JP2018148074A - Light-emitting element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
AR(拡張現実)、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)においては、長辺が1〜2cm□程度の超小型ディスプレイが必須であり、かつ、明度が高いディスプレイが必要である。 In AR (Augmented Reality) and HMD (Head Mounted Display), an ultra-compact display having a long side of about 1 to 2 cm □ is essential and a display with high brightness is required.
長辺が1〜2cm□程度でフルHD規格のディスプレイを作製する場合、1920×1080ピクセルの画素が必要であるため、1ピクセルのサイズは5.2μm〜10.4μm□程度のピッチで実現する必要がある。 When a full HD standard display with a long side of about 1 to 2 cm □ is required, a pixel of 1920 × 1080 pixels is required, so the size of one pixel is realized with a pitch of about 5.2 μm to 10.4 μm □. There is a need.
このような超小型発光体では、1素子の単位面積あたりにおいて高い輝度が必要であり、特許文献1のようなLCDや特許文献2のような有機ELディスプレイよりも自発光型の発光素子が理想的である。
In such an ultra-small light emitter, high luminance is required per unit area of one element, and a self-luminous light-emitting element is more ideal than an LCD such as
また、高いプロセス精度も要求されるため、半導体プロセスに適用できる材料を選択することが適切である。 In addition, since high process accuracy is required, it is appropriate to select a material applicable to the semiconductor process.
上記のようなピクセルサイズのモノクロディスプレイは、CEA−LETI(フランス国)が技術を開示しているように、半導体プロセスを適用可能なウェーハを使用すれば、実現可能である。 The monochrome display with the pixel size as described above can be realized by using a wafer to which a semiconductor process can be applied, as disclosed in CEA-LETI (France).
しかし、CEA−LETIに開示された技術は単色のものであり、多色化された技術の提案はない。なぜなら、青〜緑色の発光を実現するInGaN系エピタキシャルウェーハと黄〜赤色発光を実現するAlGaInP系材料では、ウェーハを形成する最適温度帯(InGaN系では800〜1000℃、AlGaInP系では500〜700℃)及び基板(InGaN系ではサファイア基板、AlGaInP系ではGaAs基板)が異なり、1ウェーハ上に同時にエピタキシャル成長等の手法で形成することが極めて困難だからである。 However, the technology disclosed in CEA-LETI is monochromatic, and there is no proposal for a multicolor technology. This is because, in an InGaN-based epitaxial wafer that realizes blue-green light emission and an AlGaInP-based material that realizes yellow-red light emission, the optimum temperature range for forming the wafer (800-1000 ° C. for InGaN system, 500-700 ° C. for AlGaInP system) ) And a substrate (a sapphire substrate in an InGaN system, and a GaAs substrate in an AlGaInP system) are very difficult to form simultaneously on a wafer by a technique such as epitaxial growth.
非常に小さい発光素子をダイス化し、駆動基板に移載することで、ディスプレイを実現することは技術的に可能であるが、1920×1080ピクセルのディスプレイにおいて例えば2色発光を実現させようとした場合、0.2秒/個のタクトで移載したとして、約240日の製造時間を要し、現実的ではない。 Although it is technically possible to realize a display by dicing a very small light emitting element and transferring it to a driving substrate, for example, when trying to realize two-color light emission in a 1920 × 1080 pixel display If it is transferred at a rate of 0.2 seconds / piece, it takes about 240 days of production time, which is not realistic.
狭ピッチ(小サイズ)の発光素子アレイを高密度に実現するためには、1ウェーハ上に異なる発光波長の機能を有するウェーハを実現し、半導体プロセスによって狭ピッチの素子アレイを作製し、ディスプレイを実現することが望ましい。 In order to realize a light emitting element array with a narrow pitch (small size) with high density, a wafer having a function of different emission wavelengths on one wafer is realized, a device array with a narrow pitch is manufactured by a semiconductor process, and a display is formed. It is desirable to realize.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成され、狭ピッチの発光素子アレイに好適な発光素子及びこのような発光素子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 problems, and a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light-emitting element, and a light-emitting element suitable for a light-emitting element array having a narrow pitch and the manufacture of such a light-emitting element. It aims to provide a method.
上記課題を達成するために、本発明では、窓層兼支持基板と、前記窓層兼支持基板上に設けられた発光波長の異なる複数の発光部を備えた発光素子であって、前記複数の発光部は、いずれも、第二導電型の第二半導体層、活性層、及び第一導電型の第一半導体層とがこの順に形成された構造を有し、前記第一半導体層又は前記第二半導体層と前記活性層とが除去された除去部と、前記除去部以外の非除去部とを有し、さらに、前記非除去部に設けられた第一オーミック電極と、前記除去部に設けられた第二オーミック電極とを有するものである発光素子を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a light emitting device comprising a window layer / support substrate and a plurality of light emitting portions having different emission wavelengths provided on the window layer / support substrate, Each of the light emitting portions has a structure in which a second conductive type second semiconductor layer, an active layer, and a first conductive type first semiconductor layer are formed in this order, and the first semiconductor layer or the first conductive layer A removed portion from which the two semiconductor layers and the active layer have been removed; a non-removed portion other than the removed portion; and a first ohmic electrode provided in the non-removed portion; and provided in the removed portion There is provided a light emitting device having the second ohmic electrode formed.
このような発光素子であれば、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成され、狭ピッチの発光素子アレイに好適な発光素子となる。 With such a light emitting element, a plurality of light emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light emitting element, and the light emitting element is suitable for a light emitting element array with a narrow pitch.
また、前記複数の発光部のうち一つの発光部は、前記窓層兼支持基板上に直接形成されたエピタキシャル層からなるものであり、他の発光部は、前記エピタキシャル層の上に接合されたものであることが好ましい。 In addition, one of the plurality of light emitting units is composed of an epitaxial layer directly formed on the window layer / supporting substrate, and the other light emitting unit is bonded onto the epitaxial layer. It is preferable.
このような発光素子であれば、複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができるものとなる。 With such a light emitting element, light having a plurality of wavelengths can be emitted to the outside while maintaining high luminance without causing interference with each other.
また、前記窓層兼支持基板上に直接形成されたエピタキシャル層と前記エピタキシャル層の上に接合された発光部の間に、ベンゾシクロブテン膜又はSiO2膜を有するものであることが好ましい。 Further, between the light emitting portion joined onto the epitaxial layer and the window layer and the support epitaxial layer formed directly on the substrate, it is preferable that the have a benzocyclobutene film or SiO 2 film.
このような発光素子であれば、窓層兼支持基板上に直接形成されたエピタキシャル層とエピタキシャル層の上に接合された発光部との接合がより機械的に強固なものとなる。 With such a light emitting element, the junction between the epitaxial layer directly formed on the window layer / supporting substrate and the light emitting portion joined on the epitaxial layer becomes mechanically stronger.
また、前記複数の発光部は、青緑系のInGaN系材料からなる発光部と、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を含むものとすることができる。 The plurality of light emitting portions may include a light emitting portion made of a blue-green InGaN-based material and a light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP-based material.
このように、本発明の発光素子であれば、例えば青緑系と赤黄系などの発光波長の異なる複数の発光部を備えた発光素子とすることができる。 Thus, if it is a light emitting element of this invention, it can be set as the light emitting element provided with the several light emission part from which light emission wavelengths differ, such as a blue-green type and a red yellow type, for example.
