JP2021513210A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
第１の半導体層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、第２の半導体層、及び第３の半導体層を順次に含むエピタキシャル構造が形成された基板を提供し、該第３の半導体層はＡｌＧａＡｓを材料として前記第１の半導体層より前記基板に接近する位置にあると共に厚さは３０μｍ以上であるステップ（１）と、前記エピタキシャル構造の前記基板から離れた一側の表面に前記第１の半導体層に電気的に接続する第１の電極及び前記第２の半導体層に電気的に接続する第２の電極を作成するステップ（２）と、前記基板を除去して前記第３の半導体層で該エピタキシャル積層を支持してその物理的安定性を確保するステップ（３）と、が含まれることを特徴とする発光ダイオードの製造方法及び該方法により製造される発光ダイオードを提供する。
【選択図】図４
【選択図】図４
Description
本発明は、半導体製造に関し、特に発光ダイオード及びその製造方法に関する。
フリップチップ発光ダイオードは、そのワイヤの回避、電極の遮光を必要とせず、優れた放熱等の利点から、発光ダイオードの発光効率をさらに向上させる有効な技術手段である。図１には、従来の透明基板を有するフリップチップＡｌＧａＩｎＰ系のＬＥＤ構造が示され、透明ボンディング技術を用いて半導体構造を透明基板に移設し、透明基板の同一面側にｐ、ｎオーミック接触電極をそれぞれ形成してフリップチップ溶接電極にそれぞれ接続させて、フリップチップパッケージを実現する。
中国特許出願公開第１０１８９７０４８号公報には、薄いフリップチップＡｌＧａＩｎＰチップ装置及びその製造方法が開示されており、具体的には、半導体構造の同じ側にｎ電極及びｐ電極を形成し、金属接合又は、溶接によって半導体構造をキャリアに接続し、最後に成長基板を除去する。
中国特許出願公開第１０７６８１０３４号公報には、半導体構造の下表面にｎ電極及びｐ電極を製造し、このエピタキシャル構造をキャリア基板にボンディングした後、成長基板を除去するマイクロ発光ダイオード及びその製造方法が開示されている。
上述したようなフリップチップ型発光ダイオード装置は、製造工程において、半導体構成を基板に接合した後、成長基板を除去する。しかし、ボンディング工程で装置の損傷が生じ易く、歩留まりの低下を招く恐れがある。
本発明の第１の態様によれば、ボンディング工程を実行しないフリップチップ型のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード及びその製造方法を提供する。
本発明の発光ダイオードの製造方法は、第１の半導体層と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層と、第２の半導体層、及び第３の半導体層と、を含むエピタキシャル構造が形成された基板を提供し、該第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであり、厚さは３０μｍ以上であるステップ（１）と、前記エピタキシャル構造の前記基板から離れた一側の表面に前記第１の半導体層に電気的に接続する第１の電極及び前記第２の半導体層に電気的に接続する第２の電極を作成するステップ（２）と、前記基板を除去して、フリップチップ発光ダイオードを形成し、第３の半導体層を光射出面とすると同時に、該エピタキシャル積層を支持してその物理的安定性を確保するステップ（３）と、を含む。
ここで、前記ステップ（１）には、基板を提供するサブステップ（１１）と、液相エピタキシー技術を用いて前記基板上に前記第３の半導体層を成長させるサブステップ（１２）と、ＭＯＣＶＤエピタキシャル技術を用いて、前記第３の半導体層上に、前記第２の半導体層と、前記活性層と、前記第１の半導体層を順次形成するサブステップ（１３）と、を含むことが好ましい。
また、ステップ（１）において形成された前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであり、アルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であることが好ましい。
また、ステップ（１）において形成された前記第３の半導体層の厚さは３０〜３００μｍであることが好ましい。
更に、ステップ（２）では、エピタキシャル構造の第１の半導体層、活性層のエッチング部分にメサを形成し、該メサは前記第２の半導体層又は前記第３の半導体層までエッチングし、該メサに第２の電極を形成する。
更に、ステップ（３）において、前記第３の半導体層を支持して、前記基板を除去する。
該発光ダイオードは、第１の半導体層と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層と、第２の半導体層及び第３の半導体層と、を順次に有するエピタキシャル積層と、を含み、前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであり、厚さは３０μｍ以上であり、ある態様ではエピタキシャル積層を支持して、その物理的安定性を確保する。他の態様では光射出面として、第１の電極と第２の電極が第３の半導体層から離れた前記エピタキシャル積層と同じ一側に形成されており、第１の電極は前記第１の半導体層と電気的に接続し、第２の電極は第２の半導体層と電気的に接続する。
更に、前記第３の半導体層は、ｐ型導電又は、ｎ型導電である。
更に、前記エピタキシャル積層の第１の半導体層、活性層の一部がエッチングされることによりメサが形成され、第２の半導体層を露出し、該メサに前記第２の電極を形成する。
また、前記第３の半導体層の厚さは３０〜３００μｍであることが好ましい。一部の実施例において、該第３の半導体層の厚さは３０〜５０μｍである。一部の実施例において、該第３の半導体層の厚さは５０〜１００μｍである。一部の実施例において、該第３の半導体層の厚さは１００〜１５０μｍである。一部の実施例において、該第３の半導体層の厚さは１５０〜３００μｍである。
また、前記第３の半導体層はＡｌＧａＡｓであり、アルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であることが好ましい。一部の実施例において、該第３の半導体層のアルミニウム成分は３０％〜７０％である。
更に、前記第１の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓと、ＡｌＧａＩｎＰと、ＡｌＩｎＰと、ＧａＰと、又はそれらの組み合わせより作成される。
更に、前記第２の半導体層はＡｌＧａＡｓと、ＡｌＧａＩｎＰと、ＡｌＩｎＰと、ＧａＰと、又はそれらの組み合わせである。
一部の実施例において、前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と、窓層と、を有し、前記第２の電極は、前記窓層と接触する。
一部の実施例において、前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と、オーミック接触層と、を有し、前記第２の電極は、前記オーミック接触層と接触する。
