JP2013118331A - Light emitting diode and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting diode which has a protection film and an electrode film formed thereon that have uniform film thicknesses, and has high light extraction efficiency, and to provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: The light emitting diode includes a support structure portion 6 having an upper face 6a and a side face 6b, and a mesa type structure portion 7 which is arranged on the support structure portion 6 and has an inclined side face 7a and a top face 7b. The inclined side face 7a is formed by wet etching, a protection film 8 is in the inside of a peripheral region 7ba in plan view and is arranged in the periphery of a light emitting hole 9b, and has a current feeding window 8b through which a part of the surface of a compound semiconductor layer is exposed, a first electrode film 9 is a continuous film formed so as to be brought into contact with the surface of the compound semiconductor layer exposed from the current feeding window 8b, cover a part of the protection film 8 formed on the upper face 6a and have the light emitting hole 9b on the top face 7b of the mesa type structure portion 7, and a second electrode film 10 is provided within a range overlapping the light emitting hole 9b, on a rear face 1A of a substrate 1.

Description

本発明は、発光ダイオード及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a light emitting diode and a method for manufacturing the same.

発光層で発生した光を素子上面の一部から取り出す点光源型の発光ダイオードが知られている。この型の発光ダイオードにおいて、発光層における通電領域をその面内の一部に制限するための電流狭窄構造を有するものが知られている(例えば、特許文献1)。電流狭窄構造を有する発光ダイオードでは、発光領域が限定され、その領域の真上に設けられた光射出孔から光を射出させるため、高い光出力が得られると共に射出させた光を光学部品等に効率良く取り込むことが可能である。   A point light source type light emitting diode that extracts light generated in the light emitting layer from a part of the upper surface of the element is known. As this type of light emitting diode, one having a current confinement structure for limiting a current-carrying region in a light emitting layer to a part of the surface is known (for example, Patent Document 1). In a light emitting diode having a current confinement structure, a light emitting region is limited, and light is emitted from a light emitting hole provided immediately above the region, so that high light output is obtained and the emitted light is applied to an optical component or the like. It is possible to capture efficiently.

点光源型の発光ダイオードのうち特に、共振器型発光ダイオード(RCLED:Resonant-Cavity Light Emitting Diode)は、2つのミラーからなる共振器内で発生する定在波の腹が共振器内に配置した発光層に位置するように構成すると共に、光出射側のミラーの反射率を基板側のミラーの反射率よりも低く設定することによりレーザ発振させないでLEDモードで動作する、高効率の発光素子である(特許文献2,3)。共振器型発光ダイオードは通常の発光ダイオードと比較して、共振器構造の効果によって、発光スペクトル線幅が狭い、出射光の指向性が高い、自然放出によるキャリア寿命が短いため高速応答が可能である、等の特徴があるため、センサなどに適している。   Among the point light source type light emitting diodes, in particular, a resonator type light emitting diode (RCLED) has an antinode of a standing wave generated in a resonator composed of two mirrors. A high-efficiency light-emitting element that is configured to be located in the light-emitting layer and that operates in LED mode without causing laser oscillation by setting the reflectance of the mirror on the light emission side to be lower than that of the mirror on the substrate side. Yes (Patent Documents 2 and 3). Resonator-type light-emitting diodes can respond faster than ordinary light-emitting diodes due to the effect of the resonator structure due to the narrow emission spectrum line width, high directivity of emitted light, and short carrier lifetime due to spontaneous emission. Because there is a feature such as, there is a suitable sensor.

共振器型発光ダイオードにおいて、基板に平行な方向において発光領域を狭くするために上部ミラー層及び活性層等をピラー構造とし、そのピラー構造の頂面の光取り出し面に光出射用の開口を有する層を備えた構成が知られている(例えば、特許文献4)。
図12は、基板131上に、下部ミラー層132と、活性層133と、上部ミラー層134と、コンタクト層135とを順に備えた共振器型発光ダイオードであって、活性層133と、上部ミラー層134と、コンタクト層135とをピラー構造137とし、ピラー構造137及びその周囲を保護膜138で被覆し、その保護膜138上に電極膜139を形成し、ピラー構造137の頂面137a(光取り出し面)において電極膜139に光出射用の開口139aを形成した共振器型発光ダイオードを示す。符号140は裏面電極である。
In the resonator type light emitting diode, the upper mirror layer and the active layer have a pillar structure in order to narrow the light emitting region in the direction parallel to the substrate, and the light extraction surface on the top surface of the pillar structure has an opening for light emission. A configuration including a layer is known (for example, Patent Document 4).
FIG. 12 shows a resonator type light emitting diode having a lower mirror layer 132, an active layer 133, an upper mirror layer 134, and a contact layer 135 in this order on a substrate 131. The active layer 133, the upper mirror The layer 134 and the contact layer 135 are formed as a pillar structure 137, the pillar structure 137 and its periphery are covered with a protective film 138, an electrode film 139 is formed on the protective film 138, and the top surface 137a of the pillar structure 137 (light A resonator type light emitting diode in which an opening 139a for light emission is formed in the electrode film 139 on the extraction surface) is shown. Reference numeral 140 denotes a back electrode.

図12で示したようなピラー構造の電流狭窄構造は、共振器型ではない点光源型の発光ダイオードにおいても適用が可能である。   The current confinement structure having a pillar structure as shown in FIG. 12 can be applied to a point light source type light emitting diode which is not a resonator type.

特開2005−31842号公報JP 2005-31842 A 特開2002−76433号公報JP 2002-76433 A 特開2007−299949号公報JP 2007-299949 A 特開平9−283862号公報JP-A-9-283862

上記ピラー構造を形成する際、活性層等を成膜した後の、ピラー構造以外の部分の除去を異方性のドライエッチングによって実施するため、図12に示すように、ピラー構造137の側面137bは基板131に対して垂直あるいは急傾斜に形成されてしまう。このピラー構造の側面には通常、蒸着法やスパッタ法によって保護膜が形成された後、蒸着法によって電極用金属(例えば、Au)膜を形成するが、この垂直あるいは急傾斜の側面に、保護膜や電極用金属膜を一様な膜厚で形成するのは容易ではなく、不連続な膜になりやすいという問題がある。保護膜が不連続な膜になった場合(図12中の符号A)には、その不連続部分に電極用金属膜が入り込んで活性層等に接触してリークの原因になる。また、電極用金属膜が不連続な膜になった場合(図12中の符号B)には、通電不良の原因になる。   When forming the pillar structure, in order to remove portions other than the pillar structure after forming the active layer and the like by anisotropic dry etching, as shown in FIG. 12, the side surface 137b of the pillar structure 137 is formed. Is formed perpendicularly or steeply to the substrate 131. Usually, a protective film is formed on the side surface of the pillar structure by vapor deposition or sputtering, and then a metal (for example, Au) film for electrodes is formed by vapor deposition. The protective film is formed on the vertical or steeply inclined side surface. It is not easy to form a film or a metal film for an electrode with a uniform film thickness, and there is a problem that it is likely to be a discontinuous film. When the protective film becomes a discontinuous film (symbol A in FIG. 12), the electrode metal film enters the discontinuous portion and comes into contact with the active layer or the like, causing leakage. In addition, when the electrode metal film becomes a discontinuous film (symbol B in FIG. 12), it causes a conduction failure.

また、図12で示した発光ダイオードでは、ピラー構造を支持する構造の側面132aが露出しているため、側面が大気や大気中の水分と接触して劣化してしまうという問題がある。特に、下部ミラー層132がAlの組成が高い半導体層の場合、側面が酸化して特性が低下してしまう。   Further, the light emitting diode shown in FIG. 12 has a problem in that the side surface 132a of the structure supporting the pillar structure is exposed, so that the side surface comes into contact with the atmosphere and moisture in the atmosphere and deteriorates. In particular, when the lower mirror layer 132 is a semiconductor layer having a high Al composition, the side surfaces are oxidized and the characteristics are deteriorated.

また、ピラー構造以外の部分の除去をドライエッチングで行うと、高価な装置が必要となり、エッチング時間も長くかかるという問題もある。   In addition, when the portion other than the pillar structure is removed by dry etching, an expensive apparatus is required, and there is a problem that it takes a long etching time.

さらに、図12に示したようなピラー構造の頂面に光射出孔を有する点光源型の発光ダイオードでは、ピラー構造内の発光層全体に電流が流れるために、発光層のうち光射出孔の直下以外の部分で発光する光の量が多く、光射出孔の直下以外の部分で発光した光は光射出孔の直下で発光した光に比べて発光ダイオードの外部に射出する確率が低いことから、光取り出し効率の向上が阻まれていた。   Furthermore, in the point light source type light emitting diode having the light emitting hole on the top surface of the pillar structure as shown in FIG. 12, since current flows through the entire light emitting layer in the pillar structure, Because the amount of light emitted from the part other than directly under the light emitting hole is large, the light emitted from the part other than directly under the light emitting hole is less likely to be emitted outside the light emitting diode than the light emitted directly under the light emitting hole. The improvement of the light extraction efficiency was hindered.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、保護膜及びその上に形成された電極膜が均一な膜厚で形成されていると共に光取り出し効率が高い発光ダイオード、及び、リークや通電不良が低減して歩留まりが向上すると共に従来より低コストで製造可能な発光ダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、さらに、安定で高輝度の発光が担保されていると共に、側面の劣化が防止され、高信頼性及び長寿命化が図られた発光ダイオード、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a light-emitting diode having a uniform film thickness and a high light extraction efficiency as well as a leakage and energization. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a light-emitting diode that can be manufactured at a lower cost than conventional ones while reducing defects and improving yield.
The present invention further provides a light-emitting diode in which stable and high-luminance light emission is ensured, side surface deterioration is prevented, and high reliability and long life are achieved, and a method for manufacturing the same. Objective.

本発明は、以下の手段を提供する。
(1)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
(2)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、前記支持構造部は少なくとも前記反射層の一部を含むものであって、その側面は、ウェットエッチングによって形成され、前記上面から前記基板側に少なくとも前記反射層を越える位置まで延在する傾斜部を含み、該傾斜部を含む水平方向の断面積が前記上面に向かって連続的に小さく形成されてなり、前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記側面のうち少なくとも傾斜部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
(3)前記反射層がDBR反射層であることを特徴とする(1)又は(2)のいずれかに記載の発光ダイオード。
(4)前記活性層の基板とは反対側に上部DBR反射層を備えることを特徴とする(3)に記載の発光ダイオード。
(5)前記傾斜部が二以上の傾斜部分からなり、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ前記上面に向かって連続的に小さく、前記上面に近い傾斜部分を含む水平方向の断面積ほど大きいことを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(6)前記第1の電極膜及び/又は前記保護膜上に光漏れ防止膜を備えたことを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(7)前記化合物半導体層が、前記電極膜に接触するコンタクト層を有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(8)前記メサ型構造部が前記活性層のすべてと、前記反射層の一部または全部を含むことを特徴とする(1)〜(7)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(9)前記メサ型構造部は平面視して矩形であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(10)前記メサ型構造部の各傾斜側面は前記基板のオリエンテーションフラットに対してオフセットして形成されていることを特徴とする(9)に記載の発光ダイオード。
(11)前記メサ型構造部の高さが3〜7μmであって、平面視した前記傾斜側面の幅が0.5〜7μmであることを特徴とする(1)〜(10)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(12)前記光出射孔は平面視して円形又は楕円であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(13)前記光出射孔の径が50〜150μmであることを特徴とする(12)に記載の発光ダイオード。
(14)前記第1の電極膜の前記上面上の部分にボンディングワイヤを有することを特徴とする(1)〜(13)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(15)前記活性層に含まれる発光層が多重量子井戸からなることを特徴とする(1)〜(14)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(16)前記活性層に含まれる発光層が((AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)、(AlX2Ga1−X2)As(0≦X2≦1)、(InX3Ga1−X3)As(0≦X3≦1))のいずれかからなることを特徴とする(1)〜(15)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(17)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、前記化合物半導体層をウェットエッチングして、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と該メサ型構造部の周囲に配置する上面とを形成する工程と、前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
(18)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、前記化合物半導体層に第1のウェットエッチングを行って、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と、該メサ型構造部の周囲に配置する、支持構造部の上面とを形成する工程と、個片化用切断ラインに沿って第2のウェットエッチングを行って、支持構造部の側面の傾斜部を形成する工程と、前記傾斜部と前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に該光射出孔を囲繞するように配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
(19)前記第1及び第2のウェットエッチングを、リン酸/過酸化水素水混合液、アンモニア/過酸化水素水混合液、ブロムメタノール混合液、ヨウ化カリウム/アンモニアの群から選択される少なくとも1種以上を用いて行うことを特徴とする(17)又は(18)のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。
The present invention provides the following means.
(1) A light-emitting diode that includes a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emits light to the outside from a light emission hole, the support structure having an upper surface and side surfaces, and the support structure And a mesa structure having an inclined side surface and a top surface. The mesa structure includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching. And the cross-sectional area in the horizontal direction is continuously reduced toward the top surface, and each of the support structure portion and the mesa structure portion is at least partially formed by a protective film and a first electrode film. The protective film covers at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and in plan view. Said lap An energization window is provided inside the region and around the light emission hole to expose a part of the surface of the compound semiconductor layer, and the first electrode film is exposed from the energization window. A continuous film formed to be in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer, cover at least part of the protective film formed on the upper surface, and have a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion A light emitting diode comprising a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emitting hole in plan view.
(2) A light-emitting diode which includes a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emits light to the outside from a light emission hole, the support structure having an upper surface and side surfaces, and the support structure A mesa structure having an inclined side surface and a top surface, the support structure portion including at least a part of the reflective layer, and the side surface is formed by wet etching, An inclined portion extending from the upper surface to the substrate side to a position exceeding at least the reflective layer, and a horizontal cross-sectional area including the inclined portion is continuously reduced toward the upper surface; The mold structure part includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching, and a horizontal cross-sectional area continuously decreases toward the top surface. Each of the support structure section and the mesa structure section is covered with a protective film and a first electrode film in order, and the protective film includes at least a part of the upper surface; Covers at least the inclined portion of the side surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and is inside the peripheral region in plan view, and An energization window is disposed around the light emission hole to expose a part of the surface of the compound semiconductor layer, and the first electrode film is formed on the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energization window. It is a continuous film that is in direct contact, covers at least a part of the protective film formed on the upper surface, and has a light emission hole on the top surface of the mesa structure. On the opposite side of the layer, With a second electrode film in the range overlapping the light emission hole, light emitting diodes, characterized in that.
(3) The light-emitting diode according to any one of (1) and (2), wherein the reflective layer is a DBR reflective layer.
(4) The light-emitting diode according to (3), further comprising an upper DBR reflective layer on the side opposite to the substrate of the active layer.
(5) The inclined portion is composed of two or more inclined portions, and the horizontal cross-sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface, and the horizontal cross-sectional area including the inclined portion close to the upper surface. The light emitting diode according to any one of (1) to (4), wherein the light emitting diode is as large as possible.
(6) The light-emitting diode according to any one of (1) to (5), wherein a light leakage prevention film is provided on the first electrode film and / or the protective film.
(7) The light-emitting diode according to any one of (1) to (6), wherein the compound semiconductor layer has a contact layer in contact with the electrode film.
(8) The light-emitting diode according to any one of (1) to (7), wherein the mesa structure portion includes all of the active layer and part or all of the reflective layer.
(9) The light-emitting diode according to any one of (1) to (8), wherein the mesa structure portion is rectangular in plan view.
(10) The light-emitting diode according to (9), wherein each inclined side surface of the mesa structure portion is formed to be offset with respect to the orientation flat of the substrate.
(11) The height of the mesa structure portion is 3 to 7 μm, and the width of the inclined side surface in plan view is 0.5 to 7 μm. Any one of (1) to (10) The light emitting diode according to one item.
(12) The light emitting diode according to any one of (1) to (11), wherein the light emitting hole is circular or elliptical in plan view.
(13) The light emitting diode according to (12), wherein the diameter of the light emitting hole is 50 to 150 μm.
(14) The light-emitting diode according to any one of (1) to (13), wherein a bonding wire is provided in a portion on the upper surface of the first electrode film.
(15) The light emitting diode according to any one of (1) to (14), wherein the light emitting layer included in the active layer is formed of a multiple quantum well.
(16) light-emitting layer included in the active layer ((Al X1 Ga 1-X1 ) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1), (Al X2 Ga 1-X2) As (0 ≦ X2 ≦ 1), (In X3 Ga 1-X3 ) As (0 ≦ X3 ≦ 1)), according to any one of (1) to (15), Light emitting diode.
(17) A method of manufacturing a light emitting diode, comprising a reflective semiconductor and a compound semiconductor layer including an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside through a light emitting hole, wherein the reflective layer and the active layer are provided on the substrate. A step of forming a compound semiconductor layer, a step of forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view, A step of wet-etching the compound semiconductor layer to form a mesa structure having a horizontal cross-sectional area continuously reduced toward the top surface and an upper surface disposed around the mesa structure; And covering at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure, and inside the peripheral region in plan view. And arranged around the light exit hole. Forming a protective film having a current-carrying window exposing a part of the surface of the compound semiconductor layer; and a protection formed on the upper surface while directly contacting the surface of the compound semiconductor layer exposed from the current-carrying window Forming a first electrode film that is a continuous film that covers at least part of the film and has a light emission hole on the top surface of the mesa structure. Manufacturing method of light emitting diode.
(18) A method for manufacturing a light-emitting diode, comprising a reflective layer and a compound semiconductor layer including an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside through a light emitting hole, wherein the reflective layer and the active layer are disposed on the substrate. A step of forming a compound semiconductor layer, a step of forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view, First wet etching is performed on the compound semiconductor layer, and a mesa structure portion in which a horizontal cross-sectional area is continuously reduced toward the top surface and the support is disposed around the mesa structure portion. Forming a top surface of the structure portion, performing a second wet etching along the cutting line for singulation to form a slope portion on a side surface of the support structure portion, and forming the slope portion and the top surface At least a portion and the inclination of the mesa structure Covering at least the surface and the peripheral region of the top surface of the mesa structure, and surrounding the light emission hole inside the peripheral region in plan view and around the light emission hole A step of forming a protective film having a current-carrying window that exposes a part of the surface of the compound semiconductor layer; directly contacting a surface of the compound semiconductor layer exposed from the current-carrying window; and Forming a first electrode film that covers at least a part of the formed protective film and is a continuous film formed so as to have a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion. A method for producing a light-emitting diode characterized by the above.
(19) The first and second wet etching are at least selected from the group consisting of a phosphoric acid / hydrogen peroxide mixture, an ammonia / hydrogen peroxide mixture, a bromomethanol mixture, and potassium iodide / ammonia. The method for producing a light-emitting diode according to any one of (17) and (18), which is performed using one or more kinds.

本発明の発光ダイオードによれば、基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出すると共に、保護膜が周縁領域の内側であってかつ光射出孔の周囲に配置して、化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、第1の電極膜は、通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、メサ型構造部の頂面上に光射出を有するように形成された連続膜であり、基板の反射層とは反対側に、平面視して光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた構成を採用したので、第1の電極膜のうち通電窓を埋めた部分と光射出孔に重なる範囲内に形成された第2の電極膜との間に電流が集中することにより、活性層のうち光射出孔の直下の部分で発光する光の量がその直下以外の部分で発光する光の量に比べて多くなり、その結果、光射出孔に向かう光の割合が高くなり、光取り出し効率の向上が図られている。
本発明の発光ダイオードによれば、上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなる構成を採用したので、高い光出力が得られると共に射出させた光を光学部品等に効率良く取り込むことが可能である。
本発明の発光ダイオードによれば、メサ型構造部の傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなる構成を採用したので、垂直側面の場合に比べて側面に保護膜及びその上の電極膜を形成しやすいために均一な膜厚で連続な膜が形成されるため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保されている。かかる効果は、ウェットエッチングによって形成されてなる傾斜側面を有するメサ型構造部を備えていれば奏する効果であり、発光ダイオードの内部の積層構造や基板の構成によらずに得られる効果である。
According to the light emitting diode of the present invention, the substrate includes a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on the substrate, emits light to the outside from the light emitting hole, and the protective film is inside the peripheral region and A current-carrying window is disposed around the light emission hole to expose a part of the surface of the compound semiconductor layer, and the first electrode film is in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer exposed from the current-carrying window. A continuous film formed so as to cover at least a part of the protective film formed on the upper surface and to have light emission on the top surface of the mesa structure, and on the side opposite to the reflective layer of the substrate Since the configuration including the second electrode film in the range overlapping the light emission hole as viewed is adopted, the first electrode film was formed in the range overlapping the portion where the conduction window was buried and the light emission hole. The current is concentrated between the second electrode film and the light emission hole of the active layer. The amount of light emitted in the lower part is larger than the amount of light emitted in parts other than the part directly below, and as a result, the ratio of light toward the light exit hole is increased, and the light extraction efficiency is improved. ing.
According to the light emitting diode of the present invention, since the structure including the support structure portion having the upper surface and the side surface and the mesa structure portion disposed on the support structure portion and having the inclined side surface and the top surface is adopted, Output can be obtained and the emitted light can be efficiently taken into an optical component or the like.
According to the light emitting diode of the present invention, since the inclined side surface of the mesa structure is formed by wet etching and the cross-sectional area in the horizontal direction is continuously reduced toward the top surface, the configuration is adopted. Compared to the vertical side surface, it is easier to form a protective film and electrode film on the side surface, so a continuous film with a uniform thickness is formed, so there is no leakage or poor conduction due to a discontinuous film. Stable and high luminance light emission is guaranteed. Such an effect is achieved as long as a mesa structure portion having an inclined side surface formed by wet etching is provided, and is an effect obtained regardless of the laminated structure inside the light emitting diode and the configuration of the substrate.