また、本発明では、発光素子を製造する方法であって、第一の基板上に第一の波長の光を発光させるエピタキシャル層を成長させた第一のエピタキシャル基板と、第二の基板上に第二の波長の光を発光させるエピタキシャル層を成長させた第二のエピタキシャル基板とを準備する工程と、前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせる工程と、該貼り合わせたエピタキシャル基板から、前記第一の基板又は前記第二の基板を除去する工程と、を有する発光素子の製造方法を提供する。 According to the present invention, there is also provided a method for manufacturing a light-emitting element, comprising: a first epitaxial substrate on which an epitaxial layer that emits light of a first wavelength is grown on a first substrate; and a second substrate. A step of preparing a second epitaxial substrate on which an epitaxial layer that emits light of the second wavelength is grown is bonded to the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate. There is provided a method for manufacturing a light-emitting element, which includes a step and a step of removing the first substrate or the second substrate from the bonded epitaxial substrate.
このような製造方法であれば、2種類以上の発光波長の発光部を別々に形成してから接合するため、各々を最適な結晶成長条件で成長することができ、各々の発光波長に対して高効率の発光層(発光素子領域)を得ることができる。従って、発光波長の異なる複数の発光部を備え、かつ複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができる発光素子を容易に製造することができる。 With such a manufacturing method, since light emitting portions having two or more types of light emission wavelengths are separately formed and then joined, each can be grown under optimum crystal growth conditions. A highly efficient light emitting layer (light emitting element region) can be obtained. Accordingly, it is possible to easily manufacture a light emitting element that includes a plurality of light emitting units having different emission wavelengths and can emit light to the outside while maintaining high luminance without causing light of a plurality of wavelengths to interfere with each other.
また、前記第一の波長の光を発光させるエピタキシャル層を、InGaN系材料とし、前記第二の波長の光を発光させるエピタキシャル層を、AlGaInP系材料とすることができる。 The epitaxial layer that emits light of the first wavelength can be an InGaN-based material, and the epitaxial layer that emits light of the second wavelength can be an AlGaInP-based material.
このように、本発明の製造方法であれば、例えば青緑系と赤黄系などの発光波長の異なる複数の発光部を備えた発光素子を容易に製造することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the present invention, a light-emitting element including a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths such as blue-green and red-yellow can be easily manufactured.
また、前記第一の波長の光を発光させるエピタキシャル層及び前記第二の波長の光を発光させるエピタキシャル層として、第二導電型の第二半導体層、活性層、及び第一導電型の第一半導体層とがこの順に形成された構造を有するエピタキシャル層を形成することが好ましい。 The second conductive type second semiconductor layer, the active layer, and the first conductive type first epitaxial layer that emits light of the first wavelength and the epitaxial layer that emits light of the second wavelength It is preferable to form an epitaxial layer having a structure in which the semiconductor layers are formed in this order.
このように、本発明の製造方法であれば、ダブルヘテロ構造の発光部を形成する方法に好適である。 Thus, the manufacturing method of the present invention is suitable for a method of forming a light emitting part having a double hetero structure.
また、前記第一の基板又は前記第二の基板を除去する工程の後、前記第一の波長の光を発光させるエピタキシャル層及び前記第二の波長の光を発光させるエピタキシャル層のそれぞれにおいて、前記第一半導体層又は前記第二半導体層と前記活性層とを除去した除去部と前記除去部以外の非除去部とを形成し、前記非除去部に第一オーミック電極を設け、前記除去部に第二オーミック電極を設ける工程を有することが好ましい。 In each of the epitaxial layer that emits light of the first wavelength and the epitaxial layer that emits light of the second wavelength after the step of removing the first substrate or the second substrate, A removed portion from which the first semiconductor layer or the second semiconductor layer and the active layer are removed and a non-removed portion other than the removed portion are formed, a first ohmic electrode is provided in the non-removed portion, and the removed portion is provided. It is preferable to have the process of providing a 2nd ohmic electrode.
本発明の製造方法であれば、このような工程によって、発光部にオーミック電極を設けることができる。 If it is the manufacturing method of this invention, an ohmic electrode can be provided in a light emission part by such a process.
また、前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせる工程の前に、前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層及び前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層の少なくとも一方の上にベンゾシクロブテン膜を形成し、その後、該ベンゾシクロブテン膜を介して前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせることが好ましい。 Further, before the step of bonding the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate, the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate are bonded. Preferably, a benzocyclobutene film is formed on at least one, and then the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate are bonded together via the benzocyclobutene film.
また、前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせる工程の前に、前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層及び前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層の少なくとも一方の上にSiO2膜を形成し、その後、該SiO2膜を介して前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせることが好ましい。 Further, before the step of bonding the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate, the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate are bonded. Preferably, an SiO 2 film is formed on at least one of the layers, and then the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate are bonded together via the SiO 2 film.
このようにベンゾシクロブテン膜やSiO2膜を介して第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせることで、エピタキシャル層同士の接合をより機械的に強固なものとすることができる。 By bonding the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate through the benzocyclobutene film or the SiO 2 film in this way, the bonding between the epitaxial layers is more mechanically strong. Can be.
以上のように、本発明の発光素子であれば、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成されることで、例えば、青〜緑色系と黄〜赤色系の2色以上の表示が可能であり、かつ、複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができる発光素子となる。従って、本発明の発光素子であれば、狭ピッチの発光素子アレイに特に好適なものとなる。また、本発明の発光素子の製造方法であれば、2種類の発光波長の発光部を別々に形成してから接合するため、各々を最適な結晶成長条件で成長することができ、各々の発光波長に対して高効率の発光層(発光素子領域)を得ることができる。従って、発光波長の異なる複数の発光部を備え、かつ複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができる狭ピッチの発光素子アレイに好適な発光素子を容易に製造することができる。 As described above, in the light-emitting element of the present invention, a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light-emitting element, for example, two or more colors of blue to green and yellow to red A light-emitting element that can display and can emit light to the outside while maintaining high luminance without interfering light of a plurality of wavelengths with each other. Therefore, the light emitting device of the present invention is particularly suitable for a light emitting device array with a narrow pitch. Further, according to the method for manufacturing a light emitting element of the present invention, since light emitting portions having two types of light emission wavelengths are separately formed and then joined, each can be grown under optimum crystal growth conditions. A light-emitting layer (light-emitting element region) that is highly efficient with respect to the wavelength can be obtained. Accordingly, a light-emitting element suitable for a light-emitting element array having a narrow pitch and having a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths and capable of radiating to the outside while maintaining high luminance without causing light of a plurality of wavelengths to interfere with each other Can be easily manufactured.
上述のように、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成され、狭ピッチの発光素子アレイに好適な発光素子及びこのような発光素子の製造方法の開発が求められていた。 As described above, a plurality of light emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light emitting element, and there has been a demand for development of a light emitting element suitable for a light emitting element array with a narrow pitch and a method for manufacturing such a light emitting element.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、2種類の発光波長の発光部を別々に形成してから接合する方法であれば、各々を最適な結晶成長条件で成長することができるため、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成された発光素子を容易に製造できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventors can grow each of them under optimum crystal growth conditions as long as the light-emitting portions having two types of emission wavelengths are separately formed and then joined. Therefore, it was found that a light-emitting element in which a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light-emitting element can be easily manufactured, and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、窓層兼支持基板と、前記窓層兼支持基板上に設けられた発光波長の異なる複数の発光部を備えた発光素子であって、前記複数の発光部は、いずれも、第二導電型の第二半導体層、活性層、及び第一導電型の第一半導体層とがこの順に形成された構造を有し、前記第一半導体層又は前記第二半導体層と前記活性層とが除去された除去部と、前記除去部以外の非除去部とを有し、さらに、前記非除去部に設けられた第一オーミック電極と、前記除去部に設けられた第二オーミック電極とを有するものである発光素子である。 That is, the present invention is a light emitting device comprising a window layer / support substrate and a plurality of light emitting portions with different emission wavelengths provided on the window layer / support substrate, wherein the plurality of light emitting portions are all The second conductivity type second semiconductor layer, the active layer, and the first conductivity type first semiconductor layer have a structure formed in this order, and the first semiconductor layer or the second semiconductor layer and the active A first ohmic electrode provided on the non-removable portion, and a second ohmic electrode provided on the removed portion. It is a light emitting element which has these.