一部の実施例において、前記エピタキシャル積層のサイズは１００μｍ×１００μｍ以上であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプの制限層と、キャップ層と、窓層と、オーミック接触層と、を有し、前記第２の電極は、前記オーミック接触層と接触する。
前記発光ダイオードは、更に前記第１の電極と接触し且つ面積が前記第１の電極より広い第１の金属層と、前記第２の電極と接触し且つ面積が前記第２の電極より広い第２の金属層と、を有することが好ましい。
更に、前記第１の金属層及び第２の金属層を反射層とする。
また、本発明は更に複数の発光ダイオードを備え、該複数の発光ダイオードにおける少なくとも１つが、第１の半導体層と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層と、第２の半導体層及び第３の半導体層と、を順次に含むエピタキシャル積層であり、前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであり、厚さは３０μｍ以上であり、ある態様ではエピタキシャル積層を支持して、その物理的安定性を確保する。他の態様では光射出面として、第１の電極と第２の電極が第３の半導体層から離れた前記エピタキシャル積層と同じ一側に形成されており、第１の電極は前記第１のタイプの半導体層と電気的に接続し、第２のタイプの電極は第２の半導体層と電気的に接続することを特徴とする発光装置、をも提供する。
上記発光ダイオードは、３０μm以上のＡｌＧａＡｓ半導体層をエピタキシャル成長させ、前記ＡｌＧａＡｓ半導体層を支持して成長基板を除去し、且つ、該ＡｌＧａＡｓ半導体層を光射出面とすることにより、ボンディング工程を省略し、効率的にフリップチップ発光ダイオードの歩留まりを向上させ、コストを低減することができる。
また、本発明は、更にＭＯＣＶＤ法により、エピタキシャル基板上に電流拡散層、Ｎ型層、発光層、Ｐ型層を含むエピタキシャル構造を成長させるフリップチップ４元系発光ダイオードエピタキシャル構造の成長方法であって、前記電流拡散層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、０＜ｘ＜１である。本発明は、従来のＡｌＧａＩｎＰ層の代わりに、電流拡散層にＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ材料を採用することにより、プロセス時間の短縮（コスト低減）及び結晶品質を高める技術的効果を得ることができる。
前記基板は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰであることが好ましく、ＧａＡｓであることがより好ましい。
また、電流拡散層の機能を確保するために、電流拡散層の厚さは、３μm以上であることが好ましく、結晶成長の品質や光取り出し効率の観点から、前記電流拡散層の厚さは３〜５μmあることがより好ましい。
また、電流分散層の光取り出し効率を確保するため、ｘ≧０.４５にすることが好ましく、０.４５≦ｘ≦０.６５にすることがより好ましい。ｘが０.６５を超えると、発光ダイオードの電圧が高すぎてしまう。
また、前記バッファ層はＧａＡｓであり、前記エッチングストップ層はＡｌＩｎＰ、であり、前記接触層はＧａＡｓであり、前記Ｐ型層はＡｌＩｎＰであり、前記Ｎ型層はＡｌＩｎＰであり、前記発光層は（ＡｌｙＧａｌ−ｙ）ｚＩｎ１−ｚＰ、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１であり、前記窓層はｐ−ＧａＰであることが好ましい。ｙ、ｚの値を調整することにより、エピタキシャル構造の発光領域を、緑色光から赤色光に調整して、発光波長を５６０ｎｍから６５０ｎｍの範囲にすることができる。
前記電流拡散層はｎドーピングであり、ｎドーピングの濃度は１Ｅ１８〜２Ｅ１８であり、これにより前記電流拡散層のｎ型層及び上記量子井戸発光層との接触抵抗をさらに低減することが好ましい。
また、本発明は、成長基板と、エッチングストップ層と、電流拡散層と、Ｎ型層と、発光層と、Ｐ型層とを備え、電流拡散層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、０＜x＜１のフリップチップ４元系発光ダイオードエピタキシャル構造をも提供する。
本発明のフリップチップ４元系発光ダイオードエピタキシャル構造により得られるフリップチップ発光ダイオードは、永久基板上に、下から順に、Ｐ型層、発光層、Ｎ型層、電流拡散層を備えている。
前記電流分散層は、Ｎ型層表面における光取り出し効果を高めるために粗面化処理されていることが好ましい。
本発明のフリップチップ４元系発光ダイオードエピタキシャル構造及びフリップチップ４元系発光ダイオード及びその成長方法により、以下の効果を得ることができる。
（１）フリップチップ四元系ＬＥＤ構造に対し、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ材料を電流拡散層として用いる場合、従来のＡｌＧａＩｎＰの成長速度限界を７Å／Ｓから４０Å／Ｓまで向上し、成長速度を３倍以上にあげることができ、エピタキシャル構造の成長時間を３０％以上短縮でき、プロセス時間を大幅に短縮でき、生産コストを低減でき、大量生産に有利である。
（２）ＡｌＧａＩｎＰに比べてＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを電流拡散層とする方が、温度窓が（６８０℃±３０℃）増加した。
（３）ＧａＡｓ基板であることが好ましく，ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ自体は、ＧａＡｓ基板の結晶とほぼ完全にマッチングしており、高品質であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓが成長しやすくなる。
（４）プロセスウィンドウが拡大した場合、エピタキシャル成長の品質がより制御しやすくなり、最終的にＥＳＤの４０００Ｖ性能が少なくとも２０％以上向上する。
（５）本発明のフリップチップ４元系発光ダイオードエピタキシャル構造により、全く新しいフリップチップ４元系発光ダイオードを提供することができる。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明において説明され、部分的には説明から明らかとなるか、又は本発明を実施することによって理解される。本発明の目的及び他の利点は、明細書、特許請求の範囲及び図面に具体的に指摘された構造によって実現及び達成することができる。
図面は本発明のより一層の理解のために提供するものであり、また明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例と共に本発明の解釈に用いられ得るが、本発明の限定するものではない。また、図面における数値は概要を示すにすぎず、比率に応じて描かれたものではない。
従来の４元系発光ダイオードのエピタキシャル構造を示す図である。
本発明の実施例に係る４元系発光ダイオードエピタキシャル構造を示す。