本発明の発光ダイオードによれば、支持構造部は少なくとも反射層の一部を含むものであって、その側面は、ウェットエッチングによって形成され、上面から基板側に少なくとも反射層を越える位置まで延在する傾斜部を含み、該傾斜部を含む水平方向の断面積が上面に向かって連続的に小さく形成されてなる構成において、保護膜は、上面の少なくとも一部と、側面のうち少なくとも傾斜部と、傾斜側面と、頂面の周縁領域とを覆う構成を採用したので、支持構造部の反射層の側面は保護膜で被覆されており、反射層の側面が大気や水分と接触して劣化することが防止され、高信頼性及び長寿命化が図られている。かかる効果は、ウェットエッチングによって形成されてなる傾斜側面を有するメサ型構造部を備えていれば奏する効果であり、発光ダイオードの内部の積層構造や基板の構成によらずに得られる効果である。   According to the light emitting diode of the present invention, the support structure portion includes at least a part of the reflective layer, and the side surface thereof is formed by wet etching and extends from the top surface to the substrate side at least beyond the reflective layer. The protective film includes at least a part of the upper surface and at least the inclined part of the side surface. Since the structure covering the inclined side surface and the peripheral region of the top surface is adopted, the side surface of the reflective layer of the support structure is covered with a protective film, and the side surface of the reflective layer deteriorates due to contact with the atmosphere or moisture. Therefore, high reliability and long life are achieved. Such an effect is achieved as long as a mesa structure portion having an inclined side surface formed by wet etching is provided, and is an effect obtained regardless of the laminated structure inside the light emitting diode and the configuration of the substrate.

本発明の発光ダイオードによれば、反射層がDBR反射層である構成を採用することにより、発光スペクトル線幅が狭い発光が可能となる。また、さらに、活性層の基板と反対側に上部DBR反射層を備える構成を採用することにより、発光スペクトル線幅が狭く、出射光の指向性が高く、高速応答が可能となる。   According to the light emitting diode of the present invention, it is possible to emit light with a narrow emission spectrum line width by adopting a configuration in which the reflective layer is a DBR reflective layer. Furthermore, by adopting a configuration in which the upper DBR reflective layer is provided on the side opposite to the substrate of the active layer, the emission spectral line width is narrow, the directivity of the emitted light is high, and high-speed response is possible.

本発明の発光ダイオードによれば、傾斜部が二以上の傾斜部分からなり、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ上面に向かって連続的に小さく、上面に近い傾斜部分を含む水平方向の断面積ほど大きい構成を採用することにより、垂直側面の場合に比べて側面に保護膜及びその上の電極膜を形成しやすいために均一な膜厚で連続な膜が形成されるため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保されている。   According to the light emitting diode of the present invention, the inclined portion is composed of two or more inclined portions, the horizontal cross-sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface, and the horizontal direction including the inclined portion close to the upper surface. By adopting a configuration having a larger cross-sectional area than the vertical side surface, it is easier to form a protective film and an electrode film thereon on the side surface than in the case of the vertical side surface. There are no leaks or poor energization due to the continuous film, and stable and bright light emission is ensured.

本発明の発光ダイオードによれば、第1の電極膜及び/又は保護膜上に光漏れ防止膜を備えた構成を採用することにより、活性層で発光した光が第1の電極膜及び/又は保護膜を透過して素子外に漏れることを防止できる。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the light leakage prevention film is provided on the first electrode film and / or the protective film, the light emitted from the active layer is emitted from the first electrode film and / or It is possible to prevent leakage through the protective film and out of the element.

本発明の発光ダイオードによれば、化合物半導体層が第1の電極膜に接触するコンタクト層を有する構成を採用することにより、オーミック電極の接触抵抗を下げて低電圧駆動が可能となる。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the compound semiconductor layer has a contact layer in contact with the first electrode film, the contact resistance of the ohmic electrode is lowered and low voltage driving is possible.

本発明の発光ダイオードによれば、メサ型構造部は活性層のすべてと、反射層の一部または全部を含む構成を採用することにより、発光は全て、メサ型構造部内で生ずることになり、光取り出し効率が向上する。   According to the light emitting diode of the present invention, the mesa structure portion adopts a configuration including all of the active layer and part or all of the reflective layer, so that all light emission occurs in the mesa structure portion. The light extraction efficiency is improved.

本発明の発光ダイオードによれば、メサ型構造部を平面視して矩形である構成を採用することにより、製造時のウェットエッチングにおける異方性の影響によりエッチング深さによりメサ形状が変化することが抑制され、メサ部面積の制御が容易なので、高精度の寸法形状が得られている。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a rectangular configuration when the mesa structure is viewed in plan, the mesa shape changes depending on the etching depth due to anisotropy in wet etching during manufacturing. Is suppressed, and the mesa area can be easily controlled, so that a highly accurate dimensional shape is obtained.

本発明の発光ダイオードによれば、メサ型構造部の各傾斜側面が基板のオリエンテーションフラットに対してオフセットして形成されている構成を採用することにより、矩形メサ型構造部を構成する4辺に対し基板方位による異方性の影響が緩和されているため、均等なメサ形状・勾配が得られている。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which each inclined side surface of the mesa structure portion is formed offset with respect to the orientation flat of the substrate, the four sides constituting the rectangular mesa structure portion are formed. On the other hand, since the influence of the anisotropy due to the substrate orientation is mitigated, a uniform mesa shape / gradient is obtained.

本発明の発光ダイオードによれば、メサ型構造部の高さが3〜7μmであって、平面視した傾斜側面の幅が0.5〜7μmである構成を採用することにより、垂直側面の場合に比べて側面に保護膜及びその上の電極膜を形成しやすいために均一な膜厚で連続な膜が形成されるため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保されている。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the height of the mesa structure portion is 3 to 7 μm and the width of the inclined side surface in a plan view is 0.5 to 7 μm, Compared to the above, it is easy to form a protective film on the side and the electrode film on it, so a continuous film is formed with a uniform film thickness. Luminance emission is guaranteed.

本発明の発光ダイオードによれば、光射出孔が平面視して円形又は楕円である構成を採用することにより、矩形等の角を持つ構造に比べ均一なコンタクト領域を形成しやすく、角部での電流集中等の発生を抑制できる。また、受光側でのファイバー等への結合に適している。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the light emitting hole is circular or elliptical in plan view, it is easy to form a uniform contact region as compared with a structure having a corner such as a rectangle. Occurrence of current concentration and the like can be suppressed. Further, it is suitable for coupling to a fiber or the like on the light receiving side.

本発明の発光ダイオードによれば、光射出孔の径が50〜150μmである構成を採用することにより、50μm未満ではメサ型構造部での電流密度が高くなり、低電流で出力が飽和してしまう一方、150μmを超えるとメサ型構造部全体への電流拡散が困難であるため、やはり出力は飽和するという問題が回避されている。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the diameter of the light emitting hole is 50 to 150 μm, the current density in the mesa structure is increased below 50 μm, and the output is saturated at a low current. On the other hand, if it exceeds 150 μm, it is difficult to spread the current to the entire mesa structure, so that the problem that the output is saturated is also avoided.

本発明の発光ダイオードによれば、第1の電極膜の上面上の部分にボンディングワイヤを有する構成を採用することにより、十分な荷重(及び超音波)をかけられる第1の電極膜の上面にワイヤボンディングがなされているので、接合強度の強いワイヤボンディングが実現されている。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration having a bonding wire in a portion on the upper surface of the first electrode film, the upper surface of the first electrode film to which a sufficient load (and ultrasonic waves) can be applied. Since wire bonding is performed, wire bonding with high bonding strength is realized.

本発明の発光ダイオードによれば、活性層に含まれる発光層が多重量子井戸からなる構成を採用することにより、井戸層内に十分な注入キャリアが閉じ込められることにより、井戸層内のキャリア密度が高くなり、その結果、発光再結合確率が増大して、応答速度が高い。   According to the light emitting diode of the present invention, by adopting a configuration in which the light emitting layer included in the active layer is composed of multiple quantum wells, sufficient injected carriers are confined in the well layer, so that the carrier density in the well layer is increased. As a result, the emission recombination probability increases and the response speed is high.

本発明の発光ダイオードの製造方法によれば、基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程を有する構成を採用したので、第1の電極膜のうち通電窓を埋めた部分と貫通電極との間に電流が集中することにより、活性層のうち光射出孔の直下の部分で発光する光の量がその直下以外の部分で発光する光の量に比べて多くなり、その結果、光射出孔に向かう光の割合が高くなり、光取り出し効率が向上した発光ダイオードを製造することができる。
本発明の発光ダイオードの製造方法によれば、化合物半導体層をウェットエッチングして、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と該メサ型構造部の周囲に配置する上面とを形成する工程と、メサ型構造部の周縁領域の内側であってかつ光射出孔の周囲に配置して、化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有するように保護膜を形成する工程と、通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、を有する構成を採用したので、高い光出力を有すると共に射出させた光を光学部品等に効率良く取り込むことが可能であると共に、垂直側面の場合に比べて傾斜斜面に保護膜及びその上の電極膜を形成しやすいために均一な膜厚で連続な膜が形成されるため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保された発光ダイオードを製造することができる。従来の異方性のドライエッチングによりピラー構造を形成すると側面が垂直に形成されるが、ウェットエッチングによりメサ型構造部を形成することにより、側面を緩やかな傾斜の側面を形成することができる。また、ウェットエッチングによりメサ型構造部を形成することにより、従来のドライエッチングによってピラー構造を形成する場合に比べて形成時間が短縮することができる。
According to a method for manufacturing a light emitting diode of the present invention, a method for manufacturing a light emitting diode comprising a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside from a light emitting hole, A second electrode is formed on the opposite side of the substrate from the reflective layer and the compound semiconductor layer including the active layer, and overlaps the light emission hole to be formed in plan view on the opposite side of the substrate. Since the structure having the step of forming the film is employed, the current concentrates between the portion of the first electrode film where the conduction window is buried and the through electrode, so that the active layer is directly below the light emission hole. The amount of light emitted from the part is larger than the amount of light emitted from the part other than the part directly below, and as a result, the ratio of the light toward the light exit hole is increased, and a light emitting diode with improved light extraction efficiency is manufactured. can do.
According to the method for manufacturing a light emitting diode of the present invention, a mesa structure portion formed by wet-etching a compound semiconductor layer and having a horizontal cross-sectional area continuously reduced toward the top surface, and the mesa structure portion And an energization window that exposes a part of the surface of the compound semiconductor layer, disposed inside the peripheral region of the mesa structure and around the light emission hole. A step of forming a protective film so as to have a direct contact with the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energization window, and at least a part of the protective film formed on the upper surface, covering the top surface of the mesa structure And a step of forming a first electrode film, which is a continuous film formed so as to have a light emission hole, on the optical component and the like. Possible to capture efficiently In addition, since a protective film and an electrode film thereon are easily formed on an inclined slope as compared with the case of a vertical side surface, a continuous film is formed with a uniform film thickness. It is possible to manufacture a light-emitting diode that is free from energization failure and ensures stable and high-luminance light emission. When the pillar structure is formed by conventional anisotropic dry etching, the side surface is formed vertically, but by forming the mesa structure portion by wet etching, the side surface can be formed with a gently inclined side surface. Further, by forming the mesa structure portion by wet etching, the formation time can be shortened as compared with the case where the pillar structure is formed by conventional dry etching.

本発明の発光ダイオードの製造方法によれば、個片化用切断ラインに沿って第2のウェットエッチングを行って、支持構造部の側面の傾斜部を形成する工程と、傾斜部を覆う保護膜を形成する工程と、を有する構成を採用したので、側面が大気や水分と接触して劣化してしまうことが防止された発光ダイオードを製造することができる。   According to the light emitting diode manufacturing method of the present invention, the second wet etching is performed along the singulation cutting line to form the inclined portion on the side surface of the support structure portion, and the protective film covering the inclined portion. Therefore, it is possible to manufacture a light emitting diode in which the side surface is prevented from being deteriorated by contact with air or moisture.

本発明の第1の実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。It is a cross-sectional model drawing of the light emitting diode which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態である発光ダイオードの斜視図である。It is a perspective view of the light emitting diode which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態である発光ダイオードの傾斜斜面の断面を示す電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph which shows the cross section of the inclined slope of the light emitting diode which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態である発光ダイオードの活性層の断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the active layer of the light emitting diode which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the light emitting diode which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the light emitting diode which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態である発光ダイオードの断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the light emitting diode which is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。It is a cross-sectional model diagram for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。It is a cross-sectional model diagram for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode of the 1st Embodiment of this invention. ウェットエッチングのエッチング時間に対する深さ及び幅の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the depth and width with respect to the etching time of wet etching. 本発明の第1の実施形態の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面摸式図である。It is a cross-sectional model diagram for demonstrating the manufacturing method of the light emitting diode of the 1st Embodiment of this invention. 従来の発光ダイオードの断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a conventional light emitting diode.

以下、本発明を適用した発光ダイオード及びその製造方法について、図を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。例えば、一の実施形態で示した構成を他の実施形態に適用することもできる。
なお、本発明の効果を損ねない範囲で以下に記載していない層を備えてもよい。
Hereinafter, a configuration of a light emitting diode to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. . In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately changed and implemented without changing the gist thereof. For example, the configuration shown in one embodiment can be applied to another embodiment.
In addition, you may provide the layer which is not described below in the range which does not impair the effect of this invention.

〔発光ダイオード(第1の実施形態)〕
図1に、本発明を適用した第1の実施形態の発光ダイオードの一例である共振器型発光ダイオードの断面模式図である。図2は、図1で示した発光ダイオードを含むウェハ上に形成された発光ダイオードの斜視図である。
[Light-Emitting Diode (First Embodiment)]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a resonator type light emitting diode which is an example of a light emitting diode according to a first embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a perspective view of a light emitting diode formed on a wafer including the light emitting diode shown in FIG.

図1に示す発光ダイオード100は、基板1上に反射層2と活性層3を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔9bから光を外部に射出する発光ダイオードであって、上面6a及び側面6bを有する支持構造部6と、該支持構造部6上に配置し、傾斜側面7a及び頂面7bを有するメサ型構造部7とからなり、メサ型構造部7は少なくとも活性層3の一部を含むものであって、傾斜側面7aはウェットエッチングによって形成されてなると共に頂面7bに向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、支持構造部6及びメサ型構造部7はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜8、第1の電極膜9によって順に覆われてなり、保護膜8は、上面6aの少なくとも一部と、メサ型構造部7の傾斜側面7aと、メサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baとを覆うとともに、平面視して周縁領域7baの内側であってかつ光射出孔9bの周囲に配置して、化合物半導体層(コンタクト層5)の表面の一部を露出する通電窓8bを有し、第1の電極膜9は、通電窓8bから露出された化合物半導体層(コンタクト層5)の表面に直接接触すると共に、上面6a上に形成された保護膜8の一部を少なくとも覆い、メサ型構造部7の頂面7b上に光射出孔9bを有するように形成された連続膜であり、基板1の反射層2とは反対側に、平面視して光射出孔9bに重なる範囲内に第2の電極膜10を備えている。
また、本実施形態では、反射層2はDBR反射層(下部DBR反射層)であり、活性層3の基板1と反対側に上部DBR反射層4に備え、化合物半導体層は第1の電極膜9に接触するコンタクト層5を有するものである。
また、メサ型構造部7は、平面視して矩形であり、第1の電極膜9の光射出孔9bは平面視して円形である。メサ型構造部7の平面視は矩形に限定されず、また、光射出孔9bの平面視も円形に限定されない。
メサ型構造部7の第1の電極膜上に、側面からの光の漏れを防止するための光漏れ防止膜16を備えている。
A light emitting diode 100 shown in FIG. 1 includes a compound semiconductor layer including a reflective layer 2 and an active layer 3 in order on a substrate 1 and emits light to the outside through a light emitting hole 9b. The support structure portion 6 has a side surface 6b, and a mesa structure portion 7 disposed on the support structure portion 6 and having an inclined side surface 7a and a top surface 7b. The inclined side surface 7a is formed by wet etching, and the cross-sectional area in the horizontal direction is continuously reduced toward the top surface 7b, so that the support structure portion 6 and the mesa structure portion are formed. 7 is at least partially covered with a protective film 8 and a first electrode film 9 in order. The protective film 8 includes at least a part of the upper surface 6a, the inclined side surface 7a of the mesa structure 7, and the mesa. Top of mold structure 7 7b, and a part of the surface of the compound semiconductor layer (contact layer 5) is exposed by being disposed inside the peripheral region 7ba and around the light emitting hole 9b in plan view. The first electrode film 9 has a current-carrying window 8b and is in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer (contact layer 5) exposed from the current-carrying window 8b, and is a part of the protective film 8 formed on the upper surface 6a. Is a continuous film formed so as to have at least a light emission hole 9b on the top surface 7b of the mesa structure 7, and emits light in a plan view on the side opposite to the reflective layer 2 of the substrate 1. The second electrode film 10 is provided in a range overlapping the hole 9b.
In the present embodiment, the reflective layer 2 is a DBR reflective layer (lower DBR reflective layer), and is provided in the upper DBR reflective layer 4 on the opposite side of the active layer 3 from the substrate 1, and the compound semiconductor layer is the first electrode film. The contact layer 5 is in contact with 9.
The mesa structure 7 is rectangular in plan view, and the light emission hole 9b of the first electrode film 9 is circular in plan view. The plan view of the mesa structure 7 is not limited to a rectangle, and the plan view of the light emission hole 9b is not limited to a circle.
A light leakage prevention film 16 for preventing light leakage from the side surface is provided on the first electrode film of the mesa structure portion 7.

本発明の発光ダイオードは、図2に示すように、ウェハ状の基板上に多数の発光ダイオード100を作製した後、各発光ダイオードごとにストリート(切断予定ライン)21(点線22はストリート21の長手方向の中心線)に沿って切断することにより製造することができる。すなわち、点線22に沿ってストリート21の部分にレーザーやブレード等を当てることにより、各発光ダイオードごとに切断することができる。   As shown in FIG. 2, in the light emitting diode of the present invention, after a large number of light emitting diodes 100 are formed on a wafer-like substrate, streets (scheduled cutting lines) 21 (dotted lines 22 are the lengths of the streets 21) for each light emitting diode. It can be manufactured by cutting along a direction centerline). That is, each light emitting diode can be cut by applying a laser, a blade, or the like to the portion of the street 21 along the dotted line 22.

メサ型構造部7は、支持構造部6の上面6aに対して上方に突出した構造であり、傾斜側面7aと頂面7bとを外面として有する。図1で示した例の場合、傾斜側面7aは、活性層3の全層、上部DBR反射層4及びコンタクト層5の傾斜断面上に保護膜を介して形成された第1の電極膜(おもて面電極層)9の表面からなり、頂面7bは、保護膜8の中央部分を覆う部分8dの表面と、第1の電極膜9(符号9ba、9bb及び9dの部分)の表面とからなる。   The mesa structure portion 7 has a structure protruding upward with respect to the upper surface 6a of the support structure portion 6, and has an inclined side surface 7a and a top surface 7b as outer surfaces. In the case of the example shown in FIG. 1, the inclined side surface 7 a is formed of a first electrode film (a) formed on the entire active layer 3, the upper DBR reflective layer 4, and the inclined cross section of the contact layer 5 via a protective film. The top surface 7b is composed of a surface of a portion 8d covering the central portion of the protective film 8 and a surface of the first electrode film 9 (portions 9ba, 9bb and 9d). Consists of.

また、本発明のメサ型構造部7の内部は、コンタクト層5と、上部DBR反射層4と、活性層3の少なくとも一部とを含む。
図1で示した例の場合、メサ型構造部7の内部は、コンタクト層5と、上部DBR反射層4と、活性層3の全層とを含む。メサ型構造部7の内部には、活性層3の一部だけを含んでもよいが、活性層3の全層がメサ型構造部7の内部に含まれるのが好ましい。活性層3で発光した光を全てメサ型構造部内で生ずることになり、光取り出し効率が向上するからである。また、メサ型構造部7の内部に下部DBR反射層2の一部を含んでもよい。
Further, the inside of the mesa structure portion 7 of the present invention includes the contact layer 5, the upper DBR reflection layer 4, and at least a part of the active layer 3.
In the case of the example shown in FIG. 1, the inside of the mesa structure portion 7 includes the contact layer 5, the upper DBR reflection layer 4, and the entire active layer 3. The mesa structure 7 may include only a part of the active layer 3, but it is preferable that the entire active layer 3 is included in the mesa structure 7. This is because all the light emitted from the active layer 3 is generated in the mesa structure, and the light extraction efficiency is improved. Further, a part of the lower DBR reflection layer 2 may be included in the mesa structure portion 7.