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the present invention is explained in detail, referring to drawings, the present invention is not limited to these.
(第一の実施形態)
本発明の発光素子の第一の実施形態について、図1(h)を参照して説明する。図1(h)に示すように、本発明の第一の実施形態における発光素子12は、窓層兼支持基板であるサファイア基板155と、サファイア基板155上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(First embodiment)
A first embodiment of a light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1 (h), the
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)151、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層152、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)153とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層153と活性層152とが除去された除去部170と、除去部170以外の非除去部160とを有し、さらに、非除去部160に設けられ、P型クラッド層153と接している第三電極(第一オーミック電極)161と、除去部170に設けられ、N型クラッド層151と接している第四電極(第二オーミック電極)171とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 151 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 153 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) are formed in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)103、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層102、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)101とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層101と活性層102とが除去された除去部120と、除去部120以外の非除去部110とを有し、さらに、非除去部110に設けられ、N型クラッド層101と接している第一電極(第一オーミック電極)111と、除去部120に設けられ、P型クラッド層103と接している第二電極(第二オーミック電極)121とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層の上に接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 103,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層115で被覆されており、第一電極111、第二電極121、第三電極161、第四電極171の上には、バンプ140が形成されている。
Both of the two light emitting portions are covered with an insulating
次に、本発明の第一の実施形態における発光素子の製造方法について、図1(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図1(a)に示すように、サファイア基板155上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)151、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層152、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)153を順次積層することで、青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ150を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Next, the manufacturing method of the light emitting element in 1st embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.1 (a)-(h). First, as shown in FIG. 1 (a), an N type made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図1(b)に示すように、GaAs基板105上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)101、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層102、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)103を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ100を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Further, as shown in FIG. 1B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、図1(c)に示すように、InGaN系エピタキシャルウェーハ150とAlGaInP系エピタキシャルウェーハ100を接合する。このとき、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ100とInGaN系エピタキシャルウェーハ150の両者をアルカリ溶液(KOH水溶液あるいはNaOH水溶液など)に浸して表面をアルカリ処理し、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ100とInGaN系エピタキシャルウェーハ150のエピタキシャル面同士(P型クラッド層103とP型クラッド層153)を真空中で接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、500℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ10を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, an InGaN-based
また、接合前に、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ100のGaAs基板厚をエッチングあるいは研削により50〜100μm程度の厚さまで薄膜加工してもよい。薄膜加工により、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ100が接合中に変形しやすくなり、接合後の歩留まりを上げる効果がある。
Before bonding, the thickness of the GaAs substrate of the AlGaInP-based
次に、図1(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ100のGaAs基板105を除去したウェーハ11を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板155としてもよい。
Next, as shown in FIG. 1D, a
次に、図1(e)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、N型クラッド層101及び活性層102の一部を除去して、除去部120及び非除去部110を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部110をマスクして、エッチングにより行うことができる。そして、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ100のN型クラッド層101(非除去部110)上に第一電極(第一オーミック電極)111を形成し、N型クラッド層101及び活性層102の一部を切り欠いた領域(除去部)120の一部に第二電極(第二オーミック電極)121を形成する。
Next, as shown in FIG. 1E, a part of the N-type clad
次に、図1(f)、(g)に示すように、InGaN系材料からなるエピタキシャル層の第一電極111及び第二電極121が形成されていない領域130において、P型クラッド層153及び活性層152の一部を除去して、除去部170及び非除去部160を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部160及びAlGaInP系材料からなる発光部をマスクして、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法により行うことができる。
Next, as shown in FIGS. 1F and 1G, in the
次に、図1(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ150のP型クラッド層153の一部(非除去部160)に第三電極(第一オーミック電極)161を形成し、P型クラッド層153及び活性層152の一部を切り欠いた領域(除去部)170の一部に第四電極(第二オーミック電極)171を形成する。
Next, as shown in FIG. 1G, a third electrode (first ohmic electrode) 161 is formed on a part (non-removed portion 160) of the P-
次に、図1(h)に示すように、第一電極111、第二電極121、第三電極161、第四電極171の上にバンプ140を形成し、発光ウェーハ(発光素子)12を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 1 (h), bumps 140 are formed on the
(第二の実施形態)
本発明の発光素子の第二の実施形態について、図2(h)を参照して説明する。図2(h)に示すように、本発明の第二の実施形態における発光素子22は、窓層兼支持基板であるサファイア基板255と、サファイア基板255上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(Second embodiment)
A second embodiment of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2H, the light-emitting
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)251、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層252、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)253とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層253と活性層252とが除去された除去部270と、除去部270以外の非除去部260とを有し、さらに、非除去部260に設けられ、P型クラッド層253と接している第三電極(第一オーミック電極)261と、除去部270に設けられ、第二半導体層251と接している第四電極(第二オーミック電極)271とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 251 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 253 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) are formed in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)203、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層202、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)201とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層201と活性層202とが除去された除去部220と、除去部220以外の非除去部210とを有し、さらに、非除去部210に設けられ、N型クラッド層201と接している第一電極(第一オーミック電極)211と、除去部220に設けられ、P型クラッド層203と接している第二電極(第二オーミック電極)221とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層の上にベンゾシクロブテン膜204を介して接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 203,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層215で被覆されており、第一電極211、第二電極221、第三電極261、第四電極271の上には、バンプ240が形成されている。
Each of the two light emitting portions is covered with an insulating
次に、本発明の第二の実施形態における発光素子の製造方法について、図2(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図2(a)に示すように、サファイア基板255上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)251、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層252、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)253を順次積層することで青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ250を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Next, the manufacturing method of the light emitting element in 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.2 (a)-(h). First, as shown in FIG. 2 (a), an N type made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図2(b)に示すように、GaAs基板205上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)201、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層202、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)203を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ200を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
As shown in FIG. 2B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、ベンゾシクロブテン(BCB)を、回転数3,000rpm以上にてAlGaInP系エピタキシャルウェーハ200のエピタキシャル面(P型クラッド層203上)に塗布して、1μm前後の膜厚のBCB膜204を形成する。そして、図2(c)に示すように、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ200のBCB塗布面を、InGaN系エピタキシャルウェーハ250のエピタキシャル面(P型クラッド層253)に対向させて接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、150℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ20を形成することができる。なお、BCB膜は、第一のエピタキシャル基板、第二のエピタキシャル基板のいずれか一方だけに形成してもよいし、両方に形成してもよい。