従来の透明基板を有するフリップチップ型ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの構造を示す図である。
本発明の実施例に係る発光ダイオードの製造方法のフローチャートである。
本発明の実施例に係る発光ダイオードの製造方法の部分フローチャートである。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例によるフリップチップ型発光ダイオード装置を製造するためのプロセスの概略図である。
本発明の実施例に係る発光ダイオードの構造を示す概略図である。
以下、本発明の実施例を図面及び実施例を参照して詳細に説明し、これにより、本発明がどのように技術的手段を適用して課題を解決し、技術的効果を達成するためにどのように実現されるかが十分に理解され、それによって実施される。要するに、本発明の各実施例及び各実施例における特徴は、矛盾が生じない限り、互いに組み合わせることができ、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
実施例１
ＡｌＧａＩｎＰ材料系のＬＥＤの発光効率向上に基づく方法としては複数あるが、フリップチップ構造を採用することでＬＥＤの輝度を大幅に向上させることができる。一方、フリップチップエピタキシャル構造におけるｎ面とｐ面の電流拡散能力の優劣は、ＬＥＤエピタキシャル構造の発光効率及び歩留まりに大きく影響する。図１に示されるように、このＡｌＧａＩｎＰフリップチップ発光ダイオードは、電流拡散層、Ｎ型層、ＭＱＷ発光層、及びＰ型層を有し、その電流拡散層は通常ＡｌＧａＩｎＰ材料系を用いるが、ＡｌＧａＩｎＰ系は、エピタキシャル工程において、温度窓が±１０℃と小さく、しかもＩｎ取り込み効率の制限により成長速度が温度依存性となり、成長速度が７Å／Ｓに達した時点で成長の限界に達してしまい、成長結晶の品質を制御することが困難であった。
ＡｌＧａＩｎＰ材料系のＬＥＤの発光効率向上に基づく方法としては複数あるが、フリップチップ構造を採用することでＬＥＤの輝度を大幅に向上させることができる。一方、フリップチップエピタキシャル構造におけるｎ面とｐ面の電流拡散能力の優劣は、ＬＥＤエピタキシャル構造の発光効率及び歩留まりに大きく影響する。図１に示されるように、このＡｌＧａＩｎＰフリップチップ発光ダイオードは、電流拡散層、Ｎ型層、ＭＱＷ発光層、及びＰ型層を有し、その電流拡散層は通常ＡｌＧａＩｎＰ材料系を用いるが、ＡｌＧａＩｎＰ系は、エピタキシャル工程において、温度窓が±１０℃と小さく、しかもＩｎ取り込み効率の制限により成長速度が温度依存性となり、成長速度が７Å／Ｓに達した時点で成長の限界に達してしまい、成長結晶の品質を制御することが困難であった。
以上のような欠点に鑑み、本実施例のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤエピタキシャル構造の成長方法は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、ｎ−ＧａＡｓ基板１００上に、下から上に厚さ０.２μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層１０１と、厚さ０.２μｍのＧａＩｎＰエッチングストップ層１０２と、厚さ７０ｎｍのｎ−ＧａＡｓ接触層１０３と、厚さ３μｍのＡｌ０.４５Ｇａ０.４５Ａｓ電流拡散層１０４と、厚さ０.３μｍのn−ＡｌＩｎＰのＮ型層１０５と、厚さ０.２μｍの（ＡｌｚＧａ１−ｚ）０.５Ｉｎ０.５Ｐ発光層１０６と、厚さ０.３μｍp−ＡｌＩｎＰのＰ型層１０７と、厚さ１.２μｍのＰ−ＧａＰ窓層１０８と、を順次にエピタキシャル成長させ、ここで、バッファ層が設けられるため基板表面におけるエピタキシャル構造の成長を容易にすることができ、そしてバッファ層の上に後続のフリップチップ発光ダイオードの製造プロセスにおける基板を除去するためのエッチングストップ層が設けられている。このエッチングストップ層上には、電極のオーミック接触のための接触層が設けられている。前記発光層は多重量子井戸構造であり、井戸及び障壁の材料は（ＡｌｙＧａ１−ｙ）ｚＩｎ１−ｚＰ、０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１であり、ｙ／ｚの値を調整して、緑色から赤色の発光波長が５６０−６５０ｎｍの発光ダイオード構造を得ることができ、本実施例において、井戸層は（Ａｌ０.１Ｇａ０.９）０.５Ｉｎ０.５Ｐであり、障壁は（Ａｌ０.６５Ｇａ０.３５）０.５Ｉｎ０.５Ｐであり、発光波長は６２０〜６２４ｎｍの間であることが好ましい。Ｎ−ＡｌＩｎＰ制限層は電子の提供に用いられ、Ｐ−ＡｌＩｎＰ制限層はキャビティの提供に用いられる。窓層はＰ型層に設置されてＰ型層側の電流拡散に用いられる。ここで、Ａｌ０.４５Ｇａ０.４５Ａｓ電流拡散層の成長温度は６５０〜７１０℃の間であり、成長時間は２５分で、成長ガスはＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＡｓＨ３であり、成長厚さは３μｍである。
図２に示されるように、発光ダイオードエピタキシャル構造は、成長基板１００と、バッファ層１０１と、エッチングストップ層１０２と、接触層１０３と、電流拡散層１０４と、Ｎ型層１０５と、発光層１０６と、Ｐ型層１０７と、窓層１０８と、を有し、電流拡散層はＡｌ０.４５Ｇａ０.４５Ａｓである。
本発明のフリップチップ型赤外線発光ダイオードエピタキシャル構造及びその製造方法は、以下の利点を有する：
従来のＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層に対して、Ａｌ０.４５Ｇａ０.４５Ａｓの電流拡散層の成長温度窓は６８０±３０℃であり、同じ厚さの成長時間は、従来から一般的に用いられている電流拡散層（Ａｌ０.６Ｇａ０.４）０.５ＩｎＰの成長時間に対して２５分にまで短縮可能、エピタキシャル構造のプロセスは３０％程度短縮出来る。ＭＯＣＶＤエピタキシャル成長過程においてＰＨ３の消費量が大幅に減少し、メンテナンス時の安全率が向上し、著しくコストダウンすることができ、そしてＡｓ源を節約できるＭＯＣＶＤを採用すれば、生産コストをさらに低減できる。
従来のＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層に対して、Ａｌ０.４５Ｇａ０.４５Ａｓの電流拡散層の成長温度窓は６８０±３０℃であり、同じ厚さの成長時間は、従来から一般的に用いられている電流拡散層（Ａｌ０.６Ｇａ０.４）０.５ＩｎＰの成長時間に対して２５分にまで短縮可能、エピタキシャル構造のプロセスは３０％程度短縮出来る。ＭＯＣＶＤエピタキシャル成長過程においてＰＨ３の消費量が大幅に減少し、メンテナンス時の安全率が向上し、著しくコストダウンすることができ、そしてＡｓ源を節約できるＭＯＣＶＤを採用すれば、生産コストをさらに低減できる。
実施例２