また、メサ型構造部7は、その傾斜側面7aはウェットエッチングによって形成されてなると共に、基板1側から頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなる。傾斜側面7aはウェットエッチングによって形成されたものなので、下に凸状に形成されてなる。メサ型構造部7の高さhは3〜7μmであって、平面視した傾斜側面7aの幅wが0.5〜7μmであるのが好ましい。この場合、メサ型構造部7の側面が垂直若しくは急傾斜でなく、緩やかな傾斜であるために、保護膜や電極用金属膜を一様な膜厚で形成するのが容易となり、不連続な膜になるおそれがなく、そのため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保されるからである。
また、高さが7μmを超えるまでウェットエッチングを行うと、傾斜側面がオーバーハング形状(逆テーパ状)になりやすくなるので好ましくない。オーバーハング形状(逆テーパ状)では保護膜や電極膜を均一な膜厚で不連続箇所なく形成することが垂直側面の場合よりもさらに困難になる。
なお、本明細書において、高さhとは、上面6a上の保護膜を介して形成された電極膜9(符号9cの部分)の表面から、保護膜8の符号8baの部分を覆う電極膜9(符号9baの部分)の表面までの垂直方向の距離(図1参照)をいう。また、幅wとは、保護膜8の符号8baの部分を覆う電極膜9(符号9baの部分)のエッジからそのエッジにつながった傾斜側面の電極膜9(符号9aの部分)の最下のエッジの水平方向の距離(図1参照)をいう。
In addition, the mesa structure 7 has an inclined side surface 7a formed by wet etching, and has a horizontal cross-sectional area that continuously decreases from the substrate 1 side to the top surface. Since the inclined side surface 7a is formed by wet etching, it is formed in a convex shape downward. The height h of the mesa structure 7 is preferably 3 to 7 μm, and the width w of the inclined side surface 7a in plan view is preferably 0.5 to 7 μm. In this case, since the side surface of the mesa structure portion 7 is not vertical or steeply inclined but gently inclined, it is easy to form the protective film and the electrode metal film with a uniform film thickness, which is discontinuous. This is because there is no possibility of forming a film, and therefore there is no leakage or poor conduction due to the discontinuous film, and stable and high-luminance emission is ensured.
Further, it is not preferable to perform wet etching until the height exceeds 7 μm because the inclined side surface tends to be in an overhang shape (reverse taper shape). In the overhang shape (reverse taper shape), it becomes more difficult to form the protective film and the electrode film with a uniform film thickness without discontinuous portions than in the case of the vertical side surface.
In the present specification, the height h means an electrode film that covers the portion 8ba of the protective film 8 from the surface of the electrode film 9 (portion 9c) formed through the protective film on the upper surface 6a. This is the vertical distance (see FIG. 1) to the surface of 9 (part 9ba). Further, the width w is the lowermost portion of the electrode film 9 (reference numeral 9a) on the inclined side surface connected to the edge of the electrode film 9 (reference numeral 9ba) covering the protective film 8 at the reference numeral 8ba. The horizontal distance of the edge (see FIG. 1).

図3は、メサ型構造部7近傍の断面の電子顕微鏡写真である。
図3で示した例の層構成は、コンタクト層がAl0.3Ga0.7Asからなり、層厚が3μmである点以外は、後述する実施例と同様な構成である。
FIG. 3 is an electron micrograph of a cross section in the vicinity of the mesa structure portion 7.
The layer configuration of the example shown in FIG. 3 is the same as that of the example described later except that the contact layer is made of Al0.3Ga0.7As and the layer thickness is 3 μm.

本発明のメサ型構造部はウェットエッチングによって形成されてなるので、その頂面側から基板側へ行くほど(図で下方に行くほど)、メサ型構造部の水平断面積(又は、幅もしくは径)の増大率が大きくなるように形成されている。この形状によってメサ型構造部がドライエッチングではなく、ウェットエッチングによって形成されたものであることを判別することができる。
図3で示した例では、高さhは7μmであり、幅wは3.5〜4.5μmであった。
Since the mesa structure portion of the present invention is formed by wet etching, the horizontal cross-sectional area (or width or diameter) of the mesa structure portion increases from the top surface side to the substrate side (downward in the figure). ) To increase. With this shape, it can be determined that the mesa structure is formed not by dry etching but by wet etching.
In the example shown in FIG. 3, the height h is 7 μm, and the width w is 3.5 to 4.5 μm.

メサ型構造部7は、平面視して矩形であるのが好ましい。製造時のウェットエッチングにおける異方性の影響でエッチング深さによりメサ形状が変化することが抑制され、メサ型構造部の各面の面積の制御が容易なので、高精度の寸法形状が得られるからである。   The mesa structure 7 is preferably rectangular in plan view. The mesa shape can be prevented from changing depending on the etching depth due to the influence of anisotropy in wet etching during manufacturing, and the area of each surface of the mesa structure can be easily controlled, so a highly accurate dimensional shape can be obtained. It is.

発光ダイオードにおけるメサ型構造部7の位置は、図1及び図2に示すように、素子の小型化のためには発光ダイオードの長軸方向の一方に片寄っているのが好ましい。支持構造部6の上面6aはボンディングワイヤ(図示せず)を取り付けるのに要する広さが必要であるため、狭くするのには限界があり、メサ型構造部7をもう一方に寄せることにより、支持構造部6の上面6aの範囲を最小化でき、素子の小型化を図ることができるからである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the position of the mesa structure portion 7 in the light emitting diode is preferably shifted to one side in the long axis direction of the light emitting diode in order to reduce the size of the element. Since the upper surface 6a of the support structure portion 6 needs to have a size required for attaching a bonding wire (not shown), there is a limit to narrowing it, and by moving the mesa structure portion 7 to the other side, This is because the range of the upper surface 6a of the support structure 6 can be minimized and the device can be miniaturized.

支持構造部6は上面6aと側面6bを備える。支持構造部6の上面6aは、メサ型構造部7の周囲に配置する部分である。本発明では、十分な荷重(及び超音波)をかけることが可能な第1の電極膜の上面に位置する部分にワイヤボンディングがなされるので、接合強度の強いワイヤボンディングが実現できる。   The support structure 6 includes an upper surface 6a and a side surface 6b. The upper surface 6 a of the support structure portion 6 is a portion disposed around the mesa structure portion 7. In the present invention, wire bonding is performed on a portion located on the upper surface of the first electrode film to which a sufficient load (and ultrasonic wave) can be applied, so that wire bonding with high bonding strength can be realized.

支持構造部6の上面6aの上には、保護膜8、第1の電極膜(おもて面電極層)9が順に形成されており、第1の電極膜9の上にはボンディングワイヤ(図示せず)が取り付けられる。上面6aの保護膜8の直下に配置する材料は、メサ型構造部7の内部の構成により決まる。図1で示した例の場合、メサ型構造部7の内部はコンタクト層5と、上部DBR反射層4と、活性層3の全層とを含み、活性層3の直下の層である下部DBR反射層の最上面が支持構造部6の上面6aの保護膜8の直下に配置するので、上面6aの保護膜8の直下に配置する材料は下部DBR反射層の最上面の材料である。   A protective film 8 and a first electrode film (front surface electrode layer) 9 are formed in this order on the upper surface 6 a of the support structure portion 6, and a bonding wire ( (Not shown) is attached. The material disposed immediately below the protective film 8 on the upper surface 6 a is determined by the internal configuration of the mesa structure portion 7. In the case of the example shown in FIG. 1, the inside of the mesa structure portion 7 includes the contact layer 5, the upper DBR reflection layer 4, and the entire active layer 3, and the lower DBR which is a layer immediately below the active layer 3. Since the uppermost surface of the reflective layer is disposed directly below the protective film 8 on the upper surface 6a of the support structure 6, the material disposed immediately below the protective film 8 on the upper surface 6a is the material of the uppermost surface of the lower DBR reflective layer.

基板1の裏面1Aには、平面視して光射出孔9bに重なる範囲内に、第2の電極膜(裏面電極)10を備えている。
第1の電極膜のうち通電窓を埋めた部分(「コンタクト部分9bb」)と、平面視して、通電窓8bの内側に配置する光射出孔9bに重なる範囲内に形成された第2の電極膜10との間に電流が集中することにより、活性層3のうち光射出孔9bの直下の部分で発光する光の量がその直下以外の部分で発光する光の量に比べて多くなり、その結果、光射出孔に向かう光の割合が高くなり、光取り出し効率が向上する。
On the back surface 1A of the substrate 1, a second electrode film (back electrode) 10 is provided in a range overlapping the light emission hole 9b in plan view.
A portion of the first electrode film in which the energization window is filled (“contact portion 9bb”) and a second area formed in a range overlapping the light emission hole 9b disposed inside the energization window 8b in plan view. By concentrating current between the electrode film 10 and the active layer 3, the amount of light emitted from the portion immediately below the light emission hole 9b in the active layer 3 is larger than the amount of light emitted from portions other than the portion immediately below the light emitting hole 9b. As a result, the ratio of light toward the light exit hole is increased, and the light extraction efficiency is improved.

第2の電極膜10の形状に特に制限はなく、その材料としては公知の電極材料を用いることができ、例えば、Au、AuBe合金、AuGe合金を用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular in the shape of the 2nd electrode film | membrane 10, A well-known electrode material can be used as the material, For example, Au, AuBe alloy, and AuGe alloy can be used.

保護膜8は、メサ型構造部7の傾斜側面7aを覆う部分8aと、支持構造部6の上面6aの少なくとも一部を覆う部分8c(メサ型構造部7を挟んで反対側の上面を覆う部分8ccも含む)と、メサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baを覆う部分8baと、前記頂面7bの中央部分を覆う部分8dとからなり、平面視して周縁領域7baの内側にコンタクト層5の表面の一部を露出する通電窓8bを有する。
本実施形態の通電窓8bは、メサ型構造部7の頂面7bにおいてコンタクト層5の表面のうち、周縁領域7baの下に位置する部分8baと中央部分を覆う部分8dの下に位置する部分との間の径の異なる2つの同心円間の領域を露出する。
通電窓8bの形状に制限はない。環状でなくてもよく、連続するものでなく離散する複数の領域からなってもよい。
The protective film 8 covers a portion 8 a that covers the inclined side surface 7 a of the mesa structure portion 7 and a portion 8 c that covers at least a part of the upper surface 6 a of the support structure portion 6 (covers the upper surface on the opposite side across the mesa structure portion 7. A portion 8ba covering the peripheral region 7ba of the top surface 7b of the mesa structure 7 and a portion 8d covering the central portion of the top surface 7b. And a conduction window 8b exposing a part of the surface of the contact layer 5.
The energization window 8b of the present embodiment is a portion of the surface of the contact layer 5 on the top surface 7b of the mesa structure 7 that is located below the portion 8ba located below the peripheral region 7ba and the portion 8d covering the central portion. An area between two concentric circles with different diameters between and is exposed.
There is no restriction | limiting in the shape of the electricity supply window 8b. It does not have to be annular, and may consist of a plurality of discrete regions instead of being continuous.

保護膜8の第1の機能は発光が生じる領域及び光を取り出す範囲を狭くするために、おもて面電極層9の下層に配置して、おもて面電極層9のうち、化合物半導体層20に接触して化合物半導体層20との間の電流の流入もしくは流出を頂面7bの通電窓8bの部分に制限することである。すなわち、保護膜8を形成した後、保護膜8を含む全面におもて面電極層を形成し、その後、おもて面電極層をパターニングするが、保護膜8を形成した部分についてはおもて面電極層を除去しなくても第2の電極膜(裏面電極)10との間に電流が流れることはない。第2の電極膜(裏面電極)10との間の電流を流したいところに保護膜8の通電窓8bを形成する。
従って、第1の機能を持たせるように、メサ型構造部7の頂面7bの一部に通電窓8bを形成する構成であれば、通電窓8bの形状や位置は図1のような形状や位置に限定されない。
The first function of the protective film 8 is to dispose a region where light emission occurs and a range from which light is extracted to be arranged below the front surface electrode layer 9. This is to restrict the inflow or outflow of current between the compound semiconductor layer 20 in contact with the layer 20 to the portion of the energization window 8b of the top surface 7b. That is, after forming the protective film 8, a front electrode layer is formed on the entire surface including the protective film 8, and then the front electrode layer is patterned. Even if the surface electrode layer is not removed, no current flows between the second electrode film (back surface electrode) 10. An energization window 8b of the protective film 8 is formed where it is desired to pass a current between the second electrode film (back electrode) 10.
Therefore, if the energization window 8b is formed on a part of the top surface 7b of the mesa structure 7 so as to have the first function, the shape and position of the energization window 8b is the shape as shown in FIG. It is not limited to or position.

保護膜8の第2の機能は、第1の機能は必須の機能であるのに対して必須の機能ではないが、図1に示す保護膜8の場合、第2の機能として、平面視しておもて面電極層9の光射出孔9a内のコンタクト層5の表面に配置して、保護膜8越しに光を取り出すことができ、かつ、光を取り出すコンタクト層5の表面を保護することである。
なお、後述する第2の実施形態では、光射出孔の下に保護膜を有さず、保護膜を介さずに光射出孔9bから直接、光を取り出す構成であり、第2の機能を有さない。
The second function of the protective film 8 is not an essential function while the first function is an essential function. In the case of the protective film 8 shown in FIG. In addition, it is arranged on the surface of the contact layer 5 in the light emitting hole 9a of the surface electrode layer 9, so that light can be extracted through the protective film 8, and the surface of the contact layer 5 from which light is extracted is protected. That is.
In the second embodiment to be described later, there is no protective film under the light emitting hole, and the light is directly extracted from the light emitting hole 9b without the protective film, and the second function is provided. No.

保護膜8の材料としては絶縁層として公知のものを用いることができるが、安定した絶縁膜の形成が容易であることから、シリコン酸化膜が好ましい。
なお、本実施形態では、この保護膜8(8d)越しに光を取り出すので、保護膜8は透光性を有する必要がある。
As the material of the protective film 8, a known material can be used as the insulating layer, but a silicon oxide film is preferable because it is easy to form a stable insulating film.
In this embodiment, since light is extracted through the protective film 8 (8d), the protective film 8 needs to have translucency.

また、保護膜8の膜厚は、0.3〜1μmが好ましい。0.3μm未満では絶縁が十分ではないからであり、1μmを超えると形成するのに時間がかかり過ぎるからである。   The thickness of the protective film 8 is preferably 0.3 to 1 μm. This is because if the thickness is less than 0.3 μm, the insulation is not sufficient, and if it exceeds 1 μm, it takes too much time to form.

第1の電極膜(おもて面電極層)9は、保護膜8のうち傾斜側面7aを覆う部分8aを覆う部分9aと、保護膜8のうち上面6aの少なくとも一部を覆う部分8cを覆う部分9cと、保護膜8のうちメサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baを覆う部分8baの部分を覆う部分9baと、保護膜8の通電窓8bを埋め込む部分9bb(以下適宜、「コンタクト部分」という)と、メサ型構造部7の頂面7bにおいて保護膜8のうち頂面7bの中央部分を覆う部分8dの外周縁部を覆う部分9dとからなる。   The first electrode film (front surface electrode layer) 9 includes a portion 9 a that covers a portion 8 a that covers the inclined side surface 7 a of the protective film 8, and a portion 8 c that covers at least a part of the upper surface 6 a of the protective film 8. A covering portion 9c, a covering portion 9ba covering the peripheral region 7ba of the top surface 7b of the mesa structure 7 in the protective film 8, and a portion 9bb for embedding the conduction window 8b of the protective film 8 (hereinafter referred to as appropriate) And a portion 9 d that covers the outer peripheral edge of the portion 8 d that covers the central portion of the top surface 7 b of the protective film 8 on the top surface 7 b of the mesa structure portion 7.

第1の電極膜(おもて面電極層)9の第1の機能は第2の電極膜(裏面電極)10との間に電流を流すことであり、第2の機能は発光した光が射出される範囲を制限することである。図1で示した例の場合、第1の機能はコンタクト部分9bbが担い、第2の機能は中央部分を覆う部分8dの外周縁部を覆う部分9dが担っている。
第2の機能については非透光性の保護膜を用いることにより、その保護膜に担わせる構成でもよい。
The first function of the first electrode film (front surface electrode layer) 9 is to pass a current between the second electrode film (back surface electrode) 10 and the second function is that emitted light is emitted. It is to limit the range to be ejected. In the case of the example shown in FIG. 1, the contact portion 9bb is responsible for the first function, and the portion 9d covering the outer peripheral edge of the portion 8d covering the center portion is responsible for the second function.
For the second function, a non-translucent protective film may be used so that the protective film bears it.

第1の電極膜9は支持構造部6の上面6aの保護膜8全体を覆っていてもよいし、その一部を覆っても構わないが、ボンディングワイヤが適切に取り付けるためにはできるだけ広範囲を覆っているのが好ましい。コスト低減の観点から、図2に示すように、各発光ダイオードごとに切断する際のストリート21には第1の電極膜を覆わないのが好ましい。   The first electrode film 9 may cover the entire protective film 8 on the upper surface 6a of the support structure 6 or may cover a part of the protective film 8. However, in order to attach the bonding wire appropriately, it is as wide as possible. It is preferable to cover. From the viewpoint of cost reduction, it is preferable not to cover the first electrode film on the street 21 when cutting each light emitting diode as shown in FIG.

第1の電極膜9はメサ型構造部7の頂面7bにおいてコンタクト部分9bbでしかコンタクト層5に接触していないので、第1の電極膜9と第2の電極膜(裏面電極)10とは、コンタクト部9bbと第2の電極膜(裏面電極)10との間でしか電流が流れない。そのため、発光層13において平面視して光射出孔9bと重なる範囲に電流が集中し、その範囲に発光が集中するため、効率的に光を取り出すことができる。   Since the first electrode film 9 is in contact with the contact layer 5 only at the contact portion 9bb on the top surface 7b of the mesa structure portion 7, the first electrode film 9, the second electrode film (back electrode) 10, Current flows only between the contact portion 9bb and the second electrode film (back electrode) 10. Therefore, current concentrates in a range where the light emitting layer 13 overlaps with the light emission hole 9b in plan view, and light emission concentrates in that range, so that light can be extracted efficiently.

第1の電極膜9の材料としては公知の電極材料を用いることができるが、良好なオーミックコンタクトが得られることから、AuBe/Auが最も好ましい。
また、第1の電極膜9の膜厚は、0.5〜2.0μmが好ましい。0.5μm未満では均一かつ良好なオーミックコンタクトを得ることが困難な上、ボンディング時の強度、厚みが不十分だからであり、2.0μmを超えるとコストがかかり過ぎるからである。
A known electrode material can be used as the material of the first electrode film 9, but AuBe / Au is most preferable since a good ohmic contact can be obtained.
The film thickness of the first electrode film 9 is preferably 0.5 to 2.0 μm. This is because it is difficult to obtain a uniform and good ohmic contact if the thickness is less than 0.5 μm, and the strength and thickness at the time of bonding are insufficient.

図1に示すように、活性層で発光した光がメサ型構造部7の側面から素子外に漏れることを防止する光漏れ防止膜16を備えてもよい。   As shown in FIG. 1, a light leakage prevention film 16 that prevents light emitted from the active layer from leaking from the side surface of the mesa structure 7 to the outside of the device may be provided.

光漏れ防止膜16の材料としては公知の反射材料を用いることができる。第1の電極膜9と同じAuBe/Auでもよい。   As the material of the light leakage prevention film 16, a known reflective material can be used. The same AuBe / Au as the first electrode film 9 may be used.

本実施形態においては、光射出孔9bの下に保護膜8d(8)が形成されており、メサ型構造部7の頂面において保護膜8d(8)を介して光射出孔9bから光を取り出す構成である。   In the present embodiment, a protective film 8d (8) is formed under the light emitting hole 9b, and light is emitted from the light emitting hole 9b through the protective film 8d (8) on the top surface of the mesa structure portion 7. It is the structure to take out.

光射出孔9bの形状は、平面視して円形又は楕円であるのが好ましい。矩形等の角を持つ構造に比べ均一なコンタクト領域を形成しやすく、角部での電流集中等の発生を抑制できる。また、受光側でのファイバー等への結合に適しているからである。   The shape of the light emission hole 9b is preferably circular or elliptical in plan view. Compared to a structure having a corner such as a rectangle, a uniform contact region can be easily formed, and current concentration at the corner can be suppressed. Moreover, it is because it is suitable for the coupling | bonding to the fiber etc. in the light-receiving side.

光射出孔9bの径は、50〜150μmであるのが好ましい。50μm未満では射出部での電流密度が高くなり、低電流で出力が飽和してしまう一方、150μmを超えると射出部全体への電流拡散が困難であるため、注入電流に対する発光効率が低下するからである。   The diameter of the light emission hole 9b is preferably 50 to 150 μm. If it is less than 50 μm, the current density at the emission part becomes high and the output is saturated at a low current. On the other hand, if it exceeds 150 μm, it is difficult to diffuse the current to the whole emission part, and the light emission efficiency with respect to the injection current decreases. It is.

基板1としては、例えば、GaAs基板を用いることができる。   As the substrate 1, for example, a GaAs substrate can be used.

GaAs基板を用いる場合は、公知の製法で作製された市販品の単結晶基板を使用できる。GaAs基板のエピタキシャル成長させる表面は、平滑であることが望ましい。GaAs基板の表面の面方位は、エピ成長しやすく、量産されている(100)面および(100)から、±20°以内にオフした基板が、品質の安定性の面からのぞましい。さらに、GaAs基板の面方位の範囲が、(100)方向から(0−1−1)方向に15°オフ±5°であることがより好ましい。   When a GaAs substrate is used, a commercially available single crystal substrate manufactured by a known manufacturing method can be used. The surface on which the GaAs substrate is epitaxially grown is preferably smooth. The surface orientation of the surface of the GaAs substrate is easily epi-grown, and from the (100) plane and (100) that are mass-produced, a substrate that is turned off within ± 20 ° is preferable from the viewpoint of quality stability. Furthermore, the range of the plane orientation of the GaAs substrate is more preferably 15 ° off ± 5 ° from the (100) direction to the (0-1-1) direction.

GaAs基板の転位密度は、下部DBR反射層2、活性層3及び上部DBR反射層4の結晶性を良くするために低い方が望ましい。具体的には、例えば、10,000個cm−2以下、望ましくは、1,000個cm−2以下であることが好適である。 The dislocation density of the GaAs substrate is preferably low in order to improve the crystallinity of the lower DBR reflective layer 2, the active layer 3, and the upper DBR reflective layer 4. Specifically, for example, 10,000 pieces cm −2 or less, preferably 1,000 pieces cm −2 or less are suitable.

GaAs基板は、n型であってもp型であってもよい。GaAs基板のキャリア濃度は、所望の電気伝導度と素子構造から、適宜選択することができる。例えば、GaAs基板がSiドープのn型である場合には、キャリア濃度が1×1017〜5×1018cm−3の範囲であることが好ましい。これに対して、GaAs基板がZnをドープしたp型の場合には、キャリア濃度2×1018〜5×1019cm−3の範囲であることが好ましい。 The GaAs substrate may be n-type or p-type. The carrier concentration of the GaAs substrate can be appropriately selected from desired electrical conductivity and element structure. For example, when the GaAs substrate is Si-doped n-type, the carrier concentration is preferably in the range of 1 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 . On the other hand, when the GaAs substrate is p-type doped with Zn, the carrier concentration is preferably in the range of 2 × 10 18 to 5 × 10 19 cm −3 .

