JP3257286B2 - Light emitting diode manufacturing method - Google Patents

Light emitting diode manufacturing method

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JP3257286B2
JP3257286B2 JP25067694A JP25067694A JP3257286B2 JP 3257286 B2 JP3257286 B2 JP 3257286B2 JP 25067694 A JP25067694 A JP 25067694A JP 25067694 A JP25067694 A JP 25067694A JP 3257286 B2 JP3257286 B2 JP 3257286B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高発光出力で高信頼性
の発光ダイオード(LED)の製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting diode (LED) having a high light output and a high reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】LED特性の中で、発光出力は最も重要
な特性である。このため、LEDの発光出力の向上は、
LED製造メーカ各社により力を入れて開発が進められ
ている。
2. Description of the Related Art Light emission output is the most important characteristic among LED characteristics. Therefore, the improvement of the light emission output of the LED is
The LED manufacturers are working hard to develop them.

【0003】例えば、AlGaAs系のLEDを例に取
ると、シングルヘテロ構造からダブヘテロ構造による内
部量子効率の向上による高出力化が進められた。またG
aAs基板上に発光層を形成した従来のダブルヘテロ構
造から、裏面側のGaAs基板を除去した裏面反射型構
造にすることにより、光取出し効率を向上させ、高出力
化が図られた。これまで、この裏面反射型LEDが最も
高い発光出力が得られるLEDであったが、基板を除去
するために必要となる厚いエピタキシャル層を成長させ
ることが難しかった。
For example, taking an AlGaAs-based LED as an example, a higher output has been promoted by improving the internal quantum efficiency from a single hetero structure to a dub hetero structure. G
By changing the conventional double hetero structure in which the light emitting layer is formed on the aAs substrate to the back reflection type structure in which the GaAs substrate on the back surface is removed, the light extraction efficiency is improved and the output is increased. Heretofore, this back-reflection type LED has the highest emission output, but it has been difficult to grow a thick epitaxial layer necessary for removing the substrate.

【0004】これに対して、GaAs基板と発光層との
間に空洞部を設け、発光層と空洞部の界面で光を反射さ
せることにより、高出力化を図った界面反射型LEDが
開発されている(例えば、特許願平5−160610号
明細書)。これは、表面に多数のメサ部を形成してGa
As基板に凹凸を形成し、そのGaAs基板の凹部を犠
牲層となるAlGaAs層で埋め、このAlGaAs層
を含むGaAs基板上にエピタキシャルからなる発光層
を形成し、凹部を埋めた犠牲層となるAlGaAs層を
エッチング除去して空洞部を形成し、空洞部とエピタキ
シャル層との界面で光を反射させるようにしたものであ
る。この界面反射型LEDは、裏面反射型LEDに比べ
て、発光出力が高く、面内均一性が良く、製作が容易で
あり、高速高出力が両立できる等多くの長所を有してい
る。
On the other hand, an interface reflection type LED having a high output has been developed by providing a cavity between a GaAs substrate and a light emitting layer and reflecting light at an interface between the light emitting layer and the cavity. (Eg, Japanese Patent Application No. 5-160610). This is because a large number of mesas are formed on the surface and Ga
Irregularities are formed on an As substrate, the concave portions of the GaAs substrate are filled with an AlGaAs layer serving as a sacrificial layer, an epitaxial light emitting layer is formed on the GaAs substrate including the AlGaAs layer, and AlGaAs serving as a sacrificial layer filling the concave portions is formed. The layer is etched away to form a cavity, and light is reflected at the interface between the cavity and the epitaxial layer. The interface reflection type LED has many advantages as compared with the backside reflection type LED, such as high light emission output, good in-plane uniformity, easy manufacture, and compatibility with high speed and high output.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した界面
反射型LEDを製作する当たっては次のような問題があ
った。
However, there are the following problems in manufacturing the above-mentioned interface reflection type LED.

【0006】(1)犠牲層の部分のみを有効にエッチン
グすることは非常に難しい。例えば、アンドープ型で犠
牲層を成長させた場合、犠牲層は実際にはドーパント拡
散によりp型となってしまう。犠牲層が高混晶のAlG
aAsの場合、これをエッチング除去するためにフッ酸
の希薄溶液が用いられるが、p型犠牲層はエッチングさ
れにくいので、犠牲層のみでなく、その周囲も多少エッ
チングされてしまう。このため、エッチング後の空洞部
形状を精度高く形成することが難しかった。
(1) It is very difficult to effectively etch only the sacrificial layer. For example, when a sacrificial layer is grown in an undoped type, the sacrificial layer actually becomes p-type due to dopant diffusion. AlG with high mixed crystal sacrifice layer
In the case of aAs, a dilute solution of hydrofluoric acid is used to remove it by etching. However, since the p-type sacrificial layer is difficult to be etched, not only the sacrificial layer but also the periphery thereof is slightly etched. For this reason, it was difficult to form the cavity shape after etching with high accuracy.