実施例１のフリップチップ赤色発光ダイオードエピタキシャル構造を用いて、フリップチップ赤色発光ダイオードを得る方法として、具体的には以下のステップがある。前記エピタキシャル構造の窓層上に透明誘電層を設け、誘電層の表面に鏡面層を積層して全鏡面反射層を形成し、鏡面層の下に金属結合層を積層してボンディングし、表面に金属結合層を積層した永久基板を選択し、そして高温高圧ボンディング法により、永久基板をエピタキシャル構造にボンディングする。次に、エピタキシャル成長基板とバッファ層とエッチングストップ層を薄化、化学エッチングにより除去して接触層を露出させ、接触層上方に第１の電極を作製し、第１の電極以外の接触層をエッチングして電流拡散層を露出させ、電流拡散層を粗化処理して光射出面を形成し、そして永久基板裏面に裏面電極を作製して本発明のフリップチップ赤色発光ダイオードを得る。
実施例１のフリップチップ赤色発光ダイオードエピタキシャル構造を用いて、フリップチップ赤色発光ダイオードを得る方法として、具体的には以下のステップがある。前記エピタキシャル構造の窓層上に透明誘電層を設け、誘電層の表面に鏡面層を積層して全鏡面反射層を形成し、鏡面層の下に金属結合層を積層してボンディングし、表面に金属結合層を積層した永久基板を選択し、そして高温高圧ボンディング法により、永久基板をエピタキシャル構造にボンディングする。次に、エピタキシャル成長基板とバッファ層とエッチングストップ層を薄化、化学エッチングにより除去して接触層を露出させ、接触層上方に第１の電極を作製し、第１の電極以外の接触層をエッチングして電流拡散層を露出させ、電流拡散層を粗化処理して光射出面を形成し、そして永久基板裏面に裏面電極を作製して本発明のフリップチップ赤色発光ダイオードを得る。
上記鏡面層は、金または金合金を含む単層または多層の鏡面材料であることが好ましく、前記永久基板は、珪素、窒化珪素等の通常の基板材料を使用し、前記第１の電極及び裏面電極は、金、白金、ニッケル、クロム、ゲルマニウムまたはこれらの合金等を用いた従来の金属電極である。
この実施例で得られたフリップチップ赤色発光ダイオードは、永久基板上に、上から下へ少なくとも接触層、電流拡散層、Ｎ型層、発光層、Ｐ型層、鏡面層、基板層、裏面電極が順次に形成され、電流拡散層は光取り出し効率を向上させるために粗面化処理がされている。
ＥＳＤ（静電気保護性能）試験により、チップＥＳＤ４０００Ｖの性能は２５％向上し、高電圧のＬＥＤ製品の性能要件を満たすことができる。
実施例３
実施例１と異なるのは、上記電流拡散層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）のｘが、０.４５＜ｘ＜０.６５であることがより好ましい。ｘが０.６５を超えると、前記電流拡散層が電圧の上昇を引き起こして、従来のチップ電圧範囲を超える０.２３Ｖ以上となる。本実施例において、電流拡散層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）であることが好ましく、ｘは０.５５であることが更に好ましく、実施例２で作製した工程により得られたチップのＥＳＤ性能が２３％向上した点である。
実施例１と異なるのは、上記電流拡散層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）のｘが、０.４５＜ｘ＜０.６５であることがより好ましい。ｘが０.６５を超えると、前記電流拡散層が電圧の上昇を引き起こして、従来のチップ電圧範囲を超える０.２３Ｖ以上となる。本実施例において、電流拡散層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）であることが好ましく、ｘは０.５５であることが更に好ましく、実施例２で作製した工程により得られたチップのＥＳＤ性能が２３％向上した点である。
実施例４
実施例１と異なるのは、前記電流拡散層はｎ型ドーピングであり、そのドーピング濃度は１Ｅ１８〜２Ｅ１８であり、この実施例は１Ｅ１８であり、電流拡散層をエピタキシャル成長させる過程でシリコン源を用いてドーピングし、異なる濃度はシリコン源の流量によって制御でき、ｎ型ドーピングによってｎ型層及び前記量子井戸発光層との接触抵抗をさらに低減させ、エピタキシャル構造の発熱を低減して電流を節約することができる点である。
実施例１と異なるのは、前記電流拡散層はｎ型ドーピングであり、そのドーピング濃度は１Ｅ１８〜２Ｅ１８であり、この実施例は１Ｅ１８であり、電流拡散層をエピタキシャル成長させる過程でシリコン源を用いてドーピングし、異なる濃度はシリコン源の流量によって制御でき、ｎ型ドーピングによってｎ型層及び前記量子井戸発光層との接触抵抗をさらに低減させ、エピタキシャル構造の発熱を低減して電流を節約することができる点である。
実施例５
図４及び図５は、本発明の実施例に基づくフリップチップ型ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの製造方法を示すフローチャートであり、主にステップＳ１００〜Ｓ３００が含まれている。また、ステップＳ１００には、更にサブステップＳ１１０〜Ｓ１３０が含まれており、図６〜図１１を参照して以下のように詳しく説明する。
図４及び図５は、本発明の実施例に基づくフリップチップ型ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの製造方法を示すフローチャートであり、主にステップＳ１００〜Ｓ３００が含まれている。また、ステップＳ１００には、更にサブステップＳ１１０〜Ｓ１３０が含まれており、図６〜図１１を参照して以下のように詳しく説明する。
（一）エピタキシャル成長
図６に示されるように、まず、成長基板１００を用意し、その上に第１の半導体層１１１、活性層１１２、第２の半導体層１１３、第３の半導体層１１４とを含むエピタキシャル構造を形成する。具体的には、以下の工程が含まれている。通常のＧａＡｓ基板である基板１００を提供する。ちなみに、基板１００はＧａＡｓに限定されず、他の材料を用いても可能である。次に、液相エピタキシャル技術を用いて基板１００上にＡｌＧａＡｓ材料層からなる第３の半導体層１１４を成長させる。この半導体層の厚さは３０μｍ以上であり、５０〜２２０μｍであることが好ましく、その中のアルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であり、３０％〜７０％であることが好ましい。アルミニウム成分は、発光ダイオードの発光波長により確認することができる。次に、ＡｌＧａＡｓ第３の半導体層上にＭＯＣＶＤ法により第２の半導体層１１３、活性層１１２及び第１の半導体層１１１を順次成長させる。１つの実施例において、第１の半導体層１１１はｐ型キャップ層及びp型窓層を含み、第２の半導体層はｎ型オーミック接触層、ｎ型窓層、ｎ型キャップ層などを含むことができる。なお、上記内容は単に構造層をいくつか列挙しただけであり、各層は必ずしも必要なものではなく、例えば、実際の必要に応じてｎ型窓層を省略したり、ｎ型制限層、p型制限層、ＡｌＧａＩｎＰ移行層等を追加してもよい。各層の役割及びパラメータについては、下記の表１を参照することができる。