GaAs基板の厚さは、基板のサイズに応じて適切な範囲がある。GaAs基板の厚さが適切な範囲よりも薄いと、化合物半導体層の製造プロセス中に割れてしまうおそれがある。一方、GaAs基板の厚さが適切な範囲よりも厚いと材料コストが増加することになる。このため、GaAs基板の基板サイズが大きい場合、例えば、直径75mmの場合には、ハンドリング時の割れを防止するために250〜500μmの厚さが望ましい。同様に、直径50mmの場合は、200〜400μmの厚さが望ましく、直径100mmの場合は、350〜600μmの厚さが望ましい。   The thickness of the GaAs substrate has an appropriate range depending on the size of the substrate. If the thickness of the GaAs substrate is less than the appropriate range, the compound semiconductor layer may be broken during the manufacturing process. On the other hand, if the thickness of the GaAs substrate is thicker than an appropriate range, the material cost increases. For this reason, when the substrate size of the GaAs substrate is large, for example, when the diameter is 75 mm, a thickness of 250 to 500 μm is desirable to prevent cracking during handling. Similarly, when the diameter is 50 mm, a thickness of 200 to 400 μm is desirable, and when the diameter is 100 mm, a thickness of 350 to 600 μm is desirable.

このように、GaAs基板の基板サイズに応じて基板の厚さを厚くすることにより、活性層3に起因する化合物半導体層の反りを低減することができる。これにより、エピタキシャル成長中の温度分布が均一となることため、活性層3の面内の波長分布を小さくすることができる。なお、GaAs基板の形状は、特に円形に限定されず、矩形等であっても問題ない。   Thus, by increasing the thickness of the substrate according to the substrate size of the GaAs substrate, the warpage of the compound semiconductor layer due to the active layer 3 can be reduced. As a result, the temperature distribution during epitaxial growth becomes uniform, so that the in-plane wavelength distribution of the active layer 3 can be reduced. The shape of the GaAs substrate is not particularly limited to a circle, and there is no problem even if it is a rectangle or the like.

反射層(下部DBR反射層2)及び化合物半導体層(活性層3、上部DBR反射層4、コンタクト層5)の構造には、公知の機能層を適時加えることができる。例えば、素子駆動電流を発光部の全般に平面的に拡散させるための電流拡散層、逆に素子駆動電流の通流する領域を制限するための電流阻止層や電流狭窄層など公知の層構造を設けることができる。   A known functional layer can be added to the structure of the reflective layer (lower DBR reflective layer 2) and the compound semiconductor layer (active layer 3, upper DBR reflective layer 4, contact layer 5) as appropriate. For example, a known layer structure such as a current diffusion layer for planarly diffusing the element driving current over the entire light emitting portion, or a current blocking layer or a current constricting layer for limiting the area through which the element driving current flows is used. Can be provided.

基板1上に形成される反射層(下部DBR反射層)及び化合物半導体層は、下部DBR反射層2、活性層3及び上部DBR反射層4が順次積層されて構成されている。   The reflective layer (lower DBR reflective layer) and the compound semiconductor layer formed on the substrate 1 are configured by sequentially laminating a lower DBR reflective layer 2, an active layer 3, and an upper DBR reflective layer 4.

DBR(Distributed Bragg Reflector)層は、λ/(4n)の膜厚で(λ:反射すべき光の真空中での波長、n:層材料の屈折率)、屈折率が異なる2種類の層を交互に積層した多層膜からなるものである。反射率は2種類の屈折率の差が大きいと、比較的少ない層数の多層膜で高反射率が得られる。通常の反射膜のようにある面で反射されるのでなく、多層膜の全体として光の干渉現象に基づき反射が起きることが特徴である。
DBR反射層の材料は発光波長に対して透明であることが好ましく、又、DBR反射層を構成する2種類の材料の屈折率の差が大きくなる組み合わせとなるよう選択されるのが好ましい。
A DBR (Distributed Bragg Reflector) layer is composed of two types of layers having a film thickness of λ / (4n) (λ: wavelength of light to be reflected in vacuum, n: refractive index of layer material) and different refractive indexes. It consists of a multilayer film laminated alternately. When the difference between the two types of refractive indexes is large, a high reflectance can be obtained with a multilayer film having a relatively small number of layers. Instead of being reflected on a certain surface as in a normal reflective film, the multilayer film as a whole is characterized in that reflection occurs based on the light interference phenomenon.
The material of the DBR reflective layer is preferably transparent with respect to the emission wavelength, and is preferably selected so as to be a combination that increases the difference in refractive index between the two types of materials constituting the DBR reflective layer.

下部DBR反射層2は、屈折率の異なる2種類の層が交互に10〜50対積層されてなるのが好ましい。10対以下である場合は反射率が低すぎるために出力の増大に寄与せず、50対以上にしてもさらなる反射率の増大は小さいからである。
下部DBR反射層2を構成する屈折率の異なる2種類の層は、組成の異なる2種類の(AlXhGa1−XhY3In1−Y3P(0<Xh≦1、Y3=0.5)、(AlXlGa1−XlY3In1−Y3P;0≦Xl<1、Y3=0.5)の対であり、両者のAlの組成差ΔX=xh−xlが0.5より大きいか又は等しくなる組み合わせか、又は、GaInPとAlInPの組み合わせか、又は、組成の異なる2種類のAlxlGa1−xlAs(0.1≦xl≦1)、AlxhGa1−xhAs(0.1≦xh≦1)の対であり、両者の組成差ΔX=xh−xlが0.5より大きいか等しくなる組み合わせかのいずれかから選択されるのが効率よく高い反射率が得られることから望ましい。
組成の異なるAlGaInPの組み合わせは、結晶欠陥を生じやすいAsを含まないので好ましく、GaInPとAlInPはその中で屈折率差を最も大きくとれるので、反射層の数を少なくすることができ、組成の切り替えも単純であるので好ましい。また、AlGaAsは、大きな屈折率差をとりやすいという利点がある。
The lower DBR reflective layer 2 is preferably formed by alternately laminating 10 to 50 pairs of two types of layers having different refractive indexes. This is because when the number is 10 pairs or less, the reflectivity is too low and thus does not contribute to an increase in output, and even when the number is 50 pairs or more, the increase in reflectivity is small.
The two types of layers having different refractive indexes constituting the lower DBR reflective layer 2 are two types of (Al Xh Ga 1-Xh ) Y 3 In 1 -Y 3 P (0 <Xh ≦ 1, Y 3 = 0.5) having different compositions. ), (Al Xl Ga 1-Xl ) Y3 In 1-Y3 P; 0 ≦ Xl <1, Y3 = 0.5), and the Al composition difference ΔX = xh−xl from 0.5 It is a combination of large or equal, or a combination of GaInP and AlInP, or two types of different Al xl Ga 1-xl As (0.1 ≦ xl ≦ 1), Al xh Ga 1-xh As ( 0.1 ≦ xh ≦ 1), and a high reflectivity can be obtained efficiently if the composition difference ΔX = xh−xl between the two is selected from any of the combinations that are greater than or equal to 0.5. This is desirable.
A combination of AlGaInP having different compositions is preferable because it does not contain As that easily causes crystal defects, and GaInP and AlInP have the largest refractive index difference among them, so that the number of reflective layers can be reduced and the composition can be switched. Is also preferable because it is simple. Moreover, AlGaAs has an advantage that a large difference in refractive index is easily obtained.

上部DBR反射層4も、下部DBR反射層2と同様の層構造を用いることができるが、上部DBR反射層4を透過させて光を射出する必要があるので、下部DBR反射層2よりも反射率が低くなるように構成する。具体的には、下部DBR反射層2と同じ材料からなる場合、下部DBR反射層2よりも層数が少なくなるように、屈折率の異なる2種類の層が交互に3〜10対積層されてなるのが好ましい。2対以下である場合は反射率が低すぎるために出力の増大に寄与せず、11対以上にすると上部DBR反射層4を透過する光量が低下しすぎるからである。   The upper DBR reflective layer 4 can also have a layer structure similar to that of the lower DBR reflective layer 2, but needs to transmit light through the upper DBR reflective layer 4, so that it reflects more than the lower DBR reflective layer 2. The rate is configured to be low. Specifically, when the lower DBR reflective layer 2 is made of the same material, 3 to 10 pairs of two types of layers having different refractive indexes are alternately stacked so that the number of layers is smaller than that of the lower DBR reflective layer 2. Preferably it is. This is because when the number is 2 pairs or less, the reflectivity is too low, so that it does not contribute to an increase in output, and when the number is 11 pairs or more, the amount of light transmitted through the upper DBR reflection layer 4 is too low.

本発明の発光ダイオードは、活性層3を低反射率の上部DBR反射層4と高反射率の下部DBR反射層2で挟み、活性層3で発光した光が上部DBR反射層4と下部DBR反射層2と間で共振して定在波の腹が発光層に位置させる構成をとることにより、レーザ発振させないで、従来の発光ダイオードよりも指向性が高く、高効率の発光ダイオードとなっている。   In the light-emitting diode of the present invention, the active layer 3 is sandwiched between the low-reflectivity upper DBR reflective layer 4 and the high-reflectivity lower DBR reflective layer 2, and the light emitted from the active layer 3 is reflected between the upper DBR reflective layer 4 and the lower DBR reflective. By adopting a configuration in which the antinode of the standing wave is positioned in the light emitting layer by resonating with the layer 2, the light emitting diode has higher directivity and higher efficiency than the conventional light emitting diode without causing laser oscillation. .

図4に示すように、活性層3は、下部クラッド層11、下部ガイド層12、発光層13、上部ガイド層14、上部クラッド層15が順次積層されて構成されている。すなわち、活性層3は、放射再結合をもたらすキャリア(担体;carrier)及び発光を発光層13に「閉じ込める」ために、発光層13の下側及び上側に対峙して配置した下部クラッド層11、下部ガイド層12、及び上部ガイド層14、上部クラッド層15を含む、所謂、ダブルヘテロ(英略称:DH)構造とすることが高強度の発光を得る上で好ましい。   As shown in FIG. 4, the active layer 3 is configured by sequentially laminating a lower clad layer 11, a lower guide layer 12, a light emitting layer 13, an upper guide layer 14, and an upper clad layer 15. That is, the active layer 3 includes a lower clad layer 11 disposed opposite to the lower side and the upper side of the light emitting layer 13 in order to “confine” the carrier and the light emission that cause radiative recombination in the light emitting layer 13. A so-called double hetero (English abbreviation: DH) structure including the lower guide layer 12, the upper guide layer 14, and the upper cladding layer 15 is preferable in order to obtain high-intensity light emission.

図4に示すように、発光層13は、発光ダイオード(LED)の発光波長を制御するため、量子井戸構造を構成することができる。すなわち、発光層13は、バリア層(障壁層ともいう)18を両端に有する、井戸層17とバリア層18との多層構造(積層構造)とすることができる。   As shown in FIG. 4, the light emitting layer 13 can form a quantum well structure in order to control the light emission wavelength of a light emitting diode (LED). That is, the light emitting layer 13 can have a multilayer structure (laminated structure) of the well layer 17 and the barrier layer 18 having a barrier layer (also referred to as a barrier layer) 18 at both ends.

発光層13の層厚は、0.02〜2μmの範囲であることが好ましい。発光層13の伝導型は特に限定されるものではなく、アンドープ、p型及びn型のいずれも選択することができる。発光効率を高めるには、結晶性が良好なアンドープ又は3×1017cm−3未満のキャリア濃度とすることが望ましい。 The layer thickness of the light emitting layer 13 is preferably in the range of 0.02 to 2 μm. The conductivity type of the light emitting layer 13 is not particularly limited, and any of undoped, p-type, and n-type can be selected. In order to increase the luminous efficiency, it is desirable that the crystallinity is undoped or the carrier concentration is less than 3 × 10 17 cm −3 .

井戸層17の材料としては公知の井戸層材料を用いることができる。例えば、AlGaAs、InGaAs、AlGaInPを用いることができる。   As the material of the well layer 17, a known well layer material can be used. For example, AlGaAs, InGaAs, or AlGaInP can be used.

井戸層17の層厚は、3〜30nmの範囲が好適である。より好ましくは、3〜10nmの範囲である。   The thickness of the well layer 17 is preferably in the range of 3 to 30 nm. More preferably, it is the range of 3-10 nm.

バリア層18の材料としては、井戸層17の材料に対して適した材料を選択するのが好ましい。バリア層18での吸収を防止して発光効率を高めるため、井戸層17よりもバンドギャップが大きくなる組成とするのが好ましい。   As a material of the barrier layer 18, it is preferable to select a material suitable for the material of the well layer 17. In order to prevent the absorption in the barrier layer 18 and increase the light emission efficiency, it is preferable that the composition has a band gap larger than that of the well layer 17.

例えば、井戸層17の材料としてAlGaAs又はInGaAsを用いた場合にはバリア層18の材料としてAlGaAsやAlGaInPが好ましい。バリア層18の材料としてAlGaInPを用いた場合、欠陥を作りやすいAsを含まないので結晶性が高く、高出力に寄与する。
井戸層17の材料として(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)を用いた場合、バリア層18の材料としてよりAl組成の高い(AlX4Ga1−X4Y1In1−Y1P(0≦X4≦1,0<Y1≦1,X1<X4)または井戸層(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)よりバンドギャップエネルギーが大きくなるAlGaAsを用いることができる。
For example, when AlGaAs or InGaAs is used as the material of the well layer 17, AlGaAs or AlGaInP is preferable as the material of the barrier layer 18. When AlGaInP is used as the material of the barrier layer 18, it does not contain As which tends to create defects, so that it has high crystallinity and contributes to high output.
When (Al X1 Ga 1-X1 ) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1) is used as the material of the well layer 17, the Al composition is higher than the material of the barrier layer 18 ( Al X4 Ga 1-X4) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X4 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1, X1 <X4) or the well layer (Al X1 Ga 1-X1) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ AlGaAs whose band gap energy is larger than X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1) can be used.

バリア層18の層厚は、井戸層17の層厚と等しいか又は井戸層17の層厚より厚いのが好ましい。トンネル効果が生じる層厚範囲で十分に厚くすることにより、トンネル効果による井戸層間への広がりが抑制されてキャリアの閉じ込め効果が増大し、電子と正孔の発光再結合確率が大きくなり、発光出力の向上を図ることができる。   The layer thickness of the barrier layer 18 is preferably equal to or greater than the layer thickness of the well layer 17. By sufficiently thickening the layer thickness range in which the tunnel effect occurs, spreading between the well layers due to the tunnel effect is suppressed, the carrier confinement effect is increased, the probability of recombination of electrons and holes is increased, and the light emission output Can be improved.

井戸層17とバリア層18との多層構造において、井戸層17とバリア層18とを交互に積層する対の数は特に限定されるものではないが、2対以上40対以下であることが好ましい。すなわち、活性層11には、井戸層17が2〜40層含まれていることが好ましい。ここで、活性層11の発光効率が好適な範囲としては、井戸層17が5層以上であることが好ましい。一方、井戸層17及びバリア層18は、キャリア濃度が低いため、多くの対にすると順方向電圧(V)が増大してしまう。このため、40対以下であることが好ましく、20対以下であることがより好ましい。 In the multilayer structure of the well layer 17 and the barrier layer 18, the number of pairs in which the well layers 17 and the barrier layers 18 are alternately stacked is not particularly limited, but is preferably 2 or more and 40 or less. . That is, the active layer 11 preferably includes 2 to 40 well layers 17. Here, as a preferable range of the luminous efficiency of the active layer 11, it is preferable that the well layer 17 has five or more layers. On the other hand, since the well layer 17 and the barrier layer 18 have a low carrier concentration, the forward voltage (V F ) increases when the number of pairs is increased. For this reason, it is preferable that it is 40 pairs or less, and it is more preferable that it is 20 pairs or less.

下部ガイド層12及び上部ガイド層14は、図4に示すように、発光層13の下面及び上面にそれぞれ設けられている。具体的には、発光層13の下面に下部ガイド層12が設けられ、発光層13の上面に上部ガイド層14が設けられている。   The lower guide layer 12 and the upper guide layer 14 are provided on the lower surface and the upper surface of the light emitting layer 13, respectively, as shown in FIG. Specifically, the lower guide layer 12 is provided on the lower surface of the light emitting layer 13, and the upper guide layer 14 is provided on the upper surface of the light emitting layer 13.

下部ガイド層12および上部ガイド層14の材料としては、公知の化合物半導体材料を用いることができ、発光層13の材料に対して適した材料を選択するのが好ましい。例えば、AlGaAs、AlGaInPを用いることができる。   As a material of the lower guide layer 12 and the upper guide layer 14, a known compound semiconductor material can be used, and it is preferable to select a material suitable for the material of the light emitting layer 13. For example, AlGaAs or AlGaInP can be used.

例えば、井戸層17の材料としてAlGaAs又はInGaAsを用い、バリア層18の材料としてAlGaAs又はAlGaInPを用いた場合、下部ガイド層12および上部ガイド層14の材料としてはAlGaAs又はAlGaInPが好ましい。下部ガイド層12および上部ガイド層14の材料としてAlGaInPを用いた場合、欠陥を作りやすいAsを含まないので結晶性が高く、高出力に寄与する。
井戸層17の材料として(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)を用いた場合、ガイド層14の材料としてよりAl組成の高い(AlX4Ga1−X4Y1In1−Y1P(0≦X4≦1,0<Y1≦1,X1<X4)または井戸層(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)よりバンドギャップエネルギーが大きくなるAlGaAsを用いることができる。
For example, when AlGaAs or InGaAs is used as the material of the well layer 17 and AlGaAs or AlGaInP is used as the material of the barrier layer 18, the material of the lower guide layer 12 and the upper guide layer 14 is preferably AlGaAs or AlGaInP. When AlGaInP is used as the material of the lower guide layer 12 and the upper guide layer 14, since it does not contain As which tends to create defects, the crystallinity is high and contributes to high output.
When used as a material for the well layer 17 (Al X1 Ga 1-X1) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1), higher Al composition than the material of the guide layer 14 ( Al X4 Ga 1-X4) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X4 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1, X1 <X4) or the well layer (Al X1 Ga 1-X1) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ AlGaAs whose band gap energy is larger than X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1) can be used.

下部ガイド層12及び上部ガイド層14は、夫々、下部クラッド層11及び上部クラッド層15と活性層11との欠陥の伝搬を低減するために設けられている。このため、下部ガイド層12および上部ガイド層14の層厚は10nm以上が好ましく、20nm〜100nmがより好ましい。   The lower guide layer 12 and the upper guide layer 14 are provided to reduce the propagation of defects between the lower clad layer 11 and the upper clad layer 15 and the active layer 11, respectively. For this reason, the thickness of the lower guide layer 12 and the upper guide layer 14 is preferably 10 nm or more, and more preferably 20 nm to 100 nm.

下部ガイド層12及び上部ガイド層14の伝導型は特に限定されるものではなく、アンドープ、p型及びn型のいずれも選択することができる。発光効率を高めるには、結晶性が良好なアンドープ又は3×1017cm−3未満のキャリア濃度とすることが望ましい。 The conductivity types of the lower guide layer 12 and the upper guide layer 14 are not particularly limited, and any of undoped, p-type, and n-type can be selected. In order to increase the luminous efficiency, it is desirable that the crystallinity is undoped or the carrier concentration is less than 3 × 10 17 cm −3 .

下部クラッド層11及び上部クラッド層15は、図4に示すように、下部ガイド層12の下面及び上部ガイド層14上面にそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 4, the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 15 are provided on the lower surface of the lower guide layer 12 and the upper surface of the upper guide layer 14, respectively.

下部クラッド層11及び上部クラッド層15の材料としては、公知の化合物半導体材料を用いることができ、発光層13の材料に対して適した材料を選択するのが好ましい。例えば、AlGaAs、AlGaInPを用いることができる。   As the material of the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 15, a known compound semiconductor material can be used, and it is preferable to select a material suitable for the material of the light emitting layer 13. For example, AlGaAs or AlGaInP can be used.

例えば、井戸層17の材料としてAlGaAs又はInGaAsを用い、バリア層18の材料としてAlGaAs又はAlGaInPを用いた場合、下部クラッド層11及び上部クラッド層15の材料としてはAlGaAs又はAlGaInPが好ましい。下部クラッド層11及び上部クラッド層15の材料としてAlGaInPを用いた場合、欠陥を作りやすいAsを含まないので結晶性が高く、高出力に寄与する。
井戸層17の材料として(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)を用いた場合、クラッド層15の材料としてよりAl組成の高い(AlX4Ga1−X4Y1In1−Y1P(0≦X4≦1,0<Y1≦1,X1<X4)または井戸層(AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)よりバンドギャップエネルギーが大きくなるAlGaAsを用いることができる。
For example, when AlGaAs or InGaAs is used as the material of the well layer 17 and AlGaAs or AlGaInP is used as the material of the barrier layer 18, the material of the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 15 is preferably AlGaAs or AlGaInP. When AlGaInP is used as the material of the lower clad layer 11 and the upper clad layer 15, it does not contain As which easily creates defects, so that the crystallinity is high and contributes to high output.
When (Al X1 Ga 1-X1 ) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1) is used as the material of the well layer 17, the Al composition is higher than the material of the cladding layer 15 ( Al X4 Ga 1-X4) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X4 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1, X1 <X4) or the well layer (Al X1 Ga 1-X1) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ AlGaAs whose band gap energy is larger than X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1) can be used.