Next, benzocyclobutene (BCB) is applied to the epitaxial surface (on the P-type cladding layer 203) of the AlGaInP-based
また、接合前に、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ200のGaAs基板厚をエッチングあるいは研削により50〜100μm程度の厚さまで薄膜加工してもよい。薄膜加工により、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ200が接合中に変形しやすくなり、接合後の歩留まりを上げる効果がある。
Further, before bonding, the thickness of the GaAs substrate of the AlGaInP-based
次に、図2(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ200のGaAs基板205を除去したウェーハ21を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板255としてもよい。
Next, as shown in FIG. 2D, a
次に、図2(e)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、N型クラッド層201及び活性層202の一部を除去して、除去部220及び非除去部210を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部210をマスクして、エッチングにより行うことができる。そして、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ200のN型クラッド層201(非除去部210)上に第一電極(第一オーミック電極)211を形成し、N型クラッド層201及び活性層202の一部を切り欠いた領域(除去部)220の一部に第二電極(第二オーミック電極)221を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, in the epitaxial layer made of an AlGaInP-based material, a part of the N-
次に、図2(f)、(g)に示すように、InGaN系材料からなるエピタキシャル層の第一電極211及び第二電極221が形成されていない領域230において、F系ガス(CF4,CHF3,C2F6,C3F8,NF3,SF4,SF6)を含有する雰囲気のICPエッチング法にて、BCB膜204を除去し、InGaN系エピタキシャルウェーハの表面(P型クラッド層253)を露出させる。そして、P型クラッド層253及び活性層252の一部を除去して、除去部270及び非除去部260を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部260及びAlGaInP系材料からなる発光部をマスクして、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法により行うことができる。
Next, as shown in FIGS. 2F and 2G, in the
次に、図2(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ250のP型クラッド層253の一部(非除去部260)に第三電極(第一オーミック電極)261を形成し、P型クラッド層253及び活性層252の一部を切り欠いた領域(除去部)270の一部に第四電極(第二オーミック電極)271を形成する。
Next, as shown in FIG. 2G, a third electrode (first ohmic electrode) 261 is formed on a part (non-removed portion 260) of the P-
次に、図2(h)に示すように、第一電極211、第二電極221、第三電極261、第四電極271の上にバンプ240を形成し、発光ウェーハ(発光素子)22を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 2 (h), bumps 240 are formed on the
(第三の実施形態)
本発明の発光素子の第三の実施形態について、図3(h)を参照して説明する。図3(h)に示すように、本発明の第三の実施形態における発光素子32は、窓層兼支持基板であるサファイア基板355と、サファイア基板355上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3 (h), the
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)351、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層352、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)353とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層353と活性層352とが除去された除去部370と、除去部370以外の非除去部360とを有し、さらに、非除去部360に設けられ、P型クラッド層353と接している第三電極(第一オーミック電極)361と、除去部370に設けられ、N型クラッド層351と接している第四電極(第二オーミック電極)371とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 351 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 353 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) are formed in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)303、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層302、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)301とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層301と活性層302とが除去された除去部320と、除去部320以外の非除去部310とを有し、さらに、非除去部310に設けられ、N型クラッド層301と接している第一電極(第一オーミック電極)311と、除去部320に設けられ、P型クラッド層303と接している第二電極(第二オーミック電極)321とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層の上に2層のSiO2膜306、356を介して接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 303,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層315で被覆されており、第一電極311、第二電極321、第三電極361、第四電極371の上には、バンプ340が形成されている。
Each of the two light emitting portions is covered with an insulating
次に、本発明の第三の実施形態における発光素子の製造方法について、図3(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図3(a)に示すように、サファイア基板355上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)351、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層352、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)353を順次積層することで、青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ350を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。そして、P型クラッド層353上に、SiO2膜356を形成する。
Next, the manufacturing method of the light emitting element in 3rd embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.3 (a)-(h). First, as shown in FIG. 3 (a), an N type made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図3(b)に示すように、GaAs基板305上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)301、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層302、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)303を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ300を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。そして、P型クラッド層303上に、SiO2膜306を形成する。なお、SiO2膜は、第一のエピタキシャル基板、第二のエピタキシャル基板のいずれか一方だけに形成してもよいし、両方に形成してもよい。
As shown in FIG. 3B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、図3(c)に示すように、InGaN系エピタキシャルウェーハ350とAlGaInP系エピタキシャルウェーハ300を接合する。このとき、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ300とInGaN系エピタキシャルウェーハ350の両者をアルカリ溶液(KOH水溶液あるいはNaOH水溶液など)に浸して表面をアルカリ処理し、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ300とInGaN系エピタキシャルウェーハ350のSiO2膜同士を真空中で接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、700℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ30を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図3(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ300のGaAs基板305を除去したウェーハ31を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板355としてもよい。
Next, as shown in FIG. 3D, a
次に、図3(e)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、N型クラッド層301及び活性層302の一部を除去して、除去部320及び非除去部310を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部310をマスクして、エッチングにより行うことができる。そして、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ300のN型クラッド層301(非除去部310)上に第一電極(第一オーミック電極)311を形成し、N型クラッド層301及び活性層302の一部を切り欠いた領域(除去部)320の一部に第二電極(第二オーミック電極)321を形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, in the epitaxial layer made of an AlGaInP-based material, a part of the N-
次に、図3(f)、(g)に示すように、InGaN系材料からなるエピタキシャル層の第一電極311及び第二電極321が形成されていない領域330において、F系ガス(CF4,CHF3,C2F6,C3F8,NF3,SF4,SF6)を含有する雰囲気のICPエッチング法にて、SiO2膜306,356を除去し、InGaN系エピタキシャルウェーハの表面(P型クラッド層353)を露出させる。そして、P型クラッド層353及び活性層352の一部を除去して、除去部370及び非除去部360を形成する。このときの除去は、例えば、非除去部360及びAlGaInP系材料からなる発光部をマスクして、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法により行うことができる。
Next, as shown in FIGS. 3F and 3G, in the
次に、図3(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ350のP型クラッド層353の一部(非除去部360)に第三電極(第一オーミック電極)361を形成し、P型クラッド層353及び活性層352の一部を切り欠いた領域(除去部)370の一部に第四電極(第二オーミック電極)371を形成する。
Next, as shown in FIG. 3G, a third electrode (first ohmic electrode) 361 is formed on a part (non-removed portion 360) of the P-
次に、図3(h)に示すように、第一電極311、第二電極321、第三電極361、第四電極371の上にバンプ340を形成し、発光ウェーハ(発光素子)32を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 3H, bumps 340 are formed on the
(第四の実施形態)
本発明の発光素子の第四の実施形態について、図4(h)を参照して説明する。図4(h)に示すように、本発明の第四の実施形態における発光素子42は、窓層兼支持基板であるサファイア基板455と、サファイア基板455上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4 (h), the
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)451、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層452、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)453とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層453と活性層452とが除去された除去部470と、除去部470以外の非除去部460とを有し、さらに、非除去部460に設けられ、P型クラッド層453と接している第三電極(第一オーミック電極)461と、除去部470に設けられ、N型クラッド層451と接している第四電極(第二オーミック電極)471とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 451 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 453 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) are formed in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)403、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層402、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)401とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層401と活性層402とが除去された除去部420と、除去部420以外の非除去部410とを有し、さらに、非除去部410に設けられ、N型クラッド層401と接している第一電極(第一オーミック電極)411と、除去部420に設けられ、P型クラッド層403と接している第二電極(第二オーミック電極)421とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなる発光部を構成しているエピタキシャル層(N型クラッド層451、活性層452、及びP型クラッド層453)の上に接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 403,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層415で被覆されており、第一電極411、第二電極421、第三電極461、第四電極471の上には、バンプ440が形成されている。