図６に示されるように、まず、成長基板１００を用意し、その上に第１の半導体層１１１、活性層１１２、第２の半導体層１１３、第３の半導体層１１４とを含むエピタキシャル構造を形成する。具体的には、以下の工程が含まれている。通常のＧａＡｓ基板である基板１００を提供する。ちなみに、基板１００はＧａＡｓに限定されず、他の材料を用いても可能である。次に、液相エピタキシャル技術を用いて基板１００上にＡｌＧａＡｓ材料層からなる第３の半導体層１１４を成長させる。この半導体層の厚さは３０μｍ以上であり、５０〜２２０μｍであることが好ましく、その中のアルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であり、３０％〜７０％であることが好ましい。アルミニウム成分は、発光ダイオードの発光波長により確認することができる。次に、ＡｌＧａＡｓ第３の半導体層上にＭＯＣＶＤ法により第２の半導体層１１３、活性層１１２及び第１の半導体層１１１を順次成長させる。１つの実施例において、第１の半導体層１１１はｐ型キャップ層及びp型窓層を含み、第２の半導体層はｎ型オーミック接触層、ｎ型窓層、ｎ型キャップ層などを含むことができる。なお、上記内容は単に構造層をいくつか列挙しただけであり、各層は必ずしも必要なものではなく、例えば、実際の必要に応じてｎ型窓層を省略したり、ｎ型制限層、p型制限層、ＡｌＧａＩｎＰ移行層等を追加してもよい。各層の役割及びパラメータについては、下記の表１を参照することができる。
本実施例において、第３の半導体層１１４は、基板と第２の半導体層との間に配置され、後続のチップ製造プロセスにおいて基板が除去される際に、エピタキシャル構造を支持するとともに光射出面として機能する。この第３の半導体は、ＡｌＧａＡｓを用いることが好ましい。まず、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓ基板との結晶格子がほぼ完全にマッチングし、液相エピタキシャルによる高速成長が可能であり、次にＡｌＧａＡｓ材料は光吸収を行えず、光取り出し窓として好適である。ｎ型オーミック接触層は、後に装置を作製した後にｎ型電極とオーミック接触を行うために用いられ、材料は通常ＧａＡｓが用いられ、吸光を低減するために５０ｎｍ以内、例えば５〜２０ｎｍの範囲内に抑えることが好ましい。いくつかの実施例では、ｎ型オーミック接触層は、例えばＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰなどの他の材料を用いてもよい。ｎ型の窓層は、ｎ型のオーミック接触層上に設けられ、主に電流を拡散する機能を提供し、その拡散効果は厚さに依存するので、本実施例では具体的な装置のサイズに応じてその厚さを選択できるが、５０００ｎｍ以下に抑えることが好ましい。一般に、発光ダイオード装置のサイズは、１〜５０００μｍであってもよく、小さいサイズの装置（例えば、１００μｍ以下）では、電流の拡散が問題とならない場合が多いが、厚さ０を選択することができ、すなわち、ｎ型窓層２２１を設ける必要がない。また、３００μｍ以上のデバイスに対しては、５００ｎｍから５０００ｎｍの厚さが好ましい。活性層はエピタキシャル構造の発光層であり、発光波長及び輝度を決定するものである。本実施例において、多重量子井戸構造を採用することが好ましく、具体的には、障壁層としてＡｌａ１Ｇａ１−ａ１ＩｎＰを使用し、井戸層として、Ａｌａ２Ｇａ１−ａ２ＩｎＰ（ただし、ａ１＞ａ２）を使用する。ｎ型キャップ層及びp型カバー層の材料は、活性層のバンドギャップに基づいて選択されるが、発光波長が６７０ｎｍ以上の活性層はバンドギャップが低く、カバー層は、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰをそのまま用いることができればよく、発光波長が６７０ｎｍ以下、特に６４０ｎｍ以下の活性層はバンドギャップが大きく、一般的には１.９ｅＶ以上であり、カバー層は高バンドギャップ材料を用いる必要があり、一般的にはＡｌｂＩｎ１−ｂＰ材料（０＜ｂ＜０.５）が選択され、ＡｌＧａＩｎＰ材料系では、最もバンドギャップの高い整合材はＡｌ０.５Ｉｎ０.５Ｐである。従って本実施例では、ｎ型カバー層及びp型カバー層の双方にＡｌ０.５Ｉｎ０.５Ｐ材料を用いることで、活性層とp型キャップ層とのバンドギャップ差を最大化することができる。また、活性層の両側にそれぞれドーピングされていないＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰ材料層を形成し、ドーピングされていない活性層を採用することにより、ｐ／ｎドーピング源が活性層２２４へ拡散して活性層の性能に影響を与えることを抑制することができる。この実施例では、ＧａＰ材料を用いることができ、その厚さは１.２μｍであることが好ましい。ＧａＰ材料の結晶格子定数とp型ＡｌＩｎＰキャップ層の結晶格子定数との差が大きいため、ｐ型ＡｌＩｎＰカバー層とp型窓層の間に、組成変化し接合に寄与するＡｌＧａＩｎＰの移行層を挿入し、ＡｌＩｎＰとＧａＰを接合させてＧａＰ窓層の結晶格子品質を向上させることができる。
表１に記載のエピタキシャル構造は、エピタキシャル積層のサイズが１００μｍ×１００μｍ以上の発光ダイオードに適用し、エピタキシャル積層のサイズが３００×３００μｍ以上の発光ダイオードに特に好適であり、一定の厚さを持つｎ型の窓層を形成するため電流拡散能力を向上させるのに好ましい。
（２）電極作製
まず、図６に示されるようにエピタキシャル構造の表面にｎ電極エリアとｐ電極エリアを定義する。
まず、図６に示されるようにエピタキシャル構造の表面にｎ電極エリアとｐ電極エリアを定義する。
次いで、図７に示されるように、ｎ電極エリアの第１の半導体層１１１、活性層１１２及び第２の半導体層１１３の一部をエッチングしてメサＡを形成する。具体的に説明すると、表１に示されるエピタキシャル構造を例として、ｎ電極エリアのp型窓層、p型カバー層、活性層、ｎ型カバー層、ｎ型窓層に対して、ｎ型オーミック接触層が露出するまでエッチングする。この工程においては、ｎ型窓層までドライエッチングを行い、その後、ウェットエッチングにより残留するｎ型窓層を除去し、ｎ型電極とオーミック接触を形成するように、ｎ型オーミック接触層が表面に露出することを確保することが好ましい。
次いで、図８に示されるように、p型窓層表面のｐ電極エリアと露出したｎ型オーミック接触層上にそれぞれｐ電極１２１とｎ電極１２２を作製する。電極の材料としては、例えばＡｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕとすることができ、この工程では電極を融合してエピタキシャル構造とオーミック接触させることができる。
また、図９に示されるように、エピタキシャル構造の表面を絶縁保護層１４０で被覆し、ｐ電極１２１及びｎ電極１２２のみを露出させることが好ましい。絶縁保護層１４０は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の材料を用い、厚さを１μｍ以上とすることが好ましい。
図１０に示されるように、ｐ電極１２１及びｎ電極１２２上に、絶縁保護層１４０の一部の表面にまで延在する延在電極１３１及び１３２を形成することが好ましい。この延伸電極は、同時に反射鏡面としてもよく、その材料は、チタン、モリブデン、アルミニウム、金、銀及び銅等の金属材料であってもよい。
ちなみに、上記実施例では、メサを形成してからｎ電極を形成した。他の実施例において、第１の半導体層１１１及び活性層１１２を貫通する１つ以上の凹部を形成し、これらの凹部内に導電性ポストを形成し、それから、同等の高さのｐ／ｎ電極を形成しやすいように、第１の半導体層１１１の表面上にｎ電極を引く、もしくはエピタキシャル積層の外側領域までｎ電極を引くこともできる。