下部クラッド層11と上部クラッド層15とは、極性が異なるように構成されている。
また、下部クラッド層11及び上部クラッド層15のキャリア濃度及び厚さは、公知の好適な範囲を用いることができ、活性層11の発光効率が高まるように条件を最適化することが好ましい。なお、下部および上部クラッド層は設けなくてもよい。
また、下部クラッド層11及び上部クラッド層15の組成を制御することによって、化合物半導体層20の反りを低減させることができる。
The lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 15 are configured to have different polarities.
The carrier concentration and thickness of the lower clad layer 11 and the upper clad layer 15 can be in a known suitable range, and the conditions are preferably optimized so that the light emission efficiency of the active layer 11 is increased. The lower and upper clad layers need not be provided.
Further, by controlling the composition of the lower clad layer 11 and the upper clad layer 15, the warpage of the compound semiconductor layer 20 can be reduced.

コンタクト層5は、第1の電極膜9との接触抵抗を低下させるために設けられている。コンタクト層5の材料は、発光層13よりバンドギャップの大きい材料であることが好ましい。また、コンタクト層5のキャリア濃度の下限値は、電極との接触抵抗を低下させるために5×1017cm−3以上であることが好ましく、1×1018cm−3以上がより好ましい。キャリア濃度の上限値は、結晶性の低下が起こりやすくなる2×1019cm−3以下が望ましい。コンタクト層5の厚さは、0.05μm以上が好ましい。コンタクト層5の厚さの上限値は特に限定されないが、エピタキシャル成長に係るコストを適正範囲にするため、10μm以下とすることが望ましい。 The contact layer 5 is provided to reduce the contact resistance with the first electrode film 9. The material of the contact layer 5 is preferably a material having a band gap larger than that of the light emitting layer 13. Further, the lower limit value of the carrier concentration of the contact layer 5 is preferably 5 × 10 17 cm −3 or more, and more preferably 1 × 10 18 cm −3 or more in order to reduce the contact resistance with the electrode. The upper limit value of the carrier concentration is desirably 2 × 10 19 cm −3 or less at which the crystallinity is likely to decrease. The thickness of the contact layer 5 is preferably 0.05 μm or more. The upper limit value of the thickness of the contact layer 5 is not particularly limited, but is desirably 10 μm or less in order to make the cost for epitaxial growth within an appropriate range.

〔発光ダイオード(第2の実施形態)〕
図5に、本発明を適用した第2の実施形態の発光ダイオードの一例である共振器型発光ダイオードの例を示した断面模式図を示す。
第1の実施形態では、支持構造部の側面は垂直であったが、第2の実施形態は、その側面がウェットエッチングによって形成され、支持構造部の上面から基板側に少なくとも反射層を越える位置まで延在する傾斜部を含む構成である。
以下では、主に第1の実施形態と異なる構成について説明する。
[Light-Emitting Diode (Second Embodiment)]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a resonator type light emitting diode which is an example of a light emitting diode according to the second embodiment to which the present invention is applied.
In the first embodiment, the side surface of the support structure portion is vertical. However, in the second embodiment, the side surface is formed by wet etching, and at least the position beyond the reflective layer from the upper surface of the support structure portion to the substrate side. It is the structure containing the inclination part extended to.
In the following, a configuration different from the first embodiment will be mainly described.

図5に示す発光ダイオード200は、上面6a及び側面6bを有する支持構造部6と、該支持構造部6上に配置し、傾斜側面7a及び頂面7bを有するメサ型構造部7とからなり、支持構造部6は少なくとも反射層2の一部を含むものであって、その側面6bが、ウェットエッチングによって形成され、上面6aから基板1側に少なくとも反射層2を越える位置まで延在する傾斜部6baを含み、該傾斜部6baを含む水平方向の断面積が上面6aに向かって連続的に小さく形成されてなり、保護膜8は、第1の実施形態と同じ部分の他に、側面6bのうち少なくとも傾斜部6baを覆い、基板1の反射層2とは反対側に、平面視して光射出孔9bに重なる範囲内に第2の電極膜10を備えている。
本実施形態では、支持構造部6の側面6bは、傾斜部6ba(本実施形態では、反射層2の側面と基板1の側面とからなる)と、基板の側面の一部6bbとからなる。
本実施形態では、支持構造部6の側面6bの傾斜部6ba上に保護膜を介して光漏れ防止膜24を備えている。
The light emitting diode 200 shown in FIG. 5 includes a support structure 6 having an upper surface 6a and a side surface 6b, and a mesa structure 7 disposed on the support structure 6 and having an inclined side surface 7a and a top surface 7b. The support structure portion 6 includes at least a part of the reflective layer 2, and the side surface 6 b is formed by wet etching, and the inclined portion extends from the upper surface 6 a to the substrate 1 side to a position exceeding at least the reflective layer 2. 6ba, and the horizontal cross-sectional area including the inclined portion 6ba is continuously reduced toward the upper surface 6a. The protective film 8 is formed on the side surface 6b in addition to the same portion as that of the first embodiment. Among them, the second electrode film 10 is provided so as to cover at least the inclined portion 6ba and overlap the light emission hole 9b in plan view on the opposite side of the substrate 1 from the reflective layer 2.
In the present embodiment, the side surface 6b of the support structure 6 includes an inclined portion 6ba (in the present embodiment, the side surface of the reflective layer 2 and the side surface of the substrate 1) and a part 6bb of the side surface of the substrate.
In the present embodiment, the light leakage prevention film 24 is provided on the inclined part 6ba of the side surface 6b of the support structure part 6 via a protective film.

支持構造部6は、メサ型構造部7の下部に配置する構造であり、上面6a及び側面6bを外面として有する。その側面6bは、ウェットエッチングによって形成され、上面6aから基板1側に少なくとも反射層2を越える位置まで延在する傾斜部6baを含む。支持構造部6は、この傾斜部6baを含む水平方向の断面積は上面6a(上方)に向かって連続的に小さく形成されてなるものである。傾斜部6baを除く側面を含む水平方向の断面積は変わらない。     The support structure portion 6 is a structure disposed below the mesa structure portion 7 and has an upper surface 6a and side surfaces 6b as outer surfaces. The side surface 6b is formed by wet etching and includes an inclined portion 6ba extending from the upper surface 6a to the substrate 1 side to a position at least exceeding the reflective layer 2. The support structure portion 6 is formed such that the horizontal sectional area including the inclined portion 6ba is continuously reduced toward the upper surface 6a (upward). The horizontal cross-sectional area including the side surface excluding the inclined portion 6ba does not change.

傾斜部6baは、その高さが7μmを超えるまでウェットエッチングを行うと、オーバーハング形状(逆テーパ状)になりやすくなるので、7μm以下であることが好ましい。   If the inclined portion 6ba is wet-etched until its height exceeds 7 μm, it tends to be in an overhang shape (reverse taper shape).

傾斜部6baは複数の傾斜部分からなってもよい。この場合、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ上面(上方)に向かって連続的に小さく、上面に近い(上方側の)傾斜部分を含む水平方向の断面積ほど大きくなるように、各傾斜部分を形成する。特に、メサ型構造部を形成する際と同様に、傾斜部6baの高さが7μmを超える場合には一つの傾斜部分をウェットエッチングで形成すると、オーバーハング形状(逆テーパ状)になりやすくなるので、7μm以下の複数の傾斜部分で傾斜部6baを形成するのが好ましい。
また、ウェットエッチングによって傾斜部を深く(高く)形成すると、横方向にもエッチングが進むのでメサ型構造部が小さくなり発光面積が小さくなるという問題や、傾斜部において傾斜の角度が垂直に近い範囲が長くなるという問題や、エッチングの異方性の影響で平面視して縦と横のエッチング速度が異なるため一方向だけより深く形成されてしまうという問題もあるので、傾斜部を深く(高く)形成する場合には複数段の傾斜部分からなるのが好ましい。
The inclined portion 6ba may be composed of a plurality of inclined portions. In this case, the horizontal cross-sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface (upward), and the horizontal cross-sectional area including the inclined portion close to the upper surface (on the upper side) is increased. Each inclined portion is formed. In particular, as in the case of forming the mesa structure portion, when the height of the inclined portion 6ba exceeds 7 μm, if one inclined portion is formed by wet etching, an overhang shape (reverse taper shape) is likely to occur. Therefore, it is preferable to form the inclined portion 6ba with a plurality of inclined portions of 7 μm or less.
In addition, when the inclined portion is formed deep (high) by wet etching, the etching proceeds in the lateral direction, so that the mesa-type structure portion becomes smaller and the light emission area becomes smaller, and the inclination angle of the inclined portion is close to vertical. In addition, there is a problem that the vertical and horizontal etching rates are different in plan view due to the effect of etching anisotropy, and the depth of the inclined part is deeper (higher). In the case of forming, it is preferably composed of a plurality of inclined portions.

保護膜8は、上面6aの少なくとも一部を覆う部分8c(メサ型構造部7を挟んで反対側の上面を覆う部分8cc)も含む)と、側面6bのうち少なくとも傾斜部6baを覆う部分8fと、傾斜側面7aを覆う部分8aと、頂面7bの周縁領域7baを覆う部分8baとを有し、平面視して周縁領域7baの内側に化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓8bを有する。
本実施形態の通電窓8bは、メサ型構造部7の頂面7bにおいてコンタクト層5の表面のうち、周縁領域7baの下に位置する部分8baと中央部分を覆う部分8dの下に位置する部分との間の径の異なる2つの同心円間の領域を露出する。
保護膜8が側面6bのうち少なくとも傾斜部6baを覆う部分8fを備え、支持構造部の反射層の側面を被覆しているので、反射層の側面が大気や水分と接触して劣化することが防止され、高信頼性及び長寿命化が図られている。
The protective film 8 includes a portion 8c that covers at least a part of the upper surface 6a (including a portion 8cc that covers the upper surface on the opposite side across the mesa structure 7), and a portion 8f that covers at least the inclined portion 6ba of the side surface 6b. And an energization window that has a portion 8a covering the inclined side surface 7a and a portion 8ba covering the peripheral region 7ba of the top surface 7b, and exposes part of the surface of the compound semiconductor layer inside the peripheral region 7ba in plan view. 8b.
The energization window 8b of the present embodiment is a portion of the surface of the contact layer 5 on the top surface 7b of the mesa structure 7 that is located below the portion 8ba located below the peripheral region 7ba and the portion 8d covering the central portion. An area between two concentric circles with different diameters between and is exposed.
Since the protective film 8 includes a portion 8f that covers at least the inclined portion 6ba of the side surface 6b and covers the side surface of the reflective layer of the support structure, the side surface of the reflective layer may deteriorate due to contact with air or moisture. Therefore, high reliability and long life are achieved.

光漏れ防止膜24は、活性層で発光した光が支持構造部6の側面6bの傾斜部6ba上の保護膜8fを透過して素子外に漏れることを防止する。
図1で示す光漏れ防止膜24は、傾斜部6ba上(保護膜8fを介して)及び上面6aの電極膜9c上の一部にのみ備えられているが、さらに、支持構造部6の上面6aの他の部分やメサ型構造部7上に形成されてもよい。
The light leakage prevention film 24 prevents light emitted from the active layer from leaking out of the device through the protective film 8f on the inclined portion 6ba of the side surface 6b of the support structure portion 6.
The light leakage prevention film 24 shown in FIG. 1 is provided only on the inclined portion 6ba (via the protective film 8f) and only on a part of the upper surface 6a on the electrode film 9c. It may be formed on the other part of 6a or the mesa structure part 7.

光漏れ防止膜24の材料としては公知の反射材料を用いることができるが、第1の電極膜9と同時に形成可能であることから、AuBe/Auが好ましい。   A known reflective material can be used as the material for the light leakage prevention film 24, but AuBe / Au is preferable because it can be formed simultaneously with the first electrode film 9.

〔発光ダイオード(第3の実施形態)〕
図6に、本発明を適用した第3の実施形態の発光ダイオード一例である共振器型発光ダイオードの例を示した断面模式図を示す。
第1の実施形態では、光射出孔の下に保護膜が形成されており、メサ型構造部の頂面において保護膜を介して光射出孔から光を取り出す構成であったが、第3の実施形態は、光射出孔の下に保護膜を有さず、保護膜を介さずに光射出孔9bから直接、光を取り出す構成である。かかる構成を第2の実施形態に適用してもよい。
すなわち、第3の実施形態に係る共振器型発光ダイオード300では、保護膜28は、上面6aの少なくとも一部28cと、メサ型構造部7の傾斜側面7aと、メサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baとを覆うとともに、平面視して周縁領域7baの内側にコンタクト層5の表面を露出する通電窓28bを有し、電極膜29は、保護膜28を介して上面6aの少なくとも一部と、保護膜28を介してメサ型構造部7の傾斜側面7aと、保護膜28を介してメサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baとを覆い、さらに、メサ型構造部7の頂面において通電窓28bから露出するコンタクト層5の表面の一部だけを覆ってコンタクト層5の表面の他の部分5aを露出する光射出孔29bを有し、基板1の反射層2とは反対側に、平面視して光射出孔9bに重なる範囲内に第2の電極膜10を備えている。
[Light Emitting Diode (Third Embodiment)]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a resonator type light emitting diode which is an example of a light emitting diode according to a third embodiment to which the present invention is applied.
In the first embodiment, the protective film is formed under the light emitting hole, and the light is extracted from the light emitting hole through the protective film on the top surface of the mesa structure portion. In the embodiment, the protective film is not provided under the light emitting hole, and light is directly extracted from the light emitting hole 9b without using the protective film. Such a configuration may be applied to the second embodiment.
That is, in the resonator type light emitting diode 300 according to the third embodiment, the protective film 28 includes at least a part 28 c of the upper surface 6 a, the inclined side surface 7 a of the mesa structure portion 7, and the top surface of the mesa structure portion 7. 7b, and includes an energization window 28b that exposes the surface of the contact layer 5 inside the peripheral region 7ba in plan view, and the electrode film 29 is disposed at least on the upper surface 6a via the protective film 28. A portion, the inclined side surface 7a of the mesa structure 7 through the protective film 28, and the peripheral region 7ba of the top surface 7b of the mesa structure 7 through the protective film 28 are covered, and the mesa structure 7 has a light emitting hole 29b that covers only a part of the surface of the contact layer 5 exposed from the energizing window 28b on the top surface of the contact layer 5 and exposes the other part 5a of the surface of the contact layer 5, and the reflective layer 2 of the substrate 1 On the opposite side of the And a second electrode film 10 in a range overlapping the injection hole 9b.

図6に示すように、第3の実施形態の保護膜28は、メサ型構造部7の傾斜側面7aを覆う部分28aと、上面6aの少なくとも一部を覆う部分28c(メサ型構造部7を挟んで反対側の上面を覆う部分28ccも含む)と、メサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baを覆う部分28baとからなり、平面視して周縁領域7baの内側にコンタクト層5の表面を露出する通電窓28bを有する。すなわち、通電窓28bはメサ型構造部7の頂面7bにおいてコンタクト層5の表面のうち、周縁領域7baの下に位置する部分以外を露出する。保護膜8の上に第1の電極膜(おもて面電極層)9を形成するが、この第1の電極膜9と第2の電極膜10との間において電流を流さない部分に保護膜8を形成している。   As shown in FIG. 6, the protective film 28 of the third embodiment includes a portion 28 a that covers the inclined side surface 7 a of the mesa structure portion 7, and a portion 28 c that covers at least a part of the upper surface 6 a (the mesa structure portion 7. And a portion 28ba covering the peripheral region 7ba of the top surface 7b of the mesa structure 7 and the contact layer 5 inside the peripheral region 7ba in plan view. An energization window 28b exposing the surface is provided. That is, the energization window 28 b exposes the surface of the contact layer 5 other than the portion located below the peripheral region 7 ba on the top surface 7 b of the mesa structure 7. A first electrode film (front surface electrode layer) 9 is formed on the protective film 8, but a portion where no current flows between the first electrode film 9 and the second electrode film 10 is protected. A film 8 is formed.

また、図6に示すように、第3の実施形態の第1の電極膜(おもて面電極層)29は、保護膜28のうち傾斜側面7aを覆う部分28aを覆う部分29aと、保護膜28のうち上面6aの少なくとも一部を覆う部分28cを覆う部分29cと、保護膜28のうちメサ型構造部7の頂面7bの周縁領域7baを覆う部分28baの部分を覆う部分29baと、メサ型構造部7の頂面7bにおいて保護膜28のうち符号28baの部分を越えて光射出孔29bを開口するようにコンタクト層5を覆う部分29bbとからなる。
第3の実施形態の第1の電極膜(おもて面電極層)29では、部分29bbが上記の第1の機能及び第2の機能の両方を担っている。
Further, as shown in FIG. 6, the first electrode film (front surface electrode layer) 29 of the third embodiment includes a portion 29 a that covers a portion 28 a that covers the inclined side surface 7 a of the protective film 28, and a protective layer. A portion 29c that covers a portion 28c that covers at least a part of the upper surface 6a of the film 28; a portion 29ba that covers a portion of the protective film 28 that covers the peripheral region 7ba of the top surface 7b of the mesa structure 7; The top surface 7b of the mesa structure portion 7 includes a portion 29bb that covers the contact layer 5 so as to open the light emission hole 29b beyond the portion 28ba of the protective film 28.
In the first electrode film (front electrode layer) 29 of the third embodiment, the portion 29bb has both the first function and the second function.

第3の実施形態においても、第1の電極膜9のうち通電窓を埋めた部分(コンタクト部分9bb)と、平面視して、通電窓8bの内側に配置する光射出孔9bに重なる範囲内に形成された第2の電極膜10との間に電流が集中することにより、活性層3のうち光射出孔9bの直下の部分で発光する光の量がその直下以外の部分で発光する光の量に比べて多くなり、その結果、光射出孔に向かう光の割合が高くなり、光取り出し効率が向上する。   Also in the third embodiment, the portion of the first electrode film 9 in which the energization window is filled (contact portion 9bb) and the range overlapping the light emission hole 9b arranged inside the energization window 8b in plan view. As a result of current concentration between the second electrode film 10 formed on the first electrode layer 10 and the second electrode film 10, the amount of light emitted from a portion of the active layer 3 immediately below the light emitting hole 9 b is light emitted from a portion other than the portion immediately below it. As a result, the ratio of light toward the light exit hole is increased, and the light extraction efficiency is improved.

〔発光ダイオード(第4の実施形態)〕
図7に、本発明を適用した第4の実施形態の発光ダイオード一例である発光ダイオードの例を示した断面模式図を示す。
第4の実施形態の発光ダイオード400は、第1の実施形態の発光ダイオードと比較すると、上部DBR反射層がなく、その替わりに電流拡散層40を備えた点が異なる。
本実施形態は上部DBR反射層を備えないので共振器型の発光ダイオードではない。
[Light Emitting Diode (Fourth Embodiment)]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light emitting diode which is an example of a light emitting diode of a fourth embodiment to which the present invention is applied.
The light emitting diode 400 according to the fourth embodiment is different from the light emitting diode according to the first embodiment in that there is no upper DBR reflection layer and a current diffusion layer 40 is provided instead.
This embodiment is not a resonator type light emitting diode because it does not include an upper DBR reflective layer.

本実施形態では、電流拡散層40の材料としては、例えば、AlGaAs等を用いることができる。
電流拡散層40の厚さとしては、0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。
0.1μm未満では電流拡散効果が不十分だからであり、10μmを超えると効果に対しエピタキシャル成長に係わるコストが大きすぎるからである。
In the present embodiment, as the material of the current diffusion layer 40, for example, AlGaAs or the like can be used.
The thickness of the current diffusion layer 40 is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less.
If the thickness is less than 0.1 μm, the current diffusion effect is insufficient, and if it exceeds 10 μm, the cost for epitaxial growth is too large for the effect.

本発明の発光ダイオードは、ランプ、バックライト、携帯電話、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置等に組み込むことができる。   The light-emitting diode of the present invention can be incorporated into electronic devices such as lamps, backlights, mobile phones, displays, various panels, computers, game machines, lighting, etc., and machinery such as automobiles incorporating such electronic devices. it can.

〔発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法〕
次に、本発明の発光ダイオードの製造方法の一実施形態として、第1の実施形態の発光ダイオードの製造方法を説明する。
図8は、発光ダイオードの製造方法の一工程を示す断面摸式図である。また、図9は、図8の後の一工程を示す断面摸式図である。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Diode (First Embodiment)]
Next, as an embodiment of the method for producing a light emitting diode of the present invention, a method for producing the light emitting diode of the first embodiment will be described.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a light emitting diode. FIG. 9 is a schematic sectional view showing one process after FIG.

(化合物半導体層の形成工程)
まず、図8に示す化合物半導体層20を作製する。
化合物半導体層20は、基板1上に、下部DBR反射層2と、活性層3と、上部DBR反射層4と、コンタクト層5とを順次積層して作製する。
(Formation process of compound semiconductor layer)
First, the compound semiconductor layer 20 shown in FIG. 8 is produced.
The compound semiconductor layer 20 is produced by sequentially laminating the lower DBR reflective layer 2, the active layer 3, the upper DBR reflective layer 4, and the contact layer 5 on the substrate 1.

基板1と下部DBR反射層2との間に、緩衝層(バッファ)を設けてもよい。緩衝層は、基板1と活性層3の構成層との欠陥の伝搬を低減するために設けられている。このため、基板の品質やエピタキシャル成長条件を選択すれば、緩衝層は、必ずしも必要ではない。また、緩衝層の材質は、エピタキシャル成長させる基板と同じ材質とすることが好ましい。
緩衝層には、欠陥の伝搬を低減するために基板と異なる材質からなる多層膜を用いることもできる。緩衝層の厚さは、0.1μm以上とすることが好ましく、0.2μm以上とすることがより好ましい。
A buffer layer (buffer) may be provided between the substrate 1 and the lower DBR reflective layer 2. The buffer layer is provided in order to reduce the propagation of defects between the substrate 1 and the constituent layers of the active layer 3. For this reason, the buffer layer is not necessarily required if the quality of the substrate and the epitaxial growth conditions are selected. The material of the buffer layer is preferably the same as that of the substrate to be epitaxially grown.
As the buffer layer, a multilayer film made of a material different from that of the substrate can be used in order to reduce the propagation of defects. The thickness of the buffer layer is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.2 μm or more.

