JP2007194536A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成式(AlXGa1-X)YIn1-YP;0≦X≦1,0<Y≦1)から成る発光層を含む発光部を有し、該発光部を含む化合物半導体層が透明基板と接合され、発光ダイオードの主たる光取り出し面第1の電極と、第1の電極とは極性の異なる第2の電極とを有する発光ダイオードである。この透明基板の側面は、発光層に近い側では発光層の発光面に対して略垂直である第1の側面と、発光層に遠い側では発光面に対して傾斜している第2の側面を有する。そして第2の側面は粗面化され、その表面が0.05μm〜3μmの範囲内の凸凹を有することからなる発光ダイオードである。
【選択図】図2
Description
(1)組成式(AlXGa1-X)YIn1-YP;0≦X≦1,0<Y≦1)から成る発光層を含む発光部を有し、該発光部を含む化合物半導体層が透明基板と接合され、発光ダイオードの主たる光取り出し面に第1の電極と、第1の電極とは極性の異なる第2の電極とを有する発光ダイオードにおいて、透明基板の側面は、発光層に近い側では発光層の発光面に対して略垂直である第1の側面と、発光層に遠い側では発光面に対して傾斜している第2の側面を有し、第2の側面は粗面化され、その表面が0.05μm〜3μmの範囲内の凹凸を有することを特徴とする発光ダイオード。
(2)透明基板が、n型のGaP単結晶であることを特徴とする上記(1)に記載の発光ダイオード。
(3)透明基板の面方位が、(100)または(111)であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の発光ダイオード。
(5)第2の側面と発光面に平行な面とのなす角度が、55度〜80度の範囲内であることを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の発光ダイオード。
(6)第1の側面の幅が、30μm〜100μmの範囲内であることを特徴とする上記(1)〜(5)の何れか1項に記載の発光ダイオード
(7)発光部が、GaP層を含み、第2の電極が、該GaP層上に形成されていることを特徴とする上記(1)〜(6)の何れか1項に記載の発光ダイオード。
(8)第1の電極の極性が、n型であり、第2の電極の極性がp型であることを特徴とする上記(1)〜(7)の何れか1項に記載の発光ダイオード。
(10)粗面化を湿式エッチングで行うことを特徴とする上記(9)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(11)第1の側面をスクライブ・ブレーク法で形成することを特徴とする上記(9)または(10)に記載の発光ダイオードの製造方法。
(12)第1の側面をダイシング法で形成することを特徴とする上記(9)または(10)に記載の発光ダイオードの製造方法。
透明な支持体層は、発光部を機械的に充分な強度で支持できる様に凡そ、50μm以上の厚みであるのが望ましい。また、接合後に透明な支持体層への機械的な加工を施し易くするため、約300μmの厚さを超えないものとするのが望ましい。(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≦X≦1,0<Y≦1)から成る発光層を備えた化合物半導体LEDにあって、透明な支持体層を、厚さを約50μm以上で約300μm以下とするn型GaP単結晶体から構成するのが最適である。
本願発明では、第2の側面と発光面に平行な面とのなす角度(図2のα)を、55度〜80度の範囲内とするのが好ましい。なお、図2のαは角部の角度ではなく側面の辺部の角度とする。αをこのような範囲とすることにより、透明基板の底部で反射された光を効率よく外部に取り出すことが可能となる。
本願発明では、第2の電極の周囲を、半導体層で囲んだ構成にするのが好ましい。このような構成とすることにより、作動電圧を下げる効果が得られる。第2の電極の四方を第1の電極で囲むことにより、電流が四方に流れやすくなり、その結果作動電圧が低下する。
このような構成とすることにより、信頼性を向上させる効果が得られる。格子状にすることにより、発光層に均一に電流を注入することができ、その結果信頼性の向上が得られる。
本発明では、第1の電極を、パッド電極と幅10μm以下の線状電極で構成するのが好ましい。このような構成とすることにより、高輝度化の効果が得られる。電極の幅を狭くすることにより、光取り出し面の開口面積を上げることができ、高輝度化が得られる。
本発明では、第1の電極の極性をn型とし、第2の電極の極性をp型とするのが好ましい。このような構成とすることにより、高輝度化の効果が得られる。第1の電極をp型とすると、電流拡散が悪くなり、輝度の低下を招く。第1の電極をn型とすることにより、電流拡散が良くなり、高輝度化が得られる。
本発明では、第2の側面をダイシング法で形成するのが好ましい。このような製造方法を採用することにより、製造歩留まりを向上させる効果が得られる。第2の側面は、ウェットエッチング、ドライエッチング、スクライブ法、レーザー加工などの方法を組み合わせて、作製できるが、形状の制御性、生産性の高いダイシング法が最適な製造方法である。
図1および図2は、本実施例で作製した半導体発光ダイオードを示した図で、図1はその平面図、図2は図1のI−I線に沿った断面図である。図3は、半導体発光ダイオードに用いられる半導体エピタキシャルウェーハの層構造の断面図である。
本実施例で作製した半導体発光ダイオード10は、AlGaInP発光部を有する赤色発光ダイオード(LED)である。
本実施例1では、GaAs基板上に設けたエピタキシャル積層構造体(エピウェーハ)とGaP基板とを接合させて発光ダイオードを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