（３）基板の除去
図１１に示されるように、第３の半導体層１１４を支持して、基板１００を除去し、第３の半導体層１１４の表面を露出させる。この除去は、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）、研削またはエッチングなど、様々な方法によって実現することができるが、特に成長した基板３０１の材料選択によって、示される特定の実施例において、基板１００がＧａＡｓから構成される場合、エッチングまたは研削と選択的エッチングとの組み合わせによって、エッチングストップ層上で選択的エッチングストップとともに除去する。
図１１に示されるように、第３の半導体層１１４を支持して、基板１００を除去し、第３の半導体層１１４の表面を露出させる。この除去は、レーザリフトオフ（ＬＬＯ）、研削またはエッチングなど、様々な方法によって実現することができるが、特に成長した基板３０１の材料選択によって、示される特定の実施例において、基板１００がＧａＡｓから構成される場合、エッチングまたは研削と選択的エッチングとの組み合わせによって、エッチングストップ層上で選択的エッチングストップとともに除去する。
本実施例では、支持層として、３０μｍ以上の厚さのＡｌＧａＡｓ層を液相エピタキシャル成長させ、フリップチップ構造のボンディング工程を省略し、フリップチップ型ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの作製の歩留りを向上させる。
実施例５
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第２の半導体層１１３にｎ型ＧａＡｓオーミック接触層を設けず、ｎ型窓層をオーミック接触層として直接採用して、ｎ電極１２２と直接に接触している点である。表２にこの実施例に適用可能なエピタキシャル構造が示されている。
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第２の半導体層１１３にｎ型ＧａＡｓオーミック接触層を設けず、ｎ型窓層をオーミック接触層として直接採用して、ｎ電極１２２と直接に接触している点である。表２にこの実施例に適用可能なエピタキシャル構造が示されている。
本実施例では、ＡｌｘＧａｘ−ｘＩｎＰ窓層をそのままオーミック接触層として用いることにより、ｎ電極のメサＡを作製する際に、ドライエッチングをｎ型窓層の表面までドライエッチングを用いるだけで、電極作製の歩留まりが向上する。この実施例では、ｎ型窓層上にｎ電極を形成した後、高温溶接（例えば３００℃以上）を行って、ｎ電極中の金属原子をｎ型窓層内に拡散させ、ｎ電極とｎ型窓層とをオーミック接触にするが、ｎ電極の材料は、金、ゲルマニウム、ニッケル、またはこれらの任意の組合せの合金、例えばＡｕＧｅ、ＡｕＧｅＮｉ、Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕなどであってもよい。ｎ電極は、ｎ型窓層と直接接触する第１層がＡｕ層または金を含む合金であり、厚さは１ｎｍ〜５０ｎｍの間、例えば５〜２０ｎｍの厚さを有する多層構造であることが好ましい。
ｎ型窓層のＡｌ成分ｘが０.５〜１の範囲内にあり、放射線に対する窓層の吸光効果を効果的に低減できることが好ましい。また、アルミニウムガリウムインジウムリンは、ガリウム砒素のようなエピタキシャル成長基板との結晶格子整合を良好にし、良好な成長品質を実現するので更に好ましい。この場合、前記ｘは０.６〜０.８の範囲内にある。更に、電流の横方向への拡散を確保するために、前記ｎ型窓層の厚さが０.０２〜６.０μｍであることが好ましく、２.５〜３.５μｍの範囲内にあることがより好ましい。オーミック接触及び横方向への電流拡散効果に応じて、前記ｎ型窓層のドーピング濃度は１×Ｅ１８以上が好ましく、そして１〜２Ｅ１８であると更に好ましい。ドーピング濃度がこれより低いと、前記オーミック接触抵抗値が高すぎてしまい、そして更に高いドーピング濃度であると、吸光現象を引き起こし、光取り出し効率を低下させる。このｎ型窓層のドーピング濃度は、厚さ方向に均一でも不均一でもよいが、ドーピング濃度が不均一である場合、窓層のドーピング濃度の変化が窓層の厚さの方向に沿って変化し、即ち、第１の電極の接触領域に接近すれば接近するほど、ドーピング濃度が高くなり、これによりオーミック接触を促進することができる。
本実施例は、小さいサイズの発光ダイオード、例えばエピタキシャル積層のサイズが３００μｍ×３００μｍ以下であるミニ型発光ダイオードまたはマイクロ型発光ダイオードに適用することができる。さらに、本実施例は、第３の半導体層を光射出面とし、光を吸収しやすいＧａＡｓオーミック接触層を省略し、窓層をそのままオーミック接触として用いてｎ電極に接触することで、発光効率をさらに向上させることができる。
実施例６
実施例５と異なるのは、ｎ型窓層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを用い、Ａｌ成分ｘは、０.４５〜０.６５であることが好ましく、例えば０.５であってもよい。従来のＡｌＧａＩｎＰ窓層に対して、成長速度限界を７Å／Ｓから４０Å／Ｓまで高めて、成長速度を３倍以上に高めることができ、エピタキシャル構造の成長時間を３０％以上短縮でき、プロセス時間を大幅に短縮でき、生産コストを低減でき、大量生産に有利である。同時に、ＡｌＧａＡｓの温度窓が（６８０℃±３０℃）（６８０℃±３０℃）増加し、エピタキシャル成長の品質をより容易に制御することができる。
実施例５と異なるのは、ｎ型窓層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓを用い、Ａｌ成分ｘは、０.４５〜０.６５であることが好ましく、例えば０.５であってもよい。従来のＡｌＧａＩｎＰ窓層に対して、成長速度限界を７Å／Ｓから４０Å／Ｓまで高めて、成長速度を３倍以上に高めることができ、エピタキシャル構造の成長時間を３０％以上短縮でき、プロセス時間を大幅に短縮でき、生産コストを低減でき、大量生産に有利である。同時に、ＡｌＧａＡｓの温度窓が（６８０℃±３０℃）（６８０℃±３０℃）増加し、エピタキシャル成長の品質をより容易に制御することができる。
実施例７
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第２の半導体層１１３には、ｎ型窓層を設けず、エピタキシャル積層のサイズが３００μｍ×３００μｍ以下であるミニ型発光ダイオードまたはマイクロ型発光ダイオードに適用することができる点である。
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第２の半導体層１１３には、ｎ型窓層を設けず、エピタキシャル積層のサイズが３００μｍ×３００μｍ以下であるミニ型発光ダイオードまたはマイクロ型発光ダイオードに適用することができる点である。
実施例８
実施例４と異なるのは、図１２に示されるように、第３の半導体層１１４は、図１２に示すように、ｎ型のドーピングを有し、その厚さは３０〜１００μｍであり、ｎ電極が第３の半導体層に直接に接触する点である。表３にこの実施例に適用可能なエピタキシャル構造が示されている。