本実施形態では、分子線エピタキシャル法(MBE)や減圧有機金属化学気相堆積法(MOCVD法)等の公知の成長方法を適用することができる。なかでも、量産性に優れるMOCVD法を適用することが、最も望ましい。具体的には、化合物半導体層のエピタキシャル成長に使用する基板1は、成長前に洗浄工程や熱処理等の前処理を実施して、表面の汚染や自然酸化膜を除去することが望ましい。上記化合物半導体層を構成する各層は、直径50〜150mmの基板1をMOCVD装置内にセットし、同時にエピタキシャル成長させて積層することができる。また、MOCVD装置としては、自公転型、高速回転型等の市販の大型装置を適用することができる。   In the present embodiment, a known growth method such as a molecular beam epitaxial method (MBE) or a low pressure metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) can be applied. Among these, it is most desirable to apply the MOCVD method which is excellent in mass productivity. Specifically, it is desirable that the substrate 1 used for the epitaxial growth of the compound semiconductor layer is subjected to a pretreatment such as a cleaning process or a heat treatment before the growth to remove surface contamination or a natural oxide film. Each layer constituting the compound semiconductor layer can be laminated by setting the substrate 1 having a diameter of 50 to 150 mm in an MOCVD apparatus and simultaneously epitaxially growing the substrate 1. As the MOCVD apparatus, a commercially available large-sized apparatus such as a self-revolving type or a high-speed rotating type can be applied.

上記化合物半導体層20の各層をエピタキシャル成長する際、III族構成元素の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム((CHAl)、トリメチルガリウム((CHGa)及びトリメチルインジウム((CHIn)を用いることができる。また、Mgのドーピング原料としては、例えば、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(bis−(CMg)等を用いることができる。また、Siのドーピング原料としては、例えば、ジシラン(Si)等を用いることができる。また、V族構成元素の原料としては、ホスフィン(PH)、アルシン(AsH)等を用いることができる。
さらに、各層のキャリア濃度及び層厚、温度条件は、適宜選択することができる。
When the layers of the compound semiconductor layer 20 are epitaxially grown, examples of the group III constituent element include trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al), trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga), and trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) can be used. Further, as a Mg doping raw material, for example, biscyclopentadienyl magnesium (bis- (C 5 H 5 ) 2 Mg) or the like can be used. Further, as a Si doping material, for example, disilane (Si 2 H 6 ) or the like can be used. In addition, phosphine (PH 3 ), arsine (AsH 3 ), or the like can be used as a raw material for the group V constituent element.
Furthermore, the carrier concentration, layer thickness, and temperature conditions of each layer can be selected as appropriate.

このようにして作製した化合物半導体層は、活性層3を有するにもかかわらず結晶欠陥が少ない良好な表面状態が得られる。また、化合物半導体層20は、素子構造に対応して研磨などの表面加工を施しても良い。   The compound semiconductor layer thus produced can obtain a good surface state with few crystal defects despite having the active layer 3. The compound semiconductor layer 20 may be subjected to surface processing such as polishing corresponding to the element structure.

(第2の電極膜の形成工程)
次に、図8に示すように、基板1の裏面に、平面視して形成予定の光射出孔9bに重なる範囲内に第2の電極膜(裏面電極)10を形成する。第2の電極膜(裏面電極)10は公知の方法によって形成することができる。
具体的には、例えば、基板1がn型基板である場合には、基板1の裏面1A全面に例えば蒸着法によって、Au膜、AuGe膜を順に成膜する。次に、フォトリソグラフィの手法を用いて、その膜をパターニングして、所定の位置に、n型オーミック電極の第2の電極膜10を形成する。
(Second electrode film forming step)
Next, as shown in FIG. 8, the second electrode film (back electrode) 10 is formed on the back surface of the substrate 1 within a range overlapping the light emission hole 9 b to be formed in plan view. The second electrode film (back electrode) 10 can be formed by a known method.
Specifically, for example, when the substrate 1 is an n-type substrate, an Au film and an AuGe film are sequentially formed on the entire back surface 1A of the substrate 1 by, for example, vapor deposition. Next, the film is patterned by using a photolithography technique to form a second electrode film 10 of an n-type ohmic electrode at a predetermined position.

第2の電極膜10はリフトオフによって形成してもよい。すなわち、基板1の裏面1A上に、第2の電極膜10の形成位置にその形状に対応する開口部を有するマスクを形成して、その上に蒸着法等によって第2の電極膜10を構成する材料からなる膜を成膜し、その後、マスクを除去することによって第2の電極膜10を形成してもよい。   The second electrode film 10 may be formed by lift-off. That is, a mask having an opening corresponding to its shape is formed on the back surface 1A of the substrate 1 at the position where the second electrode film 10 is formed, and the second electrode film 10 is formed thereon by vapor deposition or the like. The second electrode film 10 may be formed by forming a film made of the material to be formed and then removing the mask.

(メサ型構造部の形成工程)
次に、メサ型構造部(保護膜及び電極膜を除く)を形成するために、メサ型構造部以外の部分の化合物半導体層すなわち、コンタクト層5と活性層4の少なくとも一部と、又は、コンタクト層5と活性層4と接合(コンタクト)層3の少なくとも一部とをウェットエッチングする。
具体的には、まず、図9に示すように、化合物半導体層の最上層であるコンタクト層上にフォトレジストを堆積し、フォトリソグラフィによりメサ型構造部以外に開口23aを有するレジストパターン23を形成する。
メサ型構造部の平面視形状はレジストパターン23の開口23aの形状によって決まる。レジストパターン23に所望の平面視形状に対応する形状の開口23aを形成する。
レジストパターンにおいてメサ型構造部形成予定箇所の大きさを、「メサ型構造部」の頂面より各辺上下左右10μm程度大きめに形成するのが好ましい。
また、エッチングの深さすなわち、化合物半導体層のうち、どの層までエッチング除去するかは、エッチャントの種類及びエッチング時間によって決まる。
ウェットエッチングを行った後に、レジストを除去する。
(Mesa structure forming process)
Next, in order to form a mesa structure portion (excluding the protective film and the electrode film), at least a part of the compound semiconductor layer other than the mesa structure portion, that is, the contact layer 5 and the active layer 4, or The contact layer 5, the active layer 4, and at least a part of the bonding (contact) layer 3 are wet-etched.
Specifically, first, as shown in FIG. 9, a photoresist is deposited on the contact layer which is the uppermost layer of the compound semiconductor layer, and a resist pattern 23 having an opening 23a other than the mesa structure is formed by photolithography. To do.
The plan view shape of the mesa structure portion is determined by the shape of the opening 23 a of the resist pattern 23. An opening 23 a having a shape corresponding to a desired shape in plan view is formed in the resist pattern 23.
In the resist pattern, it is preferable that the size of the mesa-type structure portion scheduled to be formed is larger than the top surface of the “mesa-type structure portion” by about 10 μm above, below, left and right of each side.
In addition, the depth of etching, that is, to which layer of the compound semiconductor layer is removed by etching depends on the type of etchant and the etching time.
After performing wet etching, the resist is removed.

次に、メサ型構造部以外の部分の化合物半導体層についてウェットエッチングを行う。
ウェットエッチングに用いるエッチャントとしては限定的ではないが、AlGaAs等のAs系の化合物半導体材料に対してはアンモニア系エッチャント(例えば、アンモニア/過酸化水素水混合液)が適しており、AlGaInP等のP系の化合物半導体材料に対してはヨウ素系エッチャント(例えば、ヨウ化カリウム/アンモニア)が適しており、リン酸/過酸化水素水混合液はAlGaAs系に、ブロムメタノール混合液はP系に適している。
また、As系のみで形成されている構造では燐酸混合液、As/P系が混在している構造ではAs系構造部にアンモニア混合液、P系構造部にヨウ素混合液を使用してもよい。
Next, wet etching is performed on the compound semiconductor layer other than the mesa structure.
An etchant used for wet etching is not limited, but an ammonia-based etchant (for example, a mixed solution of ammonia / hydrogen peroxide solution) is suitable for an As-based compound semiconductor material such as AlGaAs, and P such as AlGaInP. An iodine-based etchant (for example, potassium iodide / ammonia) is suitable for a compound semiconductor material, a phosphoric acid / hydrogen peroxide mixture is suitable for an AlGaAs system, and a bromomethanol mixture is suitable for a P-system. Yes.
In addition, a phosphoric acid mixed solution may be used in a structure formed only of an As system, an ammonia mixed solution may be used in an As system structure portion, and an iodine mixed solution may be used in a P system structure portion in a structure in which an As / P system is mixed. .

化合物半導体層がAs系の化合物半導体層とP系の化合物半導体層とが順に積層されている場合は、As系の化合物半導体層と他のP系のAs系の化合物半導体層とでそれぞれにエッチング速度が高い、異なるエッチャントを用いることが好ましい。
例えば、P系の層のエッチングにはヨウ素系エッチャントを用い、As系のコンタクト層及び発光層のエッチングにはアンモニア系エッチャントを用いることが好ましい。
ヨウ素系エッチャントとしては例えば、ヨウ素(I)、ヨウ化カリウム(KI)、純水(HO)、アンモニア水(NHOH)を混合したエッチャントを用いることができる。
また、アンモニア系エッチャントとしては例えば、アンモニア/過酸化水素水混合液(NHOH:H:HO)を用いることができる。
When the compound semiconductor layer is formed by sequentially laminating an As-based compound semiconductor layer and a P-based compound semiconductor layer, the As-based compound semiconductor layer and another P-based As-based compound semiconductor layer are etched respectively. It is preferable to use a different etchant with a high speed.
For example, it is preferable to use an iodine-based etchant for etching a P-based layer and an ammonia-based etchant for etching an As-based contact layer and a light-emitting layer.
As the iodine-based etchant, for example, an etchant in which iodine (I), potassium iodide (KI), pure water (H 2 O), and ammonia water (NH 4 OH) are mixed can be used.
Further, as the ammonia-based etchant, for example, an ammonia / hydrogen peroxide mixed solution (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O) can be used.

例えば、化合物半導体層が最上層側から順に、AlGaAsからなるコンタクト層5、AlGaAsからなる上部DBR反射層4、活性層3(AlGaInPからなる上部クラッド層、AlGaAsからなる発光層、AlGaInPからなる下部クラッド層)、AlGaAsからなる下部DBR反射層2の順に積層された構造の場合に、好ましいエッチャントを用いてメサ型構造部以外の部分を除去する場合を説明する。
まず、メサ型構造部以外の部分のAlGaAsからなるコンタクト層5及びAlGaAsからなる上部DBR反射層4をアンモニア系エッチャントを用いてエッチング除去する。
このエッチングの際、次の層であるAlGaInPからなる上部クラッド層がエッチングストップ層として機能するので、エッチング時間を厳密に管理することは要しないが、例えば、コンタクト層及びAlGaAsからなる上部DBR反射層4を合わせた厚さを1.0μm程度とすると、100秒程度エッチングを行えばよい。
For example, the compound semiconductor layer is formed of AlGaAs contact layer 5, AlGaAs upper DBR reflective layer 4, active layer 3 (AlGaInP upper clad layer, AlGaAs light emitting layer, and AlGaInP lower clad in order from the uppermost layer side. In the case of a structure in which the lower DBR reflective layer 2 made of AlGaAs is stacked in this order, a case where a portion other than the mesa structure portion is removed using a preferable etchant will be described.
First, the contact layer 5 made of AlGaAs and the upper DBR reflective layer 4 made of AlGaAs in portions other than the mesa structure are etched away using an ammonia-based etchant.
In this etching, the upper cladding layer made of AlGaInP, which is the next layer, functions as an etching stop layer, so that it is not necessary to strictly control the etching time. For example, the contact layer and the upper DBR reflection layer made of AlGaAs If the total thickness of 4 is about 1.0 μm, etching may be performed for about 100 seconds.

次に、メサ型構造部以外の部分のAlGaInPからなる上部クラッド層をヨウ素系エッチャントを用いてエッチング除去する。
エッチング速度は、ヨウ素(I)500cc、ヨウ化カリウム(KI)100g、純水(HO)2000cc、水酸化アンモニア水(NHOH)90ccの比率で混合されたエッチャントを用いた場合、0.72μm/minだった。
このエッチングの際も、次の層であるAlGaAsからなる発光層がエッチングストップ層として機能するので、エッチング時間を厳密に管理することは要しないが、このエッチャントの場合、クラッド層63aの厚さが4μm程度とすると、6分間程度エッチングを行えばよい。
Next, the upper clad layer made of AlGaInP other than the mesa structure is etched away using an iodine-based etchant.
The etching rate is 0 when an etchant mixed at a ratio of 500 cc of iodine (I), 100 g of potassium iodide (KI), 2000 cc of pure water (H 2 O) and 90 cc of aqueous ammonia hydroxide (NH 4 OH) is used. It was 72 μm / min.
Also in this etching, since the light emitting layer made of AlGaAs as the next layer functions as an etching stop layer, it is not necessary to strictly control the etching time. However, in the case of this etchant, the thickness of the cladding layer 63a is If the thickness is about 4 μm, etching may be performed for about 6 minutes.

次に、メサ型構造部以外の分のAlGaAsからなる発光層をアンモニア系エッチャントを用いてエッチング除去する。
このエッチングの際も、次の層であるAlGaInPからなる下部クラッド層がエッチングストップ層として機能するので、エッチング時間を厳密に管理することは要しないが、発光層の厚さを0.25μm程度とすると、40秒程度エッチングを行えばよい。
Next, the light emitting layer made of AlGaAs other than the mesa structure is removed by etching using an ammonia-based etchant.
Also in this etching, the lower cladding layer made of AlGaInP, which is the next layer, functions as an etching stop layer. Therefore, it is not necessary to strictly control the etching time, but the thickness of the light emitting layer is about 0.25 μm. Then, etching may be performed for about 40 seconds.

次に、メサ型構造部以外の部分のAlGaInPからなる下部クラッド層をヨウ素系エッチャントを用いてエッチング除去する。
この下部クラッド層の下にはAlGaAsからなる下部DBR反射層2がエッチングストップ層として機能するので、エッチング時間を厳密に管理することは要しないが、下部クラッド層の厚さを0.5μmとすると、上記のヨウ素系エッチャントを用いた場合には、4分間以下でエッチングを行えばよい。
Next, the lower cladding layer made of AlGaInP other than the mesa structure is etched away using an iodine-based etchant.
Underneath this lower cladding layer, the lower DBR reflective layer 2 made of AlGaAs functions as an etching stop layer, so it is not necessary to strictly control the etching time, but if the thickness of the lower cladding layer is 0.5 μm When the above iodine-based etchant is used, the etching may be performed in 4 minutes or less.

また、 As系の化合物半導体層に対しては、リン酸/過酸化水素水混合液(例えば、HPO:H:HO=1〜3:4〜6:8〜10)を用いて、上記エッチング除去を行うこともできる。 Further, for an As-based compound semiconductor layer, a phosphoric acid / hydrogen peroxide solution mixture (for example, H 2 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1-3: 4-6: 8-10) ) Can be used to remove the etching.

図10に、HPO:H:HO=2:5:9(100:250:450)、56%(HO)、液温30℃〜34℃のエッチャントを用いて、後述する実施例で示した化合物半導体層についてウェットエッチングを行った場合のエッチング時間に対する深さ及び幅の関係を示す。表1にその条件及び結果を数値で示す。 In FIG. 10, an etchant having H 2 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 2: 5: 9 (100: 250: 450), 56% (H 2 O) and a liquid temperature of 30 ° C. to 34 ° C. is used. Then, the relationship between the depth and the width with respect to the etching time when wet etching is performed on the compound semiconductor layer shown in the examples described later is shown. Table 1 shows the conditions and results in numerical values.

図10及び表1から、エッチング深さ(図1の「h」に相当)はエッチング時間(sec)にほぼ比例するが、エッチング幅はエッチング時間が長くなるほど増大率が大きくなることがわかる。すなわち、図3に示すように、深くなるほど(図で下方に行くほど)、メサ型構造部の水平断面積(又は、幅もしくは径)の増大率が大きくなるように形成される。このエッチング形状はドライエッチングによるエッチング形状とは異なる。従って、メサ型構造部の傾斜斜面の形状から、メサ型構造部がドライエッチングで形成されたのか、又は、ウェットエッチングで形成されたのかを判別することができる。   10 and Table 1, it can be seen that the etching depth (corresponding to “h” in FIG. 1) is substantially proportional to the etching time (sec), but the increasing rate of the etching width increases as the etching time increases. That is, as shown in FIG. 3, it is formed so that the increasing rate of the horizontal sectional area (or width or diameter) of the mesa structure portion increases as the depth increases (as it goes downward in the drawing). This etching shape is different from the etching shape by dry etching. Therefore, it can be determined from the shape of the inclined slope of the mesa structure portion whether the mesa structure portion is formed by dry etching or wet etching.

(保護膜の形成工程)
次に、全面に保護膜8の材料を成膜する。具体的には、例えば、SiOを全面にスパッタリング法により成膜する。
(Protective film formation process)
Next, a material for the protective film 8 is formed on the entire surface. Specifically, for example, SiO 2 is formed on the entire surface by sputtering.

(ストリートおよびコンタクト層の部分の保護膜の除去工程)
次に、全面にフォトレジストを堆積し、フォトリソグラフィによりコンタクト層上の通電窓8bに対応する部分とストリートに対応する部分と、を開口とするレジストパターンを形成する。
次いで、例えば、バッファードフッ酸を用いてウェットエッチングにより、メサ型構造部の頂面の通電窓8bに対応する部分とストリートに対応する部分の保護膜8の材料を除去して保護膜8を形成する。
図11に、保護膜8の通電窓8b近傍の平面図を示す。
その後、レジストを除去する。
(Removal process of protective film on street and contact layer)
Next, a photoresist is deposited on the entire surface, and a resist pattern having openings corresponding to the energization windows 8b on the contact layer and portions corresponding to the streets is formed by photolithography.
Next, the protective film 8 is removed by removing the material of the protective film 8 at the portion corresponding to the current-carrying window 8b on the top surface of the mesa structure and the portion corresponding to the street by wet etching using buffered hydrofluoric acid, for example. Form.
FIG. 11 shows a plan view of the vicinity of the energization window 8 b of the protective film 8.
Thereafter, the resist is removed.

(おもて面電極層の形成工程)
次に、おもて面電極層9を形成する。すなわち、保護膜8上、及び、保護膜8の通電窓8bから露出しているコンタクト層5上に、光射出孔9bを有するおもて面電極層9を形成する。
具体的には、全面にフォトレジストを堆積し、フォトリソグラフィにより光射出孔9bに対応する部分と、ウェハ基板上の多数の発光ダイオード間の切断部分(ストリート)とを含む、電極膜が不要な部分以外を開口とするレジストパターンを形成する。次いで、電極層材料を蒸着する。この蒸着だけではメサ型構造部の傾斜側面には電極層材料が十分には蒸着されない場合は、さらに、メサ型構造部の傾斜側面に電極層材料を蒸着するために蒸着金属が回りこみやすいプラネタリタイプの蒸着装置を用いて蒸着を行う。
その後、レジストを除去する。
(Front surface electrode layer formation process)
Next, the front electrode layer 9 is formed. That is, the front electrode layer 9 having the light emission holes 9 b is formed on the protective film 8 and on the contact layer 5 exposed from the energization window 8 b of the protective film 8.
Specifically, a photoresist is deposited on the entire surface, and an electrode film including a portion corresponding to the light emission hole 9b by photolithography and a cut portion (street) between a plurality of light emitting diodes on the wafer substrate is unnecessary. A resist pattern having openings other than the portions is formed. Next, an electrode layer material is deposited. If the electrode layer material is not sufficiently deposited on the inclined side surface of the mesa structure by this deposition alone, the deposited metal tends to wrap around in order to deposit the electrode layer material on the inclined side surface of the mesa structure. Vapor deposition is performed using a type of vapor deposition apparatus.
Thereafter, the resist is removed.

光射出孔9bの形状はレジストパターン(図示せず)の開口の形状によって決まる。この開口形状を所望の光射出孔9bの形状に対応するものとしたレジストパターンを形成する。   The shape of the light emission hole 9b is determined by the shape of the opening of the resist pattern (not shown). A resist pattern having the opening shape corresponding to the shape of the desired light emission hole 9b is formed.

(個片化工程)
次に、ウェハ基板上の発光ダイオードを個片化する。
具体的には、例えば、ダイシングソーもしくはレーザーにより、ストリート部分を切断してウェハ基板上の発光ダイオード毎に切断して個片化する。
(Separation process)
Next, the light emitting diodes on the wafer substrate are separated into individual pieces.
Specifically, for example, the street portion is cut by a dicing saw or a laser and cut into individual light emitting diodes on the wafer substrate.

(金属基板側面の金属保護膜形成工程)
個片化された発光ダイオードの切断された金属基板の側面にについて、上面及び下面の金属保護膜の形成条件と同様な条件で金属保護膜を形成してもよい。
(Metal protective film forming process on the side of the metal substrate)
A metal protective film may be formed on the side surfaces of the cut metal substrate of the separated light emitting diodes under the same conditions as those for forming the upper and lower metal protective films.

〔発光ダイオード(第2の実施形態)の製造方法〕
本発明の発光ダイオード(第2の実施形態)の製造方法は、化合物半導体層の形成工程、第2の電極膜の形成工程、及び、メサ型構造部の形成工程については本発明の発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法の工程と同様に行うことができる。メサ型構造部の形成工程のウェットエッチングについては、本実施形態の「第1のウェットエッチング」と読み替えて、以下、説明する。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Diode (Second Embodiment)]
The manufacturing method of the light emitting diode (second embodiment) of the present invention is the light emitting diode of the present invention (the compound semiconductor layer forming step, the second electrode film forming step, and the mesa structure forming step). This can be performed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. The wet etching in the process of forming the mesa structure portion is hereinafter described as “first wet etching” in the present embodiment.