Each of the two light emitting portions is covered with an insulating
次に、本発明の第四の実施形態における発光素子の製造方法について、図4(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図4(a)に示すように、サファイア基板455上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)451、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層452、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)453を順次積層することで、青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ450を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Next, a method for manufacturing a light-emitting element according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4 (a), an N type made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図4(b)に示すように、GaAs基板405上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)401、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層402、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)403を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ400を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Further, as shown in FIG. 4B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、図4(c)に示すように、InGaN系エピタキシャルウェーハ450とAlGaInP系エピタキシャルウェーハ400を接合する。このとき、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ400とInGaN系エピタキシャルウェーハ450の両者をアルカリ溶液(KOH水溶液あるいはNaOH水溶液など)に浸して表面をアルカリ処理し、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ400とInGaN系エピタキシャルウェーハ450のエピタキシャル面同士(P型クラッド層403とP型クラッド層453)を真空中で接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、500℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ40を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the InGaN-based
また、接合前に、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ400のGaAs基板厚をエッチングあるいは研削により50〜100μm程度の厚さまで薄膜加工してもよい。薄膜加工により、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ400が接合中に変形しやすくなり、接合後の歩留まりを上げる効果がある。
Further, before bonding, the thickness of the GaAs substrate of the AlGaInP-based
次に、図4(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ400のGaAs基板405を除去したウェーハ41を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板455としてもよい。
Next, as shown in FIG. 4D, a wafer 41 is formed by removing the
次に、図4(e)に示すように、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ400のN型クラッド層401(非除去部410)上に第一電極(第一オーミック電極)411を形成し、領域420にてP型クラッド層403に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、N型クラッド層401及び活性層402を除去して除去部を設け)、領域420の底部にP型クラッド層403に接する第二電極(第二オーミック電極)421を形成する。
Next, as shown in FIG. 4E, a first electrode (first ohmic electrode) 411 is formed on the N-type cladding layer 401 (non-removed portion 410) of the AlGaInP-based
次に、図4(f)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、第一電極411及び第二電極421が形成されていない領域430の一部を除去する。領域430の除去には、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法を用い、InGaN系エピタキシャルウェーハの表面(P型クラッド層453)を露出させる。
Next, as shown in FIG. 4F, a part of the
次に、図4(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ450のP型クラッド層453の一部(非除去部460)に第三電極(第一オーミック電極)461を形成し、領域470にてN型クラッド層451に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、P型クラッド層453及び活性層452を除去して除去部を設け)、領域470の底部にN型クラッド層451に接する第四電極(第二オーミック電極)471を形成する。
Next, as shown in FIG. 4G, a third electrode (first ohmic electrode) 461 is formed on a part (non-removed portion 460) of the P-
次に、図4(h)に示すように、第一電極411、第二電極421、第三電極461、第四電極471の上にバンプ440を形成し、発光ウェーハ(発光素子)42を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4H, bumps 440 are formed on the
(第五の実施形態)
本発明の発光素子の第五の実施形態について、図5(h)を参照して説明する。図5(h)に示すように、本発明の第五の実施形態における発光素子52は、窓層兼支持基板であるサファイア基板555と、サファイア基板555上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5 (h), a
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)551、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層552、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)553とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層553と活性層552とが除去された除去部570と、除去部570以外の非除去部560とを有し、さらに、非除去部560に設けられ、P型クラッド層553と接している第三電極(第一オーミック電極)561と、除去部570に設けられ、N型クラッド層551と接している第四電極(第二オーミック電極)571とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 551 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 553 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)503、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層502、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)501とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層501と活性層502とが除去された除去部520と、除去部520以外の非除去部510とを有し、さらに、非除去部510に設けられ、N型クラッド層501と接している第一電極(第一オーミック電極)511と、除去部520に設けられ、P型クラッド層503と接している第二電極(第二オーミック電極)521とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなる発光部を構成しているエピタキシャル層(N型クラッド層551、活性層552、及びP型クラッド層553)の上にベンゾシクロブテン膜504を介して接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 503,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層515で被覆されており、第一電極511、第二電極521、第三電極561、第四電極571の上には、バンプ540が形成されている。
Each of the two light emitting portions is covered with an insulating
次に、本発明の第五の実施形態における発光素子の製造方法について、図5(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図5(a)に示すように、サファイア基板555上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)551、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層552、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)553を順次積層することで、青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ550を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Next, a method for manufacturing a light-emitting element according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5 (a), an N type made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図5(b)に示すように、GaAs基板505上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)501、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層502、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)503を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ500を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。
Further, as shown in FIG. 5B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、ベンゾシクロブテン(BCB)を、回転数3,000rpm以上にてAlGaInP系エピタキシャルウェーハ500のエピタキシャル面(P型クラッド層503上)に塗布して、1μm前後の膜厚のBCB膜504を形成する。そして、図5(c)に示すように、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ500のBCB塗布面を、InGaN系エピタキシャルウェーハ550のエピタキシャル面(P型クラッド層553)に対向させて接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、150℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ50を形成することができる。なお、BCB膜は、第一のエピタキシャル基板、第二のエピタキシャル基板のいずれか一方だけに形成してもよいし、両方に形成してもよい。
Next, benzocyclobutene (BCB) is applied to the epitaxial surface (on the P-type cladding layer 503) of the AlGaInP-based
また、接合前に、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ500のGaAs基板厚をエッチングあるいは研削により50〜100μm程度の厚さまで薄膜加工してもよい。薄膜加工により、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ500が接合中に変形しやすくなり、接合後の歩留まりを上げる効果がある。
Further, before bonding, the thickness of the GaAs substrate of the AlGaInP-based
次に、図5(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ500のGaAs基板505を除去したウェーハ51を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板555としてもよい。
Next, as shown in FIG. 5D, a
次に、図5(e)に示すように、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ500のN型クラッド層501(非除去部510)上に第一電極(第一オーミック電極)511を形成し、領域520にてP型クラッド層503に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、N型クラッド層501及び活性層502を除去して除去部を設け)、領域520の底部にP型クラッド層503に接する第二電極(第二オーミック電極)521を形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, a first electrode (first ohmic electrode) 511 is formed on the N-type cladding layer 501 (non-removed portion 510) of the AlGaInP-based
次に、図5(f)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、第一電極511及び第二電極521が形成されていない領域530の一部を除去する。領域530の除去には、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法を用い、InGaN系エピタキシャルウェーハ表面のBCB膜504を露出させる。そして、F系ガス(CF4,CHF3,C2F6,C3F8,NF3,SF4,SF6)を含有する雰囲気のICPエッチング法にて、BCB膜504を除去し、InGaN系エピタキシャルウェーハの表面(P型クラッド層553)を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5F, a part of the
次に、図5(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ550のP型クラッド層553の一部(非除去部560)に第三電極(第一オーミック電極)561を形成し、領域570にてN型クラッド層551に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、P型クラッド層553及び活性層552を除去して除去部を設け)、領域570の底部にN型クラッド層551に接する第四電極(第二オーミック電極)571を形成する。