【0007】特に、発光層を形成するエピタキシャル層
のAlAs混晶比が高いことが必要とされる赤色LED
等の場合は、発光層を構成するクラッド層やウィンドウ
層のエッチング量が問題となってくるが、犠牲層以外も
エッチングされてしまうため、設計通りのエッチングが
できず、十分高い発光出力を引き出すことができなかっ
た。
In particular, a red LED which requires a high AlAs mixed crystal ratio of an epitaxial layer forming a light emitting layer
In such a case, the amount of etching of the cladding layer and the window layer constituting the light emitting layer becomes a problem. However, since the layers other than the sacrificial layer are also etched, the etching cannot be performed as designed, and a sufficiently high emission output is obtained. I couldn't do that.

【0008】(2)一方、犠牲層を全部除去して構成さ
れる界面反射型LEDは、前記のように発光出力は高い
が、信頼性に問題があった。特に、屋外用として用いた
場合に行われる低温信頼性試験において、大きな発光出
力の低下を生じていた。
(2) On the other hand, the interface reflection type LED constituted by removing the sacrificial layer entirely has a high light emission output as described above, but has a problem in reliability. In particular, in a low-temperature reliability test performed when the device is used outdoors, a large decrease in light emission output has occurred.

【0009】(3)また、界面反射型LEDは、基板と
発光層のエピタキシャル層とがメサ部でつながっている
だけなので、発光層で生じた熱の逃げが悪い。そのた
め、電流を増やして行くと順方向電圧の増加や、応答速
度の低下を惹き起こしていた。
(3) In the interfacial reflection type LED, since the substrate and the epitaxial layer of the light emitting layer are only connected by the mesa portion, the heat generated in the light emitting layer is hardly dissipated. Therefore, increasing the current causes an increase in the forward voltage and a decrease in the response speed.

【0010】本発明の目的は、界面反射型LEDにおい
て、犠牲層を除去する際、この犠牲層のエッチング量が
他の層のエッチング量に比べ大きな割合でエッチングで
きるようにすることによって、上述した従来技術の欠点
を解消して、他の層に影響を与えることなく、犠牲層の
みを有効にエッチング除去することができる高出力のL
EDの製造方法を提供することにある。
[0010] An object of the present invention is to provide an interface reflection type LED in which, when removing a sacrifice layer, the sacrifice layer can be etched at a larger rate than the other layers. A high-power L that can effectively etch away only the sacrificial layer without affecting the other layers by overcoming the disadvantages of the prior art.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ED.

【0011】また、本発明の目的は、高発光出力と高信
頼性とを同時に満足することができるLEDを提供する
ことにある。
It is another object of the present invention to provide an LED that can simultaneously satisfy high emission output and high reliability.

【0012】また、本発明の目的は、熱の放散を良好に
することによって、電流を増やしても、順方向電圧の増
加や、応答速度の低下をきたさないLEDの製造方法を
提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an LED by improving heat dissipation so that the forward voltage does not increase or the response speed does not decrease even when the current is increased. is there.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】まず、犠牲層のみを有効
にエッチング除去するという目的を達成するために、本
発明は、界面反射型LEDにおいて、基板と発光層とな
るエピタキシャル層の間に成長させた犠牲層の型をn型
にしたものである。
First, in order to achieve the object of effectively removing only the sacrificial layer by etching, the present invention relates to an interfacial reflection type LED which is formed between a substrate and an epitaxial layer to be a light emitting layer. The type of the sacrificial layer thus formed is an n-type.

【0014】すなわち、本発明のLEDの製造方法は、
半導体基板の表面に形成した複数の凹部を犠牲層となる
半導体層で埋め、該半導体層を含む基板上に発光層を形
成し、上記凹部を埋めた犠牲層となる半導体層をエッチ
ング除去して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層と
の界面で光を反射させるようにした発光ダイオードの製
造方法において、上記凹部を埋める半導体層の導電型を
n型としたものである。
That is, the method for manufacturing an LED according to the present invention comprises:
A plurality of recesses formed on the surface of the semiconductor substrate are filled with a semiconductor layer serving as a sacrificial layer, a light-emitting layer is formed over the substrate including the semiconductor layer, and the semiconductor layer serving as a sacrificial layer filling the recesses is removed by etching. In a method for manufacturing a light emitting diode in which a cavity is formed and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer, the conductivity type of the semiconductor layer filling the recess is n-type.