(支持構造部の傾斜部の形成工程)
メサ型構造部の形成工程の第1のウェットエッチングにより、ウェハ基板のメサ型構造部を除いた部分(ストリート及び支持構造部)は同程度の高さとなっている。
本工程では、個片化用切断ライン(図2の点線22)に沿って第2のウェットエッチングを行って、支持構造部6の側面6aの傾斜部6baを形成する。
具体的には、まず、ウェハ基板の全面にフォトレジストを堆積し、フォトリソグラフィにより、ストリート21と支持構造部6の上面6aの外周から所定距離d(図2参照)の範囲とに開口を有するレジストパターンを形成する。
第1のウェットエッチング及び第2のウェットエッチングは、同じエッチャントを用いて行うことができる。
(Formation process of inclined part of support structure part)
Due to the first wet etching in the mesa structure forming step, the portions of the wafer substrate excluding the mesa structure (street and support structure) have the same height.
In this step, second wet etching is performed along the cutting line for singulation (dotted line 22 in FIG. 2) to form the inclined portion 6ba of the side surface 6a of the support structure portion 6.
Specifically, first, a photoresist is deposited on the entire surface of the wafer substrate, and an opening is provided in a range of a predetermined distance d (see FIG. 2) from the outer periphery of the street 21 and the upper surface 6a of the support structure 6 by photolithography. A resist pattern is formed.
The first wet etching and the second wet etching can be performed using the same etchant.

次いで例えば、リン酸/過酸化水素水混合液、アンモニア/過酸化水素水混合液、ブロムメタノール混合液、ヨウ化カリウム/アンモニアの群から選択される少なくとも1種以上を用いて第2のウェットエッチングを行う。
例えば、HPO:H:HO=1〜3:4〜6:8〜10のリン酸/過酸化水素水混合液を用いて、ウェットエッチング時間を30〜60秒間として、支持構造部6の側面6aの傾斜部6baを形成することができる。
その後、レジストを除去する。
Next, for example, the second wet etching is performed using at least one selected from the group consisting of a phosphoric acid / hydrogen peroxide mixture, an ammonia / hydrogen peroxide mixture, a bromomethanol mixture, and potassium iodide / ammonia. I do.
For example, using a phosphoric acid / hydrogen peroxide solution mixture of H 3 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1-3: 4-6: 8-10, the wet etching time is 30-60 seconds The inclined portion 6ba of the side surface 6a of the support structure portion 6 can be formed.
Thereafter, the resist is removed.

傾斜部6baの傾斜角度や長さ、深さは、エッチャントの種類及びエッチング時間によって決まる。   The inclination angle, length, and depth of the inclined portion 6ba are determined by the type of etchant and the etching time.

この後の工程は、発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法と同様の方法によって行うことができる。   The subsequent steps can be performed by a method similar to the method for manufacturing the light emitting diode (first embodiment).

〔発光ダイオード(第3の実施形態)の製造方法〕
本発明の発光ダイオード(第2の実施形態)は、発光ダイオード(第1の実施形態)と保護膜及び電極の配置構成が異なるだけであり、その製造方法は発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法と同様に行うことができる。
[Method for Manufacturing Light Emitting Diode (Third Embodiment)]
The light emitting diode (second embodiment) of the present invention is different from the light emitting diode (first embodiment) only in the arrangement of the protective film and the electrode, and the manufacturing method thereof is the light emitting diode (first embodiment). It can carry out similarly to the manufacturing method of.

〔発光ダイオード(第4の実施形態)の製造方法〕
本発明の発光ダイオード(第4の実施形態)の製造方法において、発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法と異なる点は、化合物半導体層の形成工程で、基板1上に、下部DBR反射層2と、活性層3とを積層した後、活性層3上に電流拡散層40を積層する点であり、その他は発光ダイオード(第1の実施形態)の製造方法と同様に行うことができる。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Diode (Fourth Embodiment)]
The manufacturing method of the light emitting diode (fourth embodiment) of the present invention is different from the manufacturing method of the light emitting diode (first embodiment) in the formation process of the compound semiconductor layer and the lower DBR reflection on the substrate 1. After the layer 2 and the active layer 3 are stacked, the current diffusion layer 40 is stacked on the active layer 3, and the rest can be performed in the same manner as the method for manufacturing the light emitting diode (first embodiment). .

以下に、本発明の発光ダイオード及びその製造方法を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではない。本実施例では、特性評価のために発光ダイオードチップを基板上に実装した発光ダイオードランプを作製した。
本実施例では、図1及び図4を参照して、通電窓8bの外径を166μm、その内径を154μm、光射出孔の径を150μm、第2の電極膜を平面視円形としその外径を100μmとした。
Hereinafter, the light-emitting diode and the manufacturing method thereof of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. In this example, a light-emitting diode lamp in which a light-emitting diode chip was mounted on a substrate was prepared for characteristic evaluation.
In this embodiment, referring to FIGS. 1 and 4, the outer diameter of the conduction window 8b is 166 μm, the inner diameter is 154 μm, the diameter of the light emission hole is 150 μm, and the second electrode film is circular in plan view. Was 100 μm.

(実施例)
実施例の発光ダイオードは、まず、Siをドープしたn型のGaAs単結晶からなるGaAs基板上に、化合物半導体層を順次積層してエピタキシャルウェハを作製した。GaAs基板は、(100)面を成長面とし、キャリア濃度を2×1018cm−3とした。また、GaAs基板の層厚は、約250μmとした。化合物半導体層とは、SiをドープしたGaAsからなるn型の緩衝層、SiをドープしたAl0.9Ga0.1AsとAl0.1Ga0.9Asの40対の繰り返し構造であるn型の下部DBR反射層、SiをドープしたAl0.4Ga0.6Asからなるn型の下部クラッド層、Al0.25Ga0.75Asからなる下部ガイド層、GaAs/Al0.15Ga0.85Asの3対からなる井戸層/バリア層、Al0.25Ga0.75Asからなる上部ガイド層、CをドープしたAl0.4Ga0.6Asからなるp型の上部クラッド層、CをドープしたAl0.9Ga0.1AsとAl0.1Ga0.9Asの5対の繰り返し構造であるp型の上部DBR反射層、Cドープしたp型Al0.1Ga0.9Asからなるコンタクト層である。
(Example)
In the light-emitting diode of the example, first, an epitaxial wafer was manufactured by sequentially laminating compound semiconductor layers on a GaAs substrate made of an n-type GaAs single crystal doped with Si. The GaAs substrate had a (100) plane as a growth plane and a carrier concentration of 2 × 10 18 cm −3 . The layer thickness of the GaAs substrate was about 250 μm. The compound semiconductor layer is an n-type buffer layer made of GaAs doped with Si, and 40 pairs of repeating structures of Al 0.9 Ga 0.1 As and Al 0.1 Ga 0.9 As doped with Si. n-type lower DBR reflective layer, n-type lower clad layer made of Si-doped Al 0.4 Ga 0.6 As, lower guide layer made of Al 0.25 Ga 0.75 As, GaAs / Al 0. Well layer / barrier layer composed of three pairs of 15 Ga 0.85 As, upper guide layer composed of Al 0.25 Ga 0.75 As, p-type composed of C 0.4 doped Al 0.4 Ga 0.6 As Upper clad layer, p-type upper DBR reflective layer having 5 pairs of repetitive structures of C-doped Al 0.9 Ga 0.1 As and Al 0.1 Ga 0.9 As, C-doped p-type Al 0 .1 Ga 0.9 It is a contact layer made of As.

本実施例では、減圧有機金属化学気相堆積装置法(MOCVD装置)を用い、直径50mm、厚さ250μmのGaAs基板に化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、エピタキシャルウェハを形成した。エピタキシャル成長層を成長させる際、III族構成元素の原料としては、トリメチルアルミニウム((CHAl)、トリメチルガリウム((CHGa)及びトリメチルインジウム((CHIn)を使用した。また、Cのドーピング原料としては、テトラブロモメタン(CBr)を使用した。また、Siのドーピング原料としては、ジシラン(Si)を使用した。また、V族構成元素の原料としては、ホスフィン(PH)、アルシン(AsH)を使用した。また、各層の成長温度としては、700℃で成長させた。 In this example, a compound semiconductor layer was epitaxially grown on a GaAs substrate having a diameter of 50 mm and a thickness of 250 μm by using a low pressure metal organic chemical vapor deposition apparatus method (MOCVD apparatus) to form an epitaxial wafer. When growing an epitaxial growth layer, trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al), trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) and trimethylindium ((CH 3 ) 3 In) are used as the raw material for the group III constituent element did. Further, tetrabromomethane (CBr 4 ) was used as a doping material for C. Further, disilane (Si 2 H 6 ) was used as a Si doping material. Further, phosphine (PH 3 ) and arsine (AsH 3 ) were used as raw materials for the group V constituent elements. The growth temperature of each layer was 700 ° C.

GaAsからなる緩衝層は、キャリア濃度を約2×1018cm−3、層厚を約0.5μmとした。下部DBR反射層はキャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を約54nmとしたAl0.9Ga0.1Asと、キャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を約51nmとしたAl0.1Ga0.9Asを交互に40対積層した。下部クラッド層は、キャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を約54nmとした。下部ガイド層は、アンドープで層厚を約50nmとした。井戸層は、アンドープで層厚が約7nmのGaAsとし、バリア層はアンドープで層厚が約7nmのAl0.15Ga0.85Asとした。また、井戸層とバリア層とを交互に3対積層した。上部ガイド層は、アンドープで層厚を約50nmとした。上部クラッド層は、キャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を54nmとした。また、上部DBR反射層はキャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を約54nmとしたAl0.9Ga0.1Asと、キャリア濃度を約1×1018cm−3、層厚を約51nmとしたAl0.1Ga0.9Asを交互に5対積層した。
Al0.1Ga0.9Asからなるコンタクト層は、キャリア濃度を約3×1018cm−3、層厚を約250nmとした。
The buffer layer made of GaAs has a carrier concentration of about 2 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of about 0.5 μm. Lower DBR reflection layer and the carrier concentration of about 1 × 10 18 cm -3, and Al 0.9 Ga 0.1 As that were about 54nm thickness, a carrier concentration of about 1 × 10 18 cm -3, layer thickness 40 pairs of Al 0.1 Ga 0.9 As having a thickness of about 51 nm were alternately laminated. The lower cladding layer had a carrier concentration of about 1 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of about 54 nm. The lower guide layer was undoped and had a thickness of about 50 nm. The well layer was undoped GaAs having a thickness of about 7 nm, and the barrier layer was undoped Al 7 .5 Ga 0.85 As having a thickness of about 7 nm. Three pairs of well layers and barrier layers were alternately laminated. The upper guide layer was undoped and had a thickness of about 50 nm. The upper cladding layer had a carrier concentration of about 1 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of 54 nm. The upper DBR reflection layer and the carrier concentration of about 1 × 10 18 cm -3, and Al 0.9 Ga 0.1 As that were about 54nm thickness, a carrier concentration of about 1 × 10 18 cm -3, layer Five pairs of Al 0.1 Ga 0.9 As having a thickness of about 51 nm were alternately stacked.
The contact layer made of Al 0.1 Ga 0.9 As had a carrier concentration of about 3 × 10 18 cm −3 and a layer thickness of about 250 nm.

次に、基板裏面に、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って成膜し、形成予定の光射出孔に重なる範囲内に、外径100μmの平面視円形となるようにパターニングして、n型の第2の電極膜を形成した。   Next, on the backside of the substrate, AuGe and Ni alloy are deposited by vacuum deposition so that the thickness is 0.5 μm, Pt is 0.2 μm, and Au is 1 μm, and within the range that overlaps the light emission hole to be formed Then, the n-type second electrode film was formed by patterning so as to have a circular shape in a plan view with an outer diameter of 100 μm.

次に、メサ型構造部を形成するため、パターニングしたレジスト(AZ5200NJ(クラリアント社製))を用いて、HPO:H:HO=2:5:9のリン酸/過酸化水素水混合液を用いて、60秒間、ウェットエッチングを行って、メサ型構造部及び上面を形成した。このウェットエッチングによって、コンタクト層、上部DBR反射層及び活性層の全層を除去して、頂面の大きさが190μm×190μm、高さhが7μm、幅wが5μmの平面視矩形のメサ型構造部(保護膜及び電極膜を除く)を形成した。 Next, in order to form a mesa structure portion, a patterned resist (AZ5200NJ (manufactured by Clariant)) was used, and phosphoric acid / H 2 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 2: 5: 9 Wet etching was performed for 60 seconds using a hydrogen peroxide solution mixture to form a mesa structure and an upper surface. By this wet etching, the contact layer, the upper DBR reflection layer, and the active layer are all removed, and a mesa shape having a rectangular shape in plan view with a top surface size of 190 μm × 190 μm, a height h of 7 μm, and a width w of 5 μm. A structure part (excluding a protective film and an electrode film) was formed.

次に、保護膜を形成するため、SiOからなる保護膜を0.5μm程度形成した。
その後、レジスト(AZ5200NJ(クラリアント社製))によるパターニング後、バッファードフッ酸を用いて、平面視同心円形(外径dout:166μm、内径din:154μm)の開口(図11参照)、および、ストリート部の開口を形成した。
Next, in order to form a protective film, a protective film made of SiO 2 was formed to a thickness of about 0.5 μm.
Then, after patterning with a resist (AZ5200NJ (manufactured by Clariant)), using a buffered hydrofluoric acid, a concentric circular opening (outer diameter dout: 166 μm, inner diameter din: 154 μm) (see FIG. 11) and street Part openings were formed.

次に、おもて面電極(膜)を形成するため、レジスト(AZ5200NJ(クラリアント社製))によるパターニング後、Auを1.2μm、AuBeを0.15μmを順に蒸着し、リフトオフにより平面視円形(径:150μm)の光射出孔9bを有する、長辺350μm、短辺250μmに形成してなるおもて面電極(p型オーミック電極)を形成した。
その後、450℃で10分間熱処理を行って合金化し、低抵抗のp型およびn型オーミック電極を形成した。
Next, in order to form a front surface electrode (film), after patterning with a resist (AZ5200NJ (manufactured by Clariant)), 1.2 μm of Au and 0.15 μm of AuBe are sequentially deposited, and circularly viewed in plan view by lift-off A front surface electrode (p-type ohmic electrode) having a light emission hole 9b (diameter: 150 μm) and having a long side of 350 μm and a short side of 250 μm was formed.
Thereafter, heat treatment was performed at 450 ° C. for 10 minutes to form an alloy, and low resistance p-type and n-type ohmic electrodes were formed.

次に、メサ型構造部の側面に光漏れ防止膜16を形成するため、レジスト(AZ5200NJ(クラリアント社製))によるパターニング後、Tiを0.5μm、Auを0.17μmを順に蒸着し、リフトオフにより光漏れ防止膜16を形成した。   Next, in order to form the light leakage prevention film 16 on the side surface of the mesa structure, after patterning with a resist (AZ5200NJ (manufactured by Clariant)), Ti 0.5 μm and Au 0.17 μm are sequentially deposited and lift-off is performed. Thus, the light leakage prevention film 16 was formed.

次に、化合物半導体層側からダイシングソーを用いストリート部で切断し、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て、実施例の発光ダイオードを作製した。   Next, it cut | disconnected in the street part using the dicing saw from the compound semiconductor layer side, and was chipped. The crushing layer and dirt by dicing were removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide to produce the light emitting diode of the example.

上記のようにして作製した実施例の発光ダイオードチップを、マウント基板上に実装した発光ダイオードランプを100個組み立てた。この発光ダイオードランプは、マウントは、ダイボンダーで支持(マウント)し、p型オーミック電極とp電極端子とを金線でワイヤボンディングした後、一般的なエポキシ樹脂で封止して作製した。   100 light emitting diode lamps each having the light emitting diode chip of the example manufactured as described above mounted on a mount substrate were assembled. This light-emitting diode lamp was manufactured by supporting (mounting) a mount with a die bonder, wire-bonding a p-type ohmic electrode and a p-electrode terminal with a gold wire, and sealing with a general epoxy resin.

この発光ダイオード(発光ダイオードランプ)について、n型及びp型電極間に電流を流したところ、ピーク波長730nmとする赤外光が出射された。順方向に20ミリアンペア(mA)の電流を通流した際の順方向電圧(V)は1.8Vであった。順方向電流を20mAとした際の発光出力は1.7mWであった。また、応答速度(立ち上がり時間:Tr)は12nsecだった。 In this light emitting diode (light emitting diode lamp), when an electric current was passed between the n-type and p-type electrodes, infrared light having a peak wavelength of 730 nm was emitted. The forward voltage (V F ) when a current of 20 mA (mA) was passed in the forward direction was 1.8V. When the forward current was 20 mA, the light emission output was 1.7 mW. The response speed (rise time: Tr) was 12 nsec.

作製した100個の発光ダイオードランプのいずれについても、同程度の特性が得られ、保護膜が不連続な膜になった場合のリーク(短絡)や電極用金属膜が不連続な膜になった場合の通電不良が原因と思われる不良はなかった。   All of the 100 light-emitting diode lamps produced have the same characteristics, leak (short circuit) when the protective film becomes discontinuous, and the electrode metal film becomes discontinuous. There was no defect that was thought to be due to poor energization.

(比較例)
比較例の発光ダイオードは、従来技術である液相エピタキシャル法で形成した。GaAs基板にAl0.2Ga0.8As発光層とするダブルヘテロ構造の発光部を有する発光ダイオードに変更したものである。
(Comparative example)
The light emitting diode of the comparative example was formed by a liquid phase epitaxial method which is a conventional technique. This is a light emitting diode having a light emitting part of a double hetero structure having an Al 0.2 Ga 0.8 As light emitting layer on a GaAs substrate.

比較例の発光ダイオードの作製は、具体的には、n型の(100)面のGaAs単結晶基板に、Al0.7Ga0.3Asからなるn型の上部クラッド層を20μm、Al0.2Ga0.8Asからなるアンドープの発光層を2μm、Al0.7Ga0.3Asからなるp型の下部クラッド層を20μm、発光波長に対して透明なAl0.6Ga0.4Asからなるp型の厚膜層を120μmとなるように液相エピタキシャル方法によって作製した。このエピタキシャル成長後にGaAs基板を除去した。次に、n型AlGaAsの表面に直径100μmのn型オーミック電極を形成した。次に、p型AlGaAsの裏面に直径20μmのp型オーミック電極を80μm間隔に形成した。次に、ダイシングソーにより350μm間隔で切断した後、破砕層をエッチング除去して比較例の発光ダイオードチップを作製した。 Specifically, the light-emitting diode of the comparative example is manufactured by forming an n-type upper clad layer made of Al 0.7 Ga 0.3 As on an n-type (100) GaAs single crystal substrate with a thickness of 20 μm and Al 0. .2 Ga 0.8 As, an undoped light-emitting layer of 2 μm, a p-type lower cladding layer of Al 0.7 Ga 0.3 As, 20 μm, and Al 0.6 Ga 0. A p-type thick film layer made of 4 As was produced by a liquid phase epitaxial method so as to be 120 μm. After this epitaxial growth, the GaAs substrate was removed. Next, an n-type ohmic electrode having a diameter of 100 μm was formed on the surface of the n-type AlGaAs. Next, p-type ohmic electrodes having a diameter of 20 μm were formed on the back surface of the p-type AlGaAs at intervals of 80 μm. Next, after cutting at intervals of 350 μm with a dicing saw, the crushed layer was removed by etching to produce a comparative light-emitting diode chip.

n型及びp型オーミック電極間に電流を流したところ、ピーク波長を730nmとする赤外光が出射された。また、順方向に20ミリアンペア(mA)の電流を通流した際の順方向電圧(V)は、約1.9ボルト(V)となった。また、順方向電流を20mAとした際の発光出力は、5mWであった。また、応答速度(Tr)は15.6nsecであり、本発明の実施例に比べて遅かった。 When a current was passed between the n-type and p-type ohmic electrodes, infrared light having a peak wavelength of 730 nm was emitted. The forward voltage (V F ) when a current of 20 mA (mA) was passed in the forward direction was about 1.9 volts (V). The light emission output when the forward current was 20 mA was 5 mW. Further, the response speed (Tr) was 15.6 nsec, which was slower than the example of the present invention.