Next, as shown in FIG. 5G, a third electrode (first ohmic electrode) 561 is formed on a part (non-removed portion 560) of the P-
次に、図5(h)に示すように、第一電極511、第二電極521、第三電極561、第四電極571の上にバンプ540を形成し、発光ウェーハ(発光素子)52を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 5 (h), bumps 540 are formed on the
(第六の実施形態)
本発明の発光素子の第六の実施形態について、図6(h)を参照して説明する。図6(h)に示すように、本発明の第六の実施形態における発光素子62は、窓層兼支持基板であるサファイア基板655と、サファイア基板655上に設けられた青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を備えた発光素子である。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6 (h), the
青緑系のInGaN系材料からなる発光部は、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)651、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層652、及びAlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)653とがこの順に形成された構造を有し、P型クラッド層653と活性層652とが除去された除去部670と、除去部670以外の非除去部660とを有し、さらに、非除去部660に設けられ、P型クラッド層653と接している第三電極(第一オーミック電極)661と、除去部670に設けられ、N型クラッド層651と接している第四電極(第二オーミック電極)671とを有する。
The light emitting portion made of a blue-green InGaN material includes an N-type cladding layer (second semiconductor layer) 651 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1), In s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) 653 made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) are formed in this order. The P-
赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)603、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層602、及び(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)601とがこの順に形成された構造を有し、N型クラッド層601と活性層602とが除去された除去部620と、除去部620以外の非除去部610とを有し、さらに、非除去部610に設けられ、N型クラッド層601と接している第一電極(第一オーミック電極)611と、除去部620に設けられ、P型クラッド層603と接している第二電極(第二オーミック電極)621とを有する。また、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部は、青緑系のInGaN系材料からなる発光部を構成しているエピタキシャル層(N型クラッド層651、活性層652、及びP型クラッド層653)の上に2層のSiO2膜606、656を介して接合されている。
The light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material is a P-type cladding layer made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0.4 ≦ y ≦ 0.6). (First semiconductor layer) 603,
また、2つの発光部は、いずれも、絶縁層615で被覆されており、第一電極611、第二電極621、第三電極661、第四電極671の上には、バンプ640が形成されている。
Each of the two light emitting portions is covered with an insulating
次に、本発明の第六の実施形態における発光素子の製造方法について、図6(a)〜(h)を参照して説明する。まず、図6(a)に示すように、サファイア基板655上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるN型クラッド層(第二半導体層)651、InsGa1−sN(0≦s≦1)からなる活性層652、AlsGa1−sN(0≦s≦1)からなるP型クラッド層(第一半導体層)653を順次積層することで、青・緑色発光材料であるInGaN系エピタキシャルウェーハ650を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。そして、P型クラッド層653上に、SiO2膜656を形成する。
Next, the manufacturing method of the light emitting element in the 6th embodiment of this invention is demonstrated with reference to Fig.6 (a)-(h). First, as shown in FIG. 6A, an N-type film made of Al s Ga 1-s N (0 ≦ s ≦ 1) is formed on a
また、図6(b)に示すように、GaAs基板605上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE)法にて、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるN型クラッド層(第二半導体層)601、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなる活性層602、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0≦x≦1,0.4≦y≦0.6)からなるP型クラッド層(第一半導体層)603を順次積層することで、赤・黄色発光材料であるAlGaInP系エピタキシャルウェーハ600を作製する。なお、作製方法はMOVPEに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE)法や、化学線エピタキシー(CBE)法で作製してもよい。そして、P型クラッド層603上に、SiO2膜606を形成する。なお、SiO2膜は、第一のエピタキシャル基板、第二のエピタキシャル基板のいずれか一方だけに形成してもよいし、両方に形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 6B, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x) is formed on the
次に、図6(c)に示すように、InGaN系エピタキシャルウェーハ650とAlGaInP系エピタキシャルウェーハ600を接合する。このとき、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ600とInGaN系エピタキシャルウェーハ650の両者をアルカリ溶液(KOH水溶液あるいはNaOH水溶液など)に浸して表面をアルカリ処理し、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ600とInGaN系エピタキシャルウェーハ650のSiO2膜同士を真空中で接触させ、500N以上の圧力で両者を圧着し、かつ、700℃以上の温度に保持することで、両者のウェーハを接合した接合ウェーハ60を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 6C, the InGaN-based
次に、図6(d)に示すように、化学的エッチングによりAlGaInP系エピタキシャルウェーハ600のGaAs基板605を除去したウェーハ61を形成する。化学的エッチング液は、AlGaInP系材料とエッチング選択性があるものが好ましく、一般にはアンモニア含有エッチャントで除去する。この場合、薄膜加工や除去する基板はサファイア基板655としてもよい。
Next, as shown in FIG. 6D, a
次に、図6(e)に示すように、AlGaInP系エピタキシャルウェーハ600のN型クラッド層601(非除去部610)上に第一電極(第一オーミック電極)611を形成し、領域620にてP型クラッド層603に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、N型クラッド層601及び活性層602を除去して除去部を設け)、領域620の底部にP型クラッド層603に接する第二電極(第二オーミック電極)621を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (e), a first electrode (first ohmic electrode) 611 is formed on the N-type cladding layer 601 (non-removed portion 610) of the AlGaInP-based
次に、図6(f)に示すように、AlGaInP系材料からなるエピタキシャル層において、第一電極611及び第二電極621が形成されていない領域630の一部を除去する。領域630の除去には、Cl系ガス(Cl2,BCl3,SiCl4)を含有する雰囲気のICPエッチング法を用い、InGaN系エピタキシャルウェーハ上に形成されているSiO2膜606を露出させる。そして、F系ガス(CF4,CHF3,C2F6,C3F8,NF3,SF4,SF6)を含有する雰囲気のICPエッチング法にて、SiO2膜606,656を除去し、InGaN系エピタキシャルウェーハの表面(P型クラッド層653)を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6F, a part of the
次に、図6(g)に示すように、露出したInGaN系エピタキシャルウェーハ650のP型クラッド層653の一部(非除去部660)に第三電極(第一オーミック電極)661を形成し、領域670にてN型クラッド層651に達する穴もしくは溝状の形状を開け(即ち、P型クラッド層653及び活性層652を除去して除去部を設け)、領域670の底部にN型クラッド層651に接する第四電極(第二オーミック電極)671を形成する。
Next, as shown in FIG. 6G, a third electrode (first ohmic electrode) 661 is formed on a part (non-removed portion 660) of the P-
次に、図6(h)に示すように、第一電極611、第二電極621、第三電極661、第四電極671の上にバンプ640を形成し、発光ウェーハ(発光素子)62を作製する。なお、バンプはスタッドにて形成してもよく、鍍金にて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 6H, bumps 640 are formed on the
なお、上記の第一から第六の実施形態で製造される発光素子は、いずれも、青緑系のInGaN系材料からなる発光部が、サファイア基板(窓層兼支持基板)側からN型クラッド層(第二半導体層)、活性層、P型クラッド層(第一半導体層)の順に形成され、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部が、サファイア基板(窓層兼支持基板)側からP型クラッド層(第一半導体層)、活性層、N型クラッド層(第二半導体層)の順に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。各発光部における第二半導体層と第一半導体層の順番を変える場合には、第一のエピタキシャル基板あるいは第二のエピタキシャル基板を作製する際に、第二半導体層と第一半導体層を形成する順番を変えればよい。 In each of the light-emitting elements manufactured in the first to sixth embodiments, the light-emitting portion made of a blue-green InGaN-based material has an N-type cladding from the sapphire substrate (window layer / support substrate) side. A light emitting portion formed of a red-yellow AlGaInP-based material is formed in this order from a layer (second semiconductor layer), an active layer, and a P-type cladding layer (first semiconductor layer) from the sapphire substrate (window layer / support substrate) side. The P-type cladding layer (first semiconductor layer), the active layer, and the N-type cladding layer (second semiconductor layer) are formed in this order, but the present invention is not limited to this. When changing the order of the second semiconductor layer and the first semiconductor layer in each light emitting portion, the second semiconductor layer and the first semiconductor layer are formed when the first epitaxial substrate or the second epitaxial substrate is manufactured. Change the order.
また、第一から第六の実施形態に示されるように、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を、青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層の上に接合した場合であっても、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部と青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層との接合面は高抵抗であるため、赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を通電させた際に、その下部にある青緑系のInGaN系材料からなるエピタキシャル層まで通電されることはない。 Further, as shown in the first to sixth embodiments, even when a light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP-based material is bonded onto an epitaxial layer made of a blue-green InGaN-based material, The junction surface between the light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material and the epitaxial layer made of a blue-green InGaN material has a high resistance, so that the light emitting portion made of a red-yellow AlGaInP material was energized. At this time, current is not supplied to the epitaxial layer made of a blue-green InGaN material underneath.
