活性層、
4…p型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン(AlGaInP)クラッド層、
5…p型ガリウム・インジウム・リン(GaInP)バッファ層、
6…p型ガリウム砒素(GaAs)コンタクト層、7…p電極、
10…マイクロ発光ダイオード、11…n型ガリウム砒素構成材料層、
12…n型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン構成材料層、
13…MQW活性層構成材料層、
14…p型アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン構成材料層、
15…p型ガリウム・インジウム・リン構成材料層、
16…p型ガリウム砒素構成材料層、17…p電極材料層、20…光取り出し面、
21、22…素子分離面、23…素子分離溝、24、25…傾斜反射面、
26…V字形溝、27…メタル反射鏡、28…V字形溝、30…マイクロLED、
31…透明電極(ITOなど)、32…n電極、33…低屈折率膜、
34…光反射メタル、35…モールド樹脂、36…引き出し電極、
37…曲率半径の大きい凹面鏡、38…引き出し電極を形成するための開口部、
40…半導体発光装置、51、53…フォトレジスト、52…開口部、
54…p電極形成領域、L1、L2…発光点、d〜g…光の進路
1 ... n-type gallium arsenide (GaAs) layer,
2 ... n-type aluminum, gallium, indium, phosphorus (AlGaInP) cladding layer,
3. MQW active layer in which a number of AlGaInP layers and GaInP layers are alternately laminated,
4 ... p-type aluminum, gallium, indium, phosphorus (AlGaInP) cladding layer,
5... P-type gallium indium phosphorus (GaInP) buffer layer,
6 ... p-type gallium arsenide (GaAs) contact layer, 7 ... p-electrode,
10 ... micro light emitting diode, 11 ... n-type gallium arsenide constituent material layer,
12 ... n-type aluminum, gallium, indium, phosphorus constituent material layer,
13 ... MQW active layer constituting material layer,
14 ... p-type aluminum, gallium, indium, phosphorus constituent material layer,
15 ... p-type gallium / indium / phosphorus constituent material layer,
16 ... p-type gallium arsenide constituent material layer, 17 ... p electrode material layer, 20 ... light extraction surface,
21, 22 ... element isolation surface, 23 ... element isolation groove, 24, 25 ... inclined reflection surface,
26 ... V-shaped groove, 27 ... Metal reflector, 28 ... V-shaped groove, 30 ... Micro LED,
31 ... Transparent electrode (ITO etc.), 32 ... n electrode, 33 ... low refractive index film,
34 ... Light reflecting metal, 35 ... Mold resin, 36 ... Lead electrode,
37 ... concave mirror with a large radius of curvature, 38 ... opening for forming extraction electrode,
40 ... Semiconductor light emitting device, 51, 53 ... Photoresist, 52 ... Opening,
54... P electrode formation region, L 1 and L 2 ... Emission point, d to g.

Claims (17)

III−V族化合物半導体層からなる半導体発光素子において、
第1導電型半導体層の(001)面に光取り出し面が形成され、
活性層を間に挟んで前記光取り出し面の反対側に存在する第2導電型半導体層に、前 記活性層に達しない(111)面及び(11−1)面からなる傾斜反射面が形成されて いる
ことを特徴とする、半導体発光素子。
In a semiconductor light emitting device comprising a III-V compound semiconductor layer,
A light extraction surface is formed on the (001) surface of the first conductivity type semiconductor layer;
An inclined reflective surface composed of a (111) surface and a (11-1) surface that does not reach the active layer is formed in the second conductive type semiconductor layer existing on the opposite side of the light extraction surface with the active layer interposed therebetween. A semiconductor light emitting device characterized by being made.