1 基板
2 下部DBR層(反射層)
3 活性層
4 上部DBR層
5 コンタクト層
6 支持構造部
6a 上面
6b 側面
6ba 傾斜部
7 メサ型構造部
7a 傾斜側面
7b 頂面
7ba 周縁領域
8、28 保護膜
8b、28b 通電窓
9、29 電極膜
9b、29b 光射出孔
10 第2の電極膜
11 下部クラッド層
12 下部ガイド層
13 発光層
14 上部ガイド層
15 上部クラッド層
16 光漏れ防止膜
20 化合物半導体層
21 ストリート
23 レジストパターン
24 光漏れ防止膜
40 電流拡散層
100、200、300、400 発光ダイオード
1 Substrate 2 Lower DBR layer (reflection layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Active layer 4 Upper DBR layer 5 Contact layer 6 Support structure part 6a Upper surface 6b Side surface 6ba Inclined part 7 Mesa structure part 7a Inclined side surface 7b Top surface 7ba Peripheral area | region 8, 28 Protective film 8b, 28b Current-carrying window 9, 29 Electrode film 9b, 29b Light exit hole 10 Second electrode film 11 Lower cladding layer 12 Lower guide layer 13 Light emitting layer 14 Upper guide layer 15 Upper cladding layer 16 Light leakage prevention film 20 Compound semiconductor layer 21 Street 23 Resist pattern 24 Light leakage prevention film 40 Current spreading layer 100, 200, 300, 400 Light emitting diode

本発明は、以下の手段を提供する。
(1)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
(2)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、前記支持構造部は少なくとも前記反射層の一部を含むものであって、その側面は、ウェットエッチングによって形成され、前記上面から前記基板側に少なくとも前記反射層を越える位置まで延在する傾斜部を含み、該傾斜部を含む水平方向の断面積が前記上面に向かって連続的に小さく形成されてなり、前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記側面のうち少なくとも傾斜部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
(3)前記反射層がDBR反射層であることを特徴とする(1)又は(2)のいずれかに記載の発光ダイオード。
(4)前記活性層の基板とは反対側に上部DBR反射層を備えることを特徴とする(3)に記載の発光ダイオード。
(5)前記傾斜部が二以上の傾斜部分からなり、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ前記上面に向かって連続的に小さく、前記上面に近い傾斜部分を含む水平方向の断面積の方が前記上面に遠い傾斜部分を含む水平方向の断面積よりも小さいことを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(6)前記第1の電極膜及び/又は前記保護膜上に光漏れ防止膜を備えたことを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(7)前記化合物半導体層が、前記電極膜に接触するコンタクト層を有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(8)前記メサ型構造部が前記活性層のすべてと、前記反射層の一部または全部を含むことを特徴とする(1)〜(7)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(9)前記メサ型構造部は平面視して矩形であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(10)前記メサ型構造部の各傾斜側面は前記基板のオリエンテーションフラットに対してオフセットして形成されていることを特徴とする(9)に記載の発光ダイオード。
(11)前記メサ型構造部の高さが3〜7μmであって、平面視した前記傾斜側面の幅が0.5〜7μmであることを特徴とする(1)〜(10)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(12)前記光出射孔は平面視して円形又は楕円であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(13)前記光出射孔の径が50〜150μmであることを特徴とする(12)に記載の発光ダイオード。
(14)前記第1の電極膜の前記上面上の部分にボンディングワイヤを有することを特徴とする(1)〜(13)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(15)前記活性層に含まれる発光層が多重量子井戸からなることを特徴とする(1)〜(14)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(16)前記活性層に含まれる発光層が((AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)、(AlX2Ga1−X2)As(0≦X2≦1)、(InX3Ga1−X3)As(0≦X3≦1))のいずれかからなることを特徴とする(1)〜(15)のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
(17)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、前記化合物半導体層をウェットエッチングして、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と該メサ型構造部の周囲に配置する上面とを形成する工程と、前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
(18)基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、前記化合物半導体層に第1のウェットエッチングを行って、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と、該メサ型構造部の周囲に配置する、支持構造部の上面とを形成する工程と、個片化用切断ラインに沿って第2のウェットエッチングを行って、支持構造部の側面の傾斜部を形成する工程と、前記傾斜部と前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に該光射出孔を囲繞するように配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
(19)前記第1及び第2のウェットエッチングを、リン酸/過酸化水素水混合液、アンモニア/過酸化水素水混合液、ブロムメタノール混合液、ヨウ化カリウム/アンモニアの群から選択される少なくとも1種以上を用いて行うことを特徴とする(17)又は(18)のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。
The present invention provides the following means.
(1) A light-emitting diode that includes a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emits light to the outside from a light emission hole, the support structure having an upper surface and side surfaces, and the support structure And a mesa structure having an inclined side surface and a top surface. The mesa structure includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching. And the cross-sectional area in the horizontal direction is continuously reduced toward the top surface, and each of the support structure portion and the mesa structure portion is at least partially formed by a protective film and a first electrode film. The protective film covers at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and in plan view. Said lap An energization window is provided inside the region and around the light emission hole to expose a part of the surface of the compound semiconductor layer, and the first electrode film is exposed from the energization window. A continuous film formed to be in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer, cover at least part of the protective film formed on the upper surface, and have a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion A light emitting diode comprising a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emitting hole in plan view.
(2) A light-emitting diode which includes a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emits light to the outside from a light emission hole, the support structure having an upper surface and side surfaces, and the support structure A mesa structure having an inclined side surface and a top surface, the support structure portion including at least a part of the reflective layer, and the side surface is formed by wet etching, An inclined portion extending from the upper surface to the substrate side to a position exceeding at least the reflective layer, and a horizontal cross-sectional area including the inclined portion is continuously reduced toward the upper surface; The mold structure part includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching, and a horizontal cross-sectional area continuously decreases toward the top surface. Each of the support structure section and the mesa structure section is covered with a protective film and a first electrode film in order, and the protective film includes at least a part of the upper surface; Covers at least the inclined portion of the side surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and is inside the peripheral region in plan view, and An energization window is disposed around the light emission hole to expose a part of the surface of the compound semiconductor layer, and the first electrode film is formed on the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energization window. It is a continuous film that is in direct contact, covers at least a part of the protective film formed on the upper surface, and has a light emission hole on the top surface of the mesa structure. On the opposite side of the layer, With a second electrode film in the range overlapping the light emission hole, light emitting diodes, characterized in that.
(3) The light-emitting diode according to any one of (1) and (2), wherein the reflective layer is a DBR reflective layer.
(4) The light-emitting diode according to (3), further comprising an upper DBR reflective layer on the side opposite to the substrate of the active layer.
(5) The inclined portion is composed of two or more inclined portions, and the horizontal cross-sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface, and the horizontal cross-sectional area including the inclined portion close to the upper surface. The light emitting diode according to any one of (1) to (4), wherein is smaller than a horizontal cross-sectional area including an inclined portion far from the upper surface .
(6) The light-emitting diode according to any one of (1) to (5), wherein a light leakage prevention film is provided on the first electrode film and / or the protective film.
(7) The light-emitting diode according to any one of (1) to (6), wherein the compound semiconductor layer has a contact layer in contact with the electrode film.
(8) The light-emitting diode according to any one of (1) to (7), wherein the mesa structure portion includes all of the active layer and part or all of the reflective layer.
(9) The light-emitting diode according to any one of (1) to (8), wherein the mesa structure portion is rectangular in plan view.
(10) The light-emitting diode according to (9), wherein each inclined side surface of the mesa structure portion is formed to be offset with respect to the orientation flat of the substrate.
(11) The height of the mesa structure portion is 3 to 7 μm, and the width of the inclined side surface in plan view is 0.5 to 7 μm. Any one of (1) to (10) The light emitting diode according to one item.
(12) The light emitting diode according to any one of (1) to (11), wherein the light emitting hole is circular or elliptical in plan view.
(13) The light emitting diode according to (12), wherein the diameter of the light emitting hole is 50 to 150 μm.
(14) The light-emitting diode according to any one of (1) to (13), wherein a bonding wire is provided in a portion on the upper surface of the first electrode film.
(15) The light emitting diode according to any one of (1) to (14), wherein the light emitting layer included in the active layer is formed of a multiple quantum well.
(16) light-emitting layer included in the active layer ((Al X1 Ga 1-X1 ) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1,0 <Y1 ≦ 1), (Al X2 Ga 1-X2) As (0 ≦ X2 ≦ 1), (In X3 Ga 1-X3 ) As (0 ≦ X3 ≦ 1)), according to any one of (1) to (15), Light emitting diode.
(17) A method of manufacturing a light emitting diode, comprising a reflective semiconductor and a compound semiconductor layer including an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside through a light emitting hole, wherein the reflective layer and the active layer are provided on the substrate. A step of forming a compound semiconductor layer, a step of forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view, A step of wet-etching the compound semiconductor layer to form a mesa structure having a horizontal cross-sectional area continuously reduced toward the top surface and an upper surface disposed around the mesa structure; And covering at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure, and inside the peripheral region in plan view. And arranged around the light exit hole. Forming a protective film having a current-carrying window exposing a part of the surface of the compound semiconductor layer; and a protection formed on the upper surface while directly contacting the surface of the compound semiconductor layer exposed from the current-carrying window Forming a first electrode film that is a continuous film that covers at least part of the film and has a light emission hole on the top surface of the mesa structure. Manufacturing method of light emitting diode.
(18) A method for manufacturing a light-emitting diode, comprising a reflective layer and a compound semiconductor layer including an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside through a light emitting hole, wherein the reflective layer and the active layer are disposed on the substrate. A step of forming a compound semiconductor layer, a step of forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view, First wet etching is performed on the compound semiconductor layer, and a mesa structure portion in which a horizontal cross-sectional area is continuously reduced toward the top surface and the support is disposed around the mesa structure portion. Forming a top surface of the structure portion, performing a second wet etching along the cutting line for singulation to form a slope portion on a side surface of the support structure portion, and forming the slope portion and the top surface At least a portion and the inclination of the mesa structure Covering at least the surface and the peripheral region of the top surface of the mesa structure, and surrounding the light emission hole inside the peripheral region in plan view and around the light emission hole A step of forming a protective film having a current-carrying window that exposes a part of the surface of the compound semiconductor layer; directly contacting a surface of the compound semiconductor layer exposed from the current-carrying window; and Forming a first electrode film that covers at least a part of the formed protective film and is a continuous film formed so as to have a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion. A method for producing a light-emitting diode characterized by the above.
(19) The first and second wet etching are at least selected from the group consisting of a phosphoric acid / hydrogen peroxide mixture, an ammonia / hydrogen peroxide mixture, a bromomethanol mixture, and potassium iodide / ammonia. The method for producing a light-emitting diode according to any one of (17) and (18), which is performed using one or more kinds.

本発明の発光ダイオードによれば、傾斜部が二以上の傾斜部分からなり、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ上面に向かって連続的に小さく、上面に近い傾斜部分を含む水平方向の断面積の方が上面に遠い傾斜部分を含む水平方向の断面積よりも小さい構成を採用することにより、垂直側面の場合に比べて側面に保護膜及びその上の電極膜を形成しやすいために均一な膜厚で連続な膜が形成されるため、不連続な膜に起因したリークや通電不良がなく、安定で高輝度の発光が担保されている。 According to the light emitting diode of the present invention, the inclined portion is composed of two or more inclined portions, the horizontal cross-sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface, and the horizontal direction including the inclined portion close to the upper surface. By adopting a configuration in which the cross-sectional area is smaller than the horizontal cross-sectional area including the inclined portion far from the upper surface, it is easier to form the protective film and the electrode film thereon on the side surface than in the case of the vertical side surface. Since a continuous film with a uniform film thickness is formed, there is no leakage or poor conduction due to the discontinuous film, and stable and high luminance light emission is ensured.

メサ型構造部7は、支持構造部6の上面6aに対して上方に突出した構造であり、傾斜側面7aと頂面7bとを有する。図1で示した例の場合、傾斜側面7aは、活性層3の全層、上部DBR反射層4及びコンタクト層5の傾斜断面からなり、傾斜側面7aの上に、保護膜8、第1の電極膜(おもて面電極層)9、光漏れ防止膜16が順に設けられている。頂面7bは、コンタクト層5の表面からなり、頂面7bの上に、保護膜8(符号8ba及び符号8dの部分)と、第1の電極膜9(符号9ba、9bb及び9dの部分)とが設けられている。
Mesa structure portion 7 has a structure that protrudes upward relative to the upper surface 6a of the support structure 6, and a tilted side surface 7a and the top surface 7b. In the case of the example shown in FIG. 1, the inclined side surface 7 a is composed of the entire active layer 3, the upper DBR reflective layer 4, and the contact layer 5 , and the protective film 8 and the first layer are formed on the inclined side surface 7 a. An electrode film (front surface electrode layer) 9 and a light leakage prevention film 16 are provided in this order. The top surface 7b is made of the surface of the contact layer 5. On the top surface 7b, a protective film 8 (parts 8ba and 8d) and a first electrode film 9 (parts 9ba, 9bb and 9d) are formed. And are provided.

Claims (19)

基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、
上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、
前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、
前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、
前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、
前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、
前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
A light emitting diode comprising a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside from a light emitting hole,
A support structure portion having an upper surface and a side surface, and a mesa structure portion disposed on the support structure portion and having an inclined side surface and a top surface;
The mesa structure portion includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching, and a horizontal sectional area is continuously reduced toward the top surface. And
Each of the support structure portion and the mesa structure portion is at least partially covered with a protective film and a first electrode film in order,
The protective film covers at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and is located inside the peripheral region in plan view. And having a current-carrying window that is disposed around the light emission hole and exposes a part of the surface of the compound semiconductor layer,
The first electrode film is in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energization window and covers at least a part of the protective film formed on the upper surface, and the top surface of the mesa structure portion It is a continuous film formed so as to have a light emission hole on the top,
A light emitting diode comprising a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emitting hole in plan view.
基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードであって、
上面及び側面を有する支持構造部と、該支持構造部上に配置し、傾斜側面及び頂面を有するメサ型構造部とからなり、
前記支持構造部は少なくとも前記反射層の一部を含むものであって、その側面は、ウェットエッチングによって形成され、前記上面から前記基板側に少なくとも前記反射層を越える位置まで延在する傾斜部を含み、該傾斜部を含む水平方向の断面積が前記上面に向かって連続的に小さく形成されてなり、
前記メサ型構造部は少なくとも前記活性層の一部を含むものであって、前記傾斜側面はウェットエッチングによって形成されてなると共に前記頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなり、
前記支持構造部及び前記メサ型構造部はそれぞれ、少なくとも一部は保護膜、第1の電極膜によって順に覆われてなり、
前記保護膜は、前記上面の少なくとも一部と、前記側面のうち少なくとも傾斜部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有し、
前記第1の電極膜は、前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜であり、
前記基板の反射層とは反対側に、平面視して前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード。
A light emitting diode comprising a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside from a light emitting hole,
A support structure portion having an upper surface and a side surface, and a mesa structure portion disposed on the support structure portion and having an inclined side surface and a top surface;
The support structure portion includes at least a part of the reflective layer, and a side surface of the support structure portion is formed by wet etching, and an inclined portion that extends from the upper surface to the substrate side at least beyond the reflective layer. A horizontal cross-sectional area including the inclined portion is formed continuously small toward the upper surface,
The mesa structure portion includes at least a part of the active layer, and the inclined side surface is formed by wet etching, and a horizontal sectional area is continuously reduced toward the top surface. And
Each of the support structure part and the mesa structure part is covered with a protective film and a first electrode film in order,
The protective film covers at least a part of the upper surface, at least an inclined portion of the side surfaces, the inclined side surface of the mesa structure portion, and a peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, An energization window that is disposed on the inner side of the peripheral region and around the light emission hole in plan view and exposes part of the surface of the compound semiconductor layer;
The first electrode film is in direct contact with the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energization window and covers at least a part of the protective film formed on the upper surface, and the top surface of the mesa structure portion It is a continuous film formed so as to have a light emission hole on the top,
A light emitting diode comprising a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emitting hole in plan view.
前記反射層がDBR反射層であることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 1, wherein the reflective layer is a DBR reflective layer. 前記活性層の基板とは反対側に上部DBR反射層を備えることを特徴とする請求項3に記載の発光ダイオード。 The light emitting diode according to claim 3, further comprising an upper DBR reflective layer on a side opposite to the substrate of the active layer. 前記傾斜部が二以上の傾斜部分からなり、各傾斜部分を含む水平方向の断面積はそれぞれ前記上面に向かって連続的に小さく、前記上面に近い傾斜部分を含む水平方向の断面積ほど大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The inclined portion is composed of two or more inclined portions, and the horizontal sectional area including each inclined portion is continuously small toward the upper surface, and the horizontal sectional area including the inclined portion close to the upper surface is larger. The light emitting diode according to claim 1, wherein 前記第1の電極膜及び/又は前記保護膜上に光漏れ防止膜を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光ダイオード。 The light emitting diode according to claim 1, further comprising a light leakage prevention film on the first electrode film and / or the protective film. 前記化合物半導体層が、前記第1の電極膜に接触するコンタクト層を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer has a contact layer in contact with the first electrode film. 前記メサ型構造部が前記活性層のすべてと、前記反射層の一部または全部を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light-emitting diode according to claim 1, wherein the mesa structure includes all of the active layer and a part or all of the reflective layer. 前記メサ型構造部は平面視して矩形であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to any one of claims 1 to 8, wherein the mesa structure portion is rectangular in plan view. 前記メサ型構造部の各傾斜側面は前記基板のオリエンテーションフラットに対してオフセットして形成されていることを特徴とする請求項9に記載の発光ダイオード。   10. The light emitting diode according to claim 9, wherein each inclined side surface of the mesa structure portion is formed to be offset with respect to an orientation flat of the substrate. 前記メサ型構造部の高さが3〜7μmであって、平面視した前記傾斜側面の幅が0.5〜7μmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   11. The height of the mesa structure portion is 3 to 7 μm, and the width of the inclined side surface in a plan view is 0.5 to 7 μm. Light emitting diode. 前記光出射孔は平面視して円形又は楕円であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to any one of claims 1 to 11, wherein the light emitting hole is circular or elliptical in plan view. 前記光出射孔の径が50〜150μmであることを特徴とする請求項12に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 12, wherein the diameter of the light emitting hole is 50 to 150 μm. 前記第1の電極膜の前記上面上の部分にボンディングワイヤを有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 1, further comprising a bonding wire in a portion on the upper surface of the first electrode film. 前記活性層に含まれる発光層が多重量子井戸からなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 1, wherein the light emitting layer included in the active layer is formed of a multiple quantum well. 前記活性層に含まれる発光層が((AlX1Ga1−X1Y1In1−Y1P(0≦X1≦1,0<Y1≦1)、(AlX2Ga1−X2)As(0≦X2≦1)、(InX3Ga1−X3)As(0≦X3≦1))のいずれかからなることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の発光ダイオード。 The light emitting layer included in the active layer includes ((Al X1 Ga 1-X1 ) Y1 In 1-Y1 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Y1 ≦ 1), (Al X2 Ga 1-X2 ) As (0 ≦ The light emitting diode according to any one of claims 1 to 15, wherein the light emitting diode is any one of X2≤1) and ( InX3Ga1 -X3 ) As ( 0≤X3≤1 ). 基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、
基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、
前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、
前記化合物半導体層をウェットエッチングして、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と該メサ型構造部の周囲に配置する上面とを形成する工程と、
前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、
前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
A method for manufacturing a light emitting diode comprising a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside from a light emitting hole,
Forming a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer on a substrate;
Forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view;
A step of wet-etching the compound semiconductor layer to form a mesa structure portion having a horizontal cross-sectional area continuously reduced toward the top surface and an upper surface disposed around the mesa structure portion; When,
Covering at least a part of the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure, and being inside the peripheral region in plan view; Forming a protective film having a current-carrying window that is disposed around the light emission hole and exposes part of the surface of the compound semiconductor layer;
Directly contacting the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energizing window, covering at least part of the protective film formed on the upper surface, and having a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion Forming a first electrode film that is a continuous film formed in
A method for producing a light emitting diode, comprising:
基板上に反射層と活性層を順に含む化合物半導体層とを備え、光射出孔から光を外部に射出する発光ダイオードの製造方法であって、
基板上に、反射層と活性層を含む化合物半導体層とを形成する工程と、
前記基板の反射層とは反対側に、平面視して形成予定の前記光射出孔に重なる範囲内に第2の電極膜を形成する工程と、
前記化合物半導体層に第1のウェットエッチングを行って、頂面に向かって水平方向の断面積が連続的に小さく形成されてなるメサ型構造部と、該メサ型構造部の周囲に配置する、支持構造部の上面とを形成する工程と、
個片化用切断ラインに沿って第2のウェットエッチングを行って、支持構造部の側面の傾斜部を形成する工程と、
前記傾斜部と前記上面の少なくとも一部と、前記メサ型構造部の前記傾斜側面と、前記メサ型構造部の前記頂面の周縁領域とを少なくとも覆うとともに、平面視して前記周縁領域の内側であってかつ前記光射出孔の周囲に該光射出孔を囲繞するように配置して、前記化合物半導体層の表面の一部を露出する通電窓を有する保護膜を形成する工程と、
前記通電窓から露出された化合物半導体層の表面に直接接触すると共に、前記上面上に形成された保護膜の一部を少なくとも覆い、前記メサ型構造部の頂面上に光射出孔を有するように形成された連続膜である第1の電極膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
A method for manufacturing a light emitting diode comprising a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer in order on a substrate, and emitting light to the outside from a light emitting hole,
Forming a compound semiconductor layer including a reflective layer and an active layer on a substrate;
Forming a second electrode film on a side opposite to the reflective layer of the substrate in a range overlapping the light emission hole to be formed in plan view;
The first wet etching is performed on the compound semiconductor layer, and the mesa structure portion in which the horizontal cross-sectional area is continuously reduced toward the top surface is disposed around the mesa structure portion. Forming a top surface of the support structure;
Performing a second wet etching along the cutting line for singulation to form an inclined portion of the side surface of the support structure; and
At least a part of the inclined portion and the upper surface, the inclined side surface of the mesa structure portion, and the peripheral region of the top surface of the mesa structure portion, and at least an inner side of the peripheral region in plan view And forming a protective film having an energization window that exposes a part of the surface of the compound semiconductor layer by arranging the light emission hole so as to surround the light emission hole, and
Directly contacting the surface of the compound semiconductor layer exposed from the energizing window, covering at least part of the protective film formed on the upper surface, and having a light emission hole on the top surface of the mesa structure portion Forming a first electrode film that is a continuous film formed in
A method for producing a light emitting diode, comprising:
前記第1及び第2のウェットエッチングを、リン酸/過酸化水素水混合液、アンモニア/過酸化水素水混合液、ブロムメタノール混合液、ヨウ化カリウム/アンモニアの群から選択される少なくとも1種以上を用いて行うことを特徴とする請求項17又は18のいずれかに記載の発光ダイオードの製造方法。   The first and second wet etching is performed by at least one selected from the group consisting of a phosphoric acid / hydrogen peroxide mixture, an ammonia / hydrogen peroxide mixture, a bromomethanol mixture, and potassium iodide / ammonia. The method for producing a light-emitting diode according to claim 17, wherein the method is performed using
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