(発光素子アレイ基板の製造方法)
次に、上記の第一から第六の実施形態により製造された発光素子を配線基板に実装して発光素子アレイ基板を製造する方法の一例について、図7〜9を参照しながら説明する。
(Method for manufacturing light-emitting element array substrate)
Next, an example of a method for manufacturing a light-emitting element array substrate by mounting the light-emitting elements manufactured according to the first to sixth embodiments on a wiring board will be described with reference to FIGS.
最初に、図7に示すように、Siウェーハ700上に、青・緑系発光素子用FET制御部701と黄・赤系発光素子用FET制御部751を設ける。FET制御部701、751はそれぞれソース電極(711,761)、ドレイン電極(712,762)、ゲート酸化膜(713,763)、ゲート電極(714,764)、反転領域(715,765)を有する。ドレイン電極(712,762)は、配線(740,790)を介して、ソースライン(741,791)につながっている。配線部(721,722,771,772)上の一部には、パッド電極部(731,732,781,782)を設け、駆動回路ウェーハ800を形成する。
First, as shown in FIG. 7, a blue / green light emitting element
なお、図7に示される駆動回路ウェーハ800の代わりに、図8に示される駆動回路ウェーハ800’を使用してもよい。駆動回路ウェーハ800’は、図8に示すように、Siウェーハ700’において、FET制御部(701’,751’)が、配線部(721’,722’,771’,772’)及びパッド電極部(731’,732’,781’,782’)と同じ面ではなく、ビア(745’,795’)を介して反対面に形成されたものである。なお、ソース電極(711’,761’)、ドレイン電極(712’,762’)、ゲート酸化膜(713’,763’)、ゲート電極(714’,764’)、反転領域(715’,765’)、配線(740’,790’)、ソースライン(741’,791’)は、上記の駆動回路ウェーハ800と同様に形成されている。
Instead of the driving
次に発光ウェーハ(12,22,32,42,52,62)と駆動回路ウェーハ800を重ねて接合するが、第一の実施形態を例に説明する。図9に示すように、発光ウェーハ12上のバンプ140と駆動回路ウェーハ800上のパッド電極部(731,732,781,782)が重なるように合わせ、10N以上の圧力と超音波を印加し、バンプ140とパッド電極部(731,732,781,782)を結合させ、発光素子アレイ基板900を得る。
Next, the light emitting wafer (12, 22, 32, 42, 52, 62) and the
なお、第一の実施形態において、GaNは赤〜黄色発光波長に対して屈折率2.4、であり、AlGaInPの屈折率は3.4である。このときの全反射角は、40度と広い配光角を得ることができる。 In the first embodiment, GaN has a refractive index of 2.4 with respect to red to yellow emission wavelengths, and AlGaInP has a refractive index of 3.4. The total reflection angle at this time can obtain a wide light distribution angle of 40 degrees.
また、第二及び第三の実施形態においては、BCB膜及びSiO2膜を介して接合するため、SiO2膜の屈折率は1.5、AlGaInPの屈折率は3.4である。このときの全反射角は、24度で第一の実施形態より配光角は狭いが、第一の実施形態に比較して機械的に強固な接合を得られる。 In the second and third embodiments, since the bonding is performed via the BCB film and the SiO 2 film, the refractive index of the SiO 2 film is 1.5 and the refractive index of AlGaInP is 3.4. The total reflection angle at this time is 24 degrees and the light distribution angle is narrower than that of the first embodiment, but a mechanically stronger joint can be obtained as compared with the first embodiment.
また、第四から六の実施形態においては、発光層を切り欠くのではなく、ビアを形成して下部層とオーミックコンタクトを取るので、発光層の面積を広く取ることが可能であり、1素子当たりの輝度を増加させた発光素子アレイを実現することができる。 In the fourth to sixth embodiments, the light emitting layer is not cut out, but a via is formed to make ohmic contact with the lower layer, so that the area of the light emitting layer can be increased, and one element It is possible to realize a light emitting element array in which the hit brightness is increased.
また、第一から第三の実施形態においては、1ピクセルを形成するため、異なる発光波長の発光素子を平面方向に配置しているが、第四から六の実施形態においては、光取り出し方向に複数の波長の発光素子を積層して設けることが可能であり、1ピクセルの面積がコンタクトに必要な最低限の面積を有するのみで実現可能である。従って、1ピクセル当たりの素子を大きく設計することが可能であり、素子面積を大きくすることにより、1素子当たりの特性ばらつきを小さくすることができる。 In the first to third embodiments, the light emitting elements having different emission wavelengths are arranged in the plane direction in order to form one pixel. However, in the fourth to sixth embodiments, in the light extraction direction. A plurality of light emitting elements having a plurality of wavelengths can be provided in a stacked manner, and can be realized only by having an area of one pixel having a minimum area necessary for contact. Therefore, it is possible to design a large element per pixel, and by increasing the element area, characteristic variation per element can be reduced.
なお、上記の第一から第六の実施形態では、発光波長の異なる複数の発光部として、青緑系のInGaN系材料からなる発光部と赤黄系のAlGaInP系材料からなる発光部を用いた例を示したが、本発明における発光部は、これらに限定されるものではなく、従来公知のあらゆる発光波長(材料)のもの、例えば前記の材料の他、ZnSe系、ZnO系、GaO系などの材料を使用することができる。そして、発光素子の製造において、第一のエピタキシャル基板及び第二のエピタキシャル基板として、所望の発光波長を有するエピタキシャル基板を準備し、これらを接合することで、複数の所望の発光波長の発光部を組み合わせた発光素子を容易に製造することができる。 In the first to sixth embodiments, the light emitting part made of a blue-green InGaN-based material and the light emitting part made of a red-yellow AlGaInP-based material are used as the plurality of light emitting parts having different emission wavelengths. Although an example has been shown, the light emitting portion in the present invention is not limited to these, and is of any conventionally known light emission wavelength (material), for example, other than the above materials, ZnSe-based, ZnO-based, GaO-based, etc. The material can be used. And in manufacture of a light emitting element, the epitaxial substrate which has a desired light emission wavelength is prepared as a 1st epitaxial substrate and a 2nd epitaxial substrate, These are joined, The light emission part of several desired light emission wavelength is obtained. A combined light-emitting element can be easily manufactured.