実施例４と異なるのは、図１２に示されるように、第３の半導体層１１４は、図１２に示すように、ｎ型のドーピングを有し、その厚さは３０〜１００μｍであり、ｎ電極が第３の半導体層に直接に接触する点である。表３にこの実施例に適用可能なエピタキシャル構造が示されている。
本実施例では、オーミック接触層として第３の半導体層１１４をそのまま採用し、ｎ型窓層及びｎ型ＧａＡｓオーミック接触層を省略して、エピタキシャル積層のサイズが３００μｍ×３００μｍ以下であるミニ型発光ダイオードまたはマイクロ型発光ダイオードに適用することができる。
実施例９
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第１の半導体層はｎ型、第２の半導体層はp型であるという点である。具体的には、第１の半導体層１１１は、ｎ型カバー層、ｎ型窓層を含むことができ、第２の半導体層１１３は、p型カバー層、p型窓層を含むことができる。
実施例４と異なるのは、エピタキシャル構造の第１の半導体層はｎ型、第２の半導体層はp型であるという点である。具体的には、第１の半導体層１１１は、ｎ型カバー層、ｎ型窓層を含むことができ、第２の半導体層１１３は、p型カバー層、p型窓層を含むことができる。
表４に本実施例に適用可能なエピタキシャル構造を示す。このうちｎ電極はｎ型窓層に接続され、ｐ電極はｐ型窓層に接続されている。
変形例として、第２の半導体層１１３は、ｐ電極がＧａＡｓオーミック接触層に接続されるＧａＡｓオーミック接触層を含んでもよい。別の態様では、この第２の半導体層１１３は、窓層及びオーミック接触層を含まず、第３の半導体層１１４は、p型の導電を有するとともにオーミック接触層としてｐ電極に接続される。
以上の説明は、本発明の好ましい実施例を説明したに過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の精神と原理の範囲内で行われるあらゆる修正、均等物、改良等は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。
１００ 基板
１０１ バッファ層
１０２ エッチングストップ層
１０３ 接触層
１０４ 電流拡散層
１０５ Ｎ型層
１０６ 発光層
１０７ Ｐ型層
１０８ 窓層
１１１ 第１の半導体層
１１２ 活性層
１１３ 第２の半導体層
１１４ 第３の半導体層
１２１ ｐ電極
１２２ ｎ電極
１３１ 延在電極
１３２ 延在電極
１４０ 絶縁保護層
１０１ バッファ層
１０２ エッチングストップ層
１０３ 接触層
１０４ 電流拡散層
１０５ Ｎ型層
１０６ 発光層
１０７ Ｐ型層
１０８ 窓層
１１１ 第１の半導体層
１１２ 活性層
１１３ 第２の半導体層
１１４ 第３の半導体層
１２１ ｐ電極
１２２ ｎ電極
１３１ 延在電極
１３２ 延在電極
１４０ 絶縁保護層
Claims (36)
- 第１の半導体層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、第２の半導体層、及び第３の半導体層を順次に含むエピタキシャル構造が形成された基板を提供し、該第３の半導体層はＡｌＧａＡｓを材料として前記第１の半導体層より前記基板に接近する位置にあると共に厚さは３０μｍ以上であるステップ（１）と、
前記エピタキシャル構造の前記基板から離れた側の表面に前記第１の半導体層に電気的に接続する第１の電極及び前記第２の半導体層に電気的に接続する第２の電極を作製するステップ（２）と、
前記基板を除去して前記第３の半導体層で該エピタキシャル積層を支持してその物理的安定性を確保するステップ（３）と、
が含まれることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 - 前記ステップ（１）には、
基板を提供するサブステップ（１１）と、
液相エピタキシー技術を用いて前記基板上に前記第３の半導体層を成長させるサブステップ（１２）と、
ＭＯＣＶＤエピタキシャル技術を用いて、該第３の半導体層上に、前記第２の半導体層と、前記活性層と、前記第１の半導体層を順次形成するサブステップ（１３）と、が含まれることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 前記ステップ（１）において形成された前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであり、その中のアルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（１）において形成された前記第３の半導体層の厚さは３０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（１）において形成されたエピタキシャル構造の第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と窓層とを含み、該窓層はＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰであり、前記ステップ（２）において形成される第２の電極は、前記窓層とオーミック接触を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（２）において、前記第２のタイプの窓層の表面に第２の電極を形成した後、加熱処理を行って前記第１の電極の金属原子を前記第２のタイプの窓層に拡散させて前記第２の電極を前記第２のタイプの窓層にオーミック接触させることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記第２の電極は、単層または多層構造であり、前記窓層と直接に接する材料層がＡｕまたは金を含む合金であることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（１）において形成されるエピタキシャル構造は、第１のタイプのカバー層、活性層、第２のタイプのカバー層、オーミック接触層及び第３の半導体層を順次に含み、前記ステップ（２）において形成される第２の電極は、前記オーミック接触層に接触する、請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（１）において形成されるエピタキシャル構造は、第１のタイプのカバー層、活性層、第２のタイプのカバー層及び第３の半導体層を順次に含み、前記ステップ（２）で形成される第２の電極は、第３の半導体層に接していることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（２）は、前記第３の半導体層の表面に第２の電極を形成した後、前記第１の電極の金属原子が第３の半導体層内に拡散するように加熱処理を行い、当該第２の電極を第３の半導体層にオーミック接触させることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（２）において、前記エピタキシャル構造の前記第１の半導体、前記活性層及び前記第２の半導体層の一部をエッチングしてメサ又は窪みを形成し、該メサ又は窪みは前記第２の半導体層又は前記第３の半導体層の表面が露出するように前記第２の半導体層又は前記第３の半導体層までエッチングし、該メサ又は窪みに第２の電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 前記ステップ（３）において、前記第３の半導体層を支持して前記基板を除去することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