【0015】また、本発明のLEDの製造方法は、p型
GaAs基板の表面に形成した複数の凹部を犠牲層とな
る高AlAs混晶比のAlGaAs層で埋め、該AlG
aAs層を含むGaAs基板上に、GaAsまたはAl
GaAsからなるホモ接合、シングルヘテロ接合または
ダブルヘテロ接合の発光層を形成し、上記凹部を埋めた
犠牲層となる高AlAs混晶比のAlGaAs層を除去
して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層との界面で
光を反射させるようにした発光ダイオードの製造方法に
おいて、上記凹部を埋める高AlAs混晶比のAlGa
As層の導電型をn型としたものである。
Further, according to the method of manufacturing an LED of the present invention, a plurality of recesses formed on the surface of a p-type GaAs substrate are filled with an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio as a sacrificial layer, and the AlG layer is formed.
GaAs or Al is formed on a GaAs substrate including an aAs layer.
A light emitting layer of GaAs homo-junction, single hetero-junction or double hetero-junction is formed, and the AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio, which is a sacrificial layer filling the recess, is removed to form a cavity. A light-emitting diode for reflecting light at an interface between the light-emitting layer and the light-emitting layer, wherein the AlGa having a high AlAs mixed crystal ratio filling the recess is provided.
The conductivity type of the As layer is n-type.

【0016】次に、高発光出力と高信頼性とを同時に満
足させ、さらに熱放散を良好にするという目的を達成す
るために、本発明は、界面反射型LEDにおいて、基板
と発光層となるエピタキシャル層の間に成長させた犠牲
層の導電型を基板と反対の導電型にすると共に、その犠
牲層を全部除去するのではなく、部分的に残すようにし
たものである。
Next, in order to simultaneously achieve high emission output and high reliability and achieve the object of improving heat dissipation, the present invention provides an interface reflection type LED with a substrate and a light emitting layer. The conductivity type of the sacrificial layer grown between the epitaxial layers is set to the conductivity type opposite to that of the substrate, and the sacrificial layer is partially removed instead of being entirely removed.

【0017】すなわち、本発明のLEDの製造方法は、
半導体基板の表面に形成した複数の凹部を犠牲層となる
半導体層で埋め、該半導体層を含む基板上に発光層を形
成し、上記凹部を埋めた犠牲層となる半導体層をエッチ
ング除去して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層と
の界面で光を反射させるようにした発光ダイオードの製
造方法において、上記凹部を埋める半導体層の導電型を
上記半導体基板と反対の導電型とし、上記凹部を埋める
犠牲層となる半導体層を部分的に残存させたものであ
る。
That is, the method for manufacturing an LED of the present invention comprises:
A plurality of recesses formed on the surface of the semiconductor substrate are filled with a semiconductor layer serving as a sacrificial layer, a light-emitting layer is formed over the substrate including the semiconductor layer, and the semiconductor layer serving as a sacrificial layer filling the recesses is removed by etching. In a method for manufacturing a light emitting diode, wherein a cavity is formed and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer, the conductivity type of the semiconductor layer filling the recess is set to a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. And a semiconductor layer serving as a sacrificial layer filling the concave portion is partially left.

【0018】また、本発明のLEDの製造方法は、半導
体基板の表面に形成した複数の凹部を犠牲層となる半導
体層で埋め、該半導体層を含む基板上に発光層を形成し
たエピタキシャルウェハを形成し、このウェハの表面に
部分電極を、裏面に全面電極をそれぞれ形成し、上記凹
部を埋めた犠牲層となる半導体層を除去して空洞部を形
成し、該空洞部と上記発光層との界面で光を反射させる
ようにした発光ダイオードの製造方法において、上記凹
部を埋める犠牲層となる半導体層の導電型をn型とし、
上記凹部を埋める犠牲層となる半導体層を除去する際
に、該半導体層を部分的に残存させ、その残存領域の直
径を上記部分電極の50%から150%としたものであ
る。
Further, according to the LED manufacturing method of the present invention, an epitaxial wafer in which a plurality of concave portions formed on the surface of a semiconductor substrate are filled with a semiconductor layer serving as a sacrificial layer and a light emitting layer is formed on a substrate including the semiconductor layer is provided. Forming a partial electrode on the front surface of the wafer, forming a full surface electrode on the back surface, removing a semiconductor layer serving as a sacrificial layer filling the concave portion to form a cavity, and forming the cavity and the light emitting layer. In the method for manufacturing a light emitting diode in which light is reflected at the interface of the above, the conductivity type of the semiconductor layer serving as a sacrificial layer filling the concave portion is n-type,
When the semiconductor layer serving as the sacrificial layer filling the concave portion is removed, the semiconductor layer is partially left, and the diameter of the remaining region is set to 50% to 150% of the partial electrode.