以上のように、本発明の発光素子であれば、発光波長の異なる複数の発光部が一つの発光素子に形成されることで、例えば、青〜緑色系と黄〜赤色系の2色以上の表示が可能であり、かつ、複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができる発光素子となる。従って、本発明の発光素子であれば、狭ピッチの発光素子アレイに特に好適なものとなる。また、本発明の発光素子の製造方法であれば、2種類の発光波長の発光部を別々に形成してから接合するため、各々を最適な結晶成長条件で成長することができ、各々の発光波長に対して高効率の発光層(発光素子領域)を得ることができる。従って、発光波長の異なる複数の発光部を備え、かつ複数の波長の光をお互い干渉させることなく、高輝度を維持したまま外部に放射することができる狭ピッチの発光素子アレイに好適な発光素子を容易に製造することができる。 As described above, in the light-emitting element of the present invention, a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths are formed in one light-emitting element, for example, two or more colors of blue to green and yellow to red A light-emitting element that can display and can emit light to the outside while maintaining high luminance without interfering light of a plurality of wavelengths with each other. Therefore, the light emitting device of the present invention is particularly suitable for a light emitting device array with a narrow pitch. Further, according to the method for manufacturing a light emitting element of the present invention, since light emitting portions having two types of light emission wavelengths are separately formed and then joined, each can be grown under optimum crystal growth conditions. A light-emitting layer (light-emitting element region) that is highly efficient with respect to the wavelength can be obtained. Accordingly, a light-emitting element suitable for a light-emitting element array having a narrow pitch and having a plurality of light-emitting portions having different emission wavelengths and capable of radiating to the outside while maintaining high luminance without causing light of a plurality of wavelengths to interfere with each other Can be easily manufactured.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
10、20、30、40、50、60…接合ウェーハ、
11、21、31、41、51、61…GaAs基板を除去したウェーハ、
12、22、32、42、52、62…発光ウェーハ(発光素子)、
100、200、300、400、500、600…AlGaInP系エピタキシャルウェーハ、
101、201、301、401、501、601…N型クラッド層(第二半導体層)、
102、202、302、402、502、602…活性層、
103、203、303、403、503、603…P型クラッド層(第一半導体層)、
105、205、305、405、505、605…GaAs基板、
110、210、310、410、510、610…非除去部、
111、211、311、411、511、611…第一電極(第一オーミック電極)、
115、215、315、415、515、615…絶縁層、
120、220、320、420、520、620…除去部、
121、221、321、421、521、621…第二電極(第二オーミック電極)、
130、230、330、430、530、630…第一電極及び第二電極が形成されていない領域、
140、240、340、440、540、640…バンプ、
150、250、350、450、550、650…InGaN系エピタキシャルウェーハ、
151、251、351、451、551、651…N型クラッド層(第二半導体層)、
152、252、352、452、552、652…活性層、
153、253、353、453、553、653…P型クラッド層(第一半導体層)、
155、255、355、455、555、655…サファイア基板(窓層兼支持基板)、
160、260、360、460、560、660…非除去部、
161、261、361、461、561、661…第三電極(第一オーミック電極)、
170、270、370、470、570、670…除去部、
171、271、371、471、571、671…第四電極(第二オーミック電極)、
204、504…ベンゾシクロブテン(BCB)膜、
306、356、606、656…SiO2膜、
700、700’…Siウェーハ、
701、701’…青・緑系発光素子用FET制御部、
711、761、711’、761’…ソース電極、
712、762、712’、762’…ドレイン電極、
713、763、713’、763’…ゲート酸化膜、
714、764、714’、764’…ゲート電極、
715、765、715’、765’…反転領域、
721、722、771、772、721’、722’、771’、772’…配線部、
731、732、781、782、731’、732’、781’、782’…パッド電極部、
740、790、740’、790’…配線、
741、791、741’、791’…ソースライン、
745’,795’…ビア、
751、751’…黄・赤系発光素子用FET制御部、
800、800’…駆動回路ウェーハ、
900…発光素子アレイ基板。
10, 20, 30, 40, 50, 60 ... bonded wafer,
11, 21, 31, 41, 51, 61 ... wafers from which the GaAs substrate has been removed,
12, 22, 32, 42, 52, 62 ... light emitting wafer (light emitting element),
100, 200, 300, 400, 500, 600 ... AlGaInP epitaxial wafer,
101, 201, 301, 401, 501, 601 ... N-type cladding layer (second semiconductor layer),
102, 202, 302, 402, 502, 602 ... active layer,
103, 203, 303, 403, 503, 603 ... P-type cladding layer (first semiconductor layer),
105, 205, 305, 405, 505, 605 ... GaAs substrate,
110, 210, 310, 410, 510, 610 ... non-removal part,
111, 211, 311, 411, 511, 611 ... first electrode (first ohmic electrode),
115, 215, 315, 415, 515, 615 ... insulating layer,
120, 220, 320, 420, 520, 620 ... removal unit,
121, 221, 321, 421, 521, 621, second electrode (second ohmic electrode),
130, 230, 330, 430, 530, 630 ... a region where the first electrode and the second electrode are not formed,
140, 240, 340, 440, 540, 640 ... bumps,
150, 250, 350, 450, 550, 650 ... InGaN epitaxial wafer,
151, 251, 351, 451, 551, 651... N-type cladding layer (second semiconductor layer),
152, 252, 352, 452, 552, 652 ... active layer,
153, 253, 353, 453, 553, 653... P-type cladding layer (first semiconductor layer),
155, 255, 355, 455, 555, 655 ... sapphire substrate (window layer and supporting substrate),
160, 260, 360, 460, 560, 660 ... non-removal part,
161, 261, 361, 461, 561, 661 ... third electrode (first ohmic electrode),
170, 270, 370, 470, 570, 670 ... removal section,
171, 271, 371, 471, 571, 671 ... fourth electrode (second ohmic electrode),
204, 504 ... benzocyclobutene (BCB) film,
306, 356, 606, 656... SiO 2 film,
700, 700 '... Si wafer,
701, 701 '... FET control unit for blue / green light emitting element,
711, 761, 711 ', 761' ... source electrode,
712, 762, 712 ′, 762 ′... Drain electrode,
713, 763, 713 ′, 763 ′... Gate oxide film,
714, 764, 714 ′, 764 ′... Gate electrode,
715, 765, 715 ', 765' ... inversion region,
721, 722, 771, 772, 721 ′, 722 ′, 771 ′, 772 ′... Wiring section,
731, 732, 781, 782, 731 ′, 732 ′, 781 ′, 782 ′ ... pad electrode part,
740, 790, 740 ', 790' ... wiring,
741, 791, 741 ', 791' ... source line,
745 ', 795' ... via,
751, 751 '... FET control unit for yellow / red light emitting element,
800, 800 '... drive circuit wafer,
900: Light emitting element array substrate.
Claims (10)
前記複数の発光部は、いずれも、第二導電型の第二半導体層、活性層、及び第一導電型の第一半導体層とがこの順に形成された構造を有し、前記第一半導体層又は前記第二半導体層と前記活性層とが除去された除去部と、前記除去部以外の非除去部とを有し、さらに、前記非除去部に設けられた第一オーミック電極と、前記除去部に設けられた第二オーミック電極とを有するものであることを特徴とする発光素子。 A light-emitting element comprising a window layer / support substrate and a plurality of light emitting portions having different emission wavelengths provided on the window layer / support substrate,
Each of the plurality of light emitting units has a structure in which a second conductive type second semiconductor layer, an active layer, and a first conductive type first semiconductor layer are formed in this order, and the first semiconductor layer Or a removed portion from which the second semiconductor layer and the active layer are removed, a non-removed portion other than the removed portion, and a first ohmic electrode provided in the non-removed portion, and the removed And a second ohmic electrode provided on the portion.
第一の基板上に第一の波長の光を発光させるエピタキシャル層を成長させた第一のエピタキシャル基板と、第二の基板上に第二の波長の光を発光させるエピタキシャル層を成長させた第二のエピタキシャル基板とを準備する工程と、
前記第一のエピタキシャル基板のエピタキシャル層と前記第二のエピタキシャル基板のエピタキシャル層とを貼り合わせる工程と、
該貼り合わせたエピタキシャル基板から、前記第一の基板又は前記第二の基板を除去する工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device,
A first epitaxial substrate on which an epitaxial layer that emits light of the first wavelength is grown on the first substrate, and an epitaxial layer that emits light of the second wavelength on the second substrate are grown. Preparing a second epitaxial substrate;
Bonding the epitaxial layer of the first epitaxial substrate and the epitaxial layer of the second epitaxial substrate;
Removing the first substrate or the second substrate from the bonded epitaxial substrate;
A method for manufacturing a light-emitting element, comprising:
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