- 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法により作成された発光ダイオード。
- 第１の半導体層とＡｌＧａＩｎＰ活性層と第２の半導体層及び第３の半導体層を順次に含むエピタキシャル積層と、
前記エピタキシャル積層の同じ側に形成されて前記第１の半導体層に電気的に接続する第１の電極及び前記第２の半導体層に電気的に接続する第２の電極と、を備え、前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓとし、共に厚さは３０μｍ以上であり、且つ前記エピタキシャル積層を支持してその物理的安定性を確保することを特徴とする発光ダイオード。 - 前記第３の半導体層の厚さは３０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第３の半導体層はＡｌＧａＡｓであり、その中のアルミニウム成分の含有量は２０％〜９５％であることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記活性層から発される光は、前記第３の半導体層の一側の面から射出されることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第１の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓと、ＡｌＧａＩｎＰと、ＡｌＩｎＰと、ＧａＰと、又は、それらの組み合わせにより作成されることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第２の半導体層はＡｌＧａＡｓと、ＡｌＧａＩｎＰと、ＡｌＩｎＰと、ＧａＰと、又は、それらの組み合わせにより作成されることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と窓層とを含み、該窓層はＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰであり、前記第２の電極は、前記窓層とオーミック接触を形成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第２の電極は、単層または多層構造であり、前記窓層と直接に接する材料層がＡｕまたは金を含む合金であることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
- 前記窓層と直接接する材料層の厚さは５〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオード。
- 前記第２の電極は、前記第３の半導体層とオーミック接触を形成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第２の電極は、単層または多層構造であり、前記窓層と直接接する材料層がＡｕまたは金を含む合金であることを特徴とする請求項２３に記載の発光ダイオード。
- 前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と窓層とを有し、前記第２の電極は、前記窓層と接触することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層とオーミック接触層とを有し、前記第２の電極は、前記オーミック接触層と接触することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記エピタキシャル積層は、第１のタイプのカバー層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、第２のタイプのカバー層、第２のタイプの窓層及び第３の半導体層を順次に含み、前記第２の電極は、前記第２のタイプの窓層に接していることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記エピタキシャル積層は、第１のタイプの窓層、第１のタイプのカバー層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、第２のタイプのカバー層、第２のタイプの窓層と、
オーミック接触層及び第３の半導体層を順次に含み、前記第２の電極は、前記オーミック接触層に接していることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。 - 前記第１の電極と接触し且つ面積が前記第１の電極より広い第１の金属層と、前記第２の電極と接触し且つ面積が前記第２の電極より広い第２の金属層と、を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード。
- 前記第１の金属層及び第２の金属層を反射層とすることを特徴とする請求項２９に記載の発光ダイオード。
- 複数の発光ダイオードを備え、該複数の発光ダイオードにおける少なくとも１つが、
第１の半導体層とＡｌＧａＩｎＰ活性層と第２の半導体層及び第３の半導体層を順次に含むエピタキシャル積層と、
前記エピタキシャル積層の同じ側に形成されて前記第１のタイプの半導体層に電気的に接続する第１の電極及び前記第２タイプの半導体層に電気的に接続する第２の電極と、を備え、前記第３の半導体層の材料はＡｌＧａＡｓであると共に厚さは３０μｍ以上であり、且つ前記エピタキシャル積層を支持してその物理的安定性を確保する発光ダイオードであることを特徴とする発光装置。 - 前記第３の半導体層のアルミニウム成分は２０％〜９５％であることを特徴とする請求項３１に記載の発光装置。
- 前記第３の半導体層の厚さは３０〜３００μｍであることを特徴とする請求項３１に記載の発光装置。
- 前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層と窓層とを有し、前記第２の電極は、前記窓層と接触することを特徴とする請求項３１に記載の発光装置。
- 前記エピタキシャル積層のサイズは３００μｍ×３００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプのカバー層とオーミック接触層とを有し、前記第２の電極は、前記オーミック接触層と接触することを特徴とする請求項３１に記載の発光装置。
- 前記エピタキシャル積層のサイズは１００μｍ×１００μｍ以下であり、前記第２の半導体層は、第２のタイプの制限層、カバー層、窓層とオーミック接触層とを有し、前記第２の電極は、前記オーミック接触層と接触することを特徴とする請求項３１に記載の発光装置。
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