前記(111)面からなる傾斜反射面と前記(11−1)面からなる傾斜反射面とが、前記第2導電型半導体層の表面に断面V字形の溝を形成している、請求項1に記載した半導体発光素子。   2. The inclined reflection surface composed of the (111) plane and the inclined reflection surface composed of the (11-1) plane form a V-shaped groove on the surface of the second conductive semiconductor layer. The semiconductor light emitting device described in 1. 前記溝が[1−10]方向に沿って線状パターンに延びている、請求項2に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the groove extends in a linear pattern along the [1-10] direction. 前記線状パターンが複数本並設されている、請求項3に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 3, wherein a plurality of the linear patterns are arranged side by side. 前記第2導電型半導体層上の一部に電極が設けられている、請求項1に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein an electrode is provided on a part of the second conductivity type semiconductor layer. 前記電極が設けられていない領域に、前記溝の少なくとも一部が存在している、請求項5に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 5, wherein at least a part of the groove is present in a region where the electrode is not provided. 前記第2導電型半導体層が構成元素としてリンを含んでいる、請求項1に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the second conductivity type semiconductor layer contains phosphorus as a constituent element. (111)面である傾斜面及び/又は(11−1)面である傾斜面によって、前記第2導電型半導体層と、前記活性層と、前記第1導電型半導体層の少なくとも一部とが、メサ形状に形成されている、請求項1に記載した半導体発光素子。   Due to the inclined surface being the (111) plane and / or the inclined surface being the (11-1) plane, the second conductive semiconductor layer, the active layer, and at least a part of the first conductive semiconductor layer are formed. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is formed in a mesa shape. 前記第1導電型半導体層が構成元素としてリンを含んでいる、請求項7に記載した半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 7, wherein the first conductivity type semiconductor layer contains phosphorus as a constituent element. 請求項1〜9のいずれか1項に記載した半導体発光素子が複数個、少なくとも前記第1導電型半導体層の最下層からなる同一基板上にアレイ状に形成されている、半導体発光装置。   A semiconductor light-emitting device, wherein a plurality of semiconductor light-emitting elements according to claim 1 are formed in an array on the same substrate comprising at least the lowermost layer of the first conductivity type semiconductor layer. 前記半導体発光素子間が、請求項8に記載した前記傾斜面によって素子分離されている、請求項10に記載した半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the semiconductor light emitting elements are separated from each other by the inclined surface according to claim 8. 前記第2導電型半導体層上に光反射手段が設けられている、請求項10に記載した半導体半導体発光装置。   The semiconductor semiconductor light-emitting device according to claim 10, wherein light reflecting means is provided on the second conductivity type semiconductor layer. 前記光反射手段が前記第2導電型半導体層上に被着された光反射メタルからなる、請求項12に記載した半導体半導体発光装置。   13. The semiconductor semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein the light reflecting means is made of a light reflecting metal deposited on the second conductive type semiconductor layer. 前記光反射手段が前記第2導電型半導体層に離間して配された凹面鏡からなる、請求項12に記載した半導体半導体発光装置。   The semiconductor semiconductor light-emitting device according to claim 12, wherein the light reflecting means is a concave mirror disposed apart from the second conductive semiconductor layer. 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載した半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法であって、前記(111)面及び前記(11−1)面からなる傾斜反射面を、低温の塩酸をエッチャントとするウエットエッチングによって形成する、半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法。   It is a manufacturing method of the semiconductor light-emitting device or semiconductor light-emitting device of any one of Claims 1-12, Comprising: The inclined reflective surface which consists of said (111) surface and said (11-1) surface is made into low temperature. A method for manufacturing a semiconductor light-emitting element or a semiconductor light-emitting device, which is formed by wet etching using hydrochloric acid as an etchant. 前記第2導電型半導体層と、前記活性層と、前記第2導電型半導体層の少なくとも一部とを、低温の塩酸をエッチャントとするウエットエッチングによってエッチングして、(111)面及び/又は(11−1)面からなる傾斜面を側面とするメサ形状に成形する、請求項15に記載した半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法。   The second conductive type semiconductor layer, the active layer, and at least a part of the second conductive type semiconductor layer are etched by wet etching using low temperature hydrochloric acid as an etchant to obtain a (111) plane and / or ( The manufacturing method of the semiconductor light-emitting element or the semiconductor light-emitting device according to claim 15, wherein the semiconductor light-emitting element or the semiconductor light-emitting device is formed into a mesa shape having an inclined surface formed of a surface as a side. 前記メサ形状の形成を前記傾斜反射面の形成と同時に行う、請求項16に記載した半導体発光素子又は半導体発光装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor light emitting element or a semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the mesa shape is formed simultaneously with the formation of the inclined reflecting surface.
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