p型GaP層135は、表面から約1μmの深さに至る領域を研磨し、鏡面加工した。鏡面加工に依り、p型GaP層135の表面の粗さを0.18nmとした。 一方、上記のp型GaP層135の鏡面研磨した表面に貼付するn型GaP基板14を用意した。この貼付用GaP基板14には、キャリア濃度が約2×1017 cm-3となる様にSiおよびTeを添加した、面方位を(111)とする単結晶を用いた。貼付用GaP基板14の直径は50ミリメートル(mm)で、厚さは250μmであった。このGaP基板14の表面は、p型GaP層135に接合させる以前に鏡面に研磨し、平方平均平方根値(rms)にして0.12nmに仕上げておいた。
コンタクト層131の表面に第1のオーミック電極15として、AuGe、Ni合金を厚さが0.5μm、Ptを0.2μm、Auを1μmとなるように真空蒸着法によりn型オーミック電極を形成した。一般的なフォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施し、電極15を形成した。
次に、p電極を形成する領域のエピ層131〜134を選択的に除去し、GaP層135を露出させた。GaP層の表面にAuBeを0.2μm、Auを1μmとなるように真空蒸着法でp形オーミック電極16を形成した。
450℃で10分間熱処理を行い、合金化し低抵抗のp型およびn型オーミック電極を形成した(図1、図2)。
発光ダイオードの表面をレジストで保護して、傾斜面を燐酸:過水:水エッチャント、塩酸によりエッチングして、粗面化した。傾斜面の凹凸は約500nm(0.5μm)であった。粗面化した表面の電子顕微鏡写真を図9に示す。
(比較例)
次に、表面側からダイシングソーを用い350μm間隔で切断し、チップ化した。ダイシングによる破砕層および汚れを硫酸・過酸化水素混合液でエッチング除去し、半導体発光ダイオード(チップ)10を作製した。
11 半導体基板
12 発光部
13 エピタキシャル成長層
130 緩衝層
131 コンタクト層
132 下部クラッド層
133 発光層
134 上部クラッド層および中間層
135 GaP層
141 接合層
142 第1側面
143 第2側面
14 GaP基板
15 第1の電極(n型オーミック)
16 第2の電極(p型オーミック)
41 エポキシ樹脂
42 発光ダイオード
43 第1の電極端子
44 第2の電極端子
45 絶縁性基板
46 金ワイヤー
Claims (12)
- 組成式(AlXGa1-X)YIn1-YP;0≦X≦1,0<Y≦1)から成る発光層を含む発光部を有し、該発光部を含む化合物半導体層が透明基板と接合され、発光ダイオードの主たる光取り出し面に第1の電極と、第1の電極とは極性の異なる第2の電極とを有する発光ダイオードにおいて、透明基板の側面は、発光層に近い側では発光層の発光面に対して略垂直である第1の側面と、発光層に遠い側では発光面に対して傾斜している第2の側面を有し、第2の側面は粗面化され、その表面が0.05μm〜3μmの範囲内の凹凸を有することを特徴とする発光ダイオード。
- 透明基板が、n型のGaP単結晶であることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード。
- 透明基板の面方位が、(100)または(111)であることを特徴とする請求項1または2に記載の発光ダイオード。
- 透明基板の厚さが50μm〜300μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の発光ダイオード。
- 第2の側面と発光面に平行な面とのなす角度が、55度〜80度の範囲内であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の発光ダイオード。
- 第1の側面の幅が、30μm〜100μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の発光ダイオード
- 発光部が、GaP層を含み、第2の電極が、該GaP層上に形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の発光ダイオード。
- 第1の電極の極性が、n型であり、第2の電極の極性がp型であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の発光ダイオード。
- 組成式(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≦X≦1,0<Y≦1)から成る発光層を含む発光部を形成後、該発光部を含む化合物半導体層を透明基板と接合し、化合物半導体層の透明基板と反対側の主たる光取り出し面に第1の電極と、第1の電極とは極性の異なる第2の電極とを形成し、透明基板の側面で、発光層に近い側では発光層の発光面に対して略垂直である第1の側面を形成し、発光層に遠い側では発光面に対して傾斜している第2の側面をダイシング法で形成し、その後、第2の側面が0.05μm〜3μmの範囲内の凹凸を有するように粗面化する発光ダイオードの製造方法。
- 粗面化を湿式エッチングで行うことを特徴とする請求項9に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 第1の側面をスクライブ・ブレーク法で形成することを特徴とする請求項9または10に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 第1の側面をダイシング法で形成することを特徴とする請求項9または10に記載の発光ダイオードの製造方法。
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