【0019】また、本発明のLEDの製造方法は、p型
GaAs基板の表面に形成した複数の凹部を犠牲層とな
る高AlAs混晶比のAlGaAs層で埋め、該AlG
aAs層を含むGaAs基板上に、GaAsまたはAl
GaAsからなるホモ接合、シングルヘテロ接合または
ダブルヘテロ接合の発光層を形成してエピタキシャルウ
ェハを形成し、このウェハの表面に部分電極を、裏面に
全面電極をそれぞれ形成し、上記凹部を埋めた犠牲層と
なる高AlAs混晶比のAlGaAs層を除去して空洞
部を形成し、該空洞部と上記発光層との界面で光を反射
させるようにした発光ダイオードの製造方法において、
上記凹部を埋める犠牲層となる高AlAs混晶比のAl
GaAs層の導電型をn型とし、上記凹部を埋める犠牲
層となる高AlAs混晶比のAlGaAs層を部分的に
残存させ、その残存領域の直径を上記部分電極の50%
から150%としたものである。なお、この発明のLE
Dの製造方法において、p型とn型を反対としてもよ
い。
Further, according to the method of manufacturing an LED of the present invention, a plurality of recesses formed on the surface of a p-type GaAs substrate are filled with an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio serving as a sacrificial layer, and the AlG layer is formed.
GaAs or Al is formed on a GaAs substrate including an aAs layer.
A GaAs homojunction, single heterojunction or double heterojunction light emitting layer is formed to form an epitaxial wafer, a partial electrode is formed on the front surface of the wafer, and a full surface electrode is formed on the back surface. A method of manufacturing a light-emitting diode, comprising removing an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio to form a layer to form a cavity, and reflecting light at an interface between the cavity and the light-emitting layer.
Al having a high AlAs mixed crystal ratio to be a sacrificial layer for filling the concave portion
The conductivity type of the GaAs layer is n-type, and the AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio, which is a sacrificial layer filling the concave portion, is partially left, and the diameter of the remaining region is 50% of that of the partial electrode.
From 150%. The LE of the present invention
In the method of manufacturing D, the p-type and the n-type may be reversed.

【0020】上述した高AlAs混晶比のAlGaAs
犠牲層の導電型をn型とするn型ドーパントは、Te、
Sn、S、またはSeであることが好ましい。なお、エ
ピタキシャル層の成長方法は、液相エピタキシャル成長
法、気相成長法、有機金属気相成長法を問わない。
AlGaAs having a high AlAs mixed crystal ratio as described above
The n-type dopant that makes the conductivity type of the sacrificial layer n-type is Te,
Preferably, it is Sn, S, or Se. The method of growing the epitaxial layer is not limited to a liquid phase epitaxial growth method, a vapor phase growth method, or a metal organic chemical vapor deposition method.

【0021】[0021]

【作用】本発明において、犠牲層をn型にすると、他の
層のエッチングを最小限に抑えた状態で、犠牲層のみを
有効に除去できる。したがって、精度の高い形状加工が
可能となり、設計通りのLED製作ができるから、高出
力化を引き出すことができる。また、n型の犠牲層を形
成するには、犠牲層の成長溶液にn型ドーパントを入れ
るだけでよく、工数の増加を伴わないから製造が容易で
ある。
In the present invention, if the sacrificial layer is made n-type, only the sacrificial layer can be effectively removed while minimizing the etching of other layers. Therefore, it is possible to form the shape with high accuracy, and to manufacture the LED as designed, so that a higher output can be obtained. Further, in order to form an n-type sacrifice layer, it is only necessary to add an n-type dopant to the growth solution of the sacrifice layer, and it is easy to manufacture because the number of steps is not increased.

【0022】ところで、犠牲層を全て除去すると信頼性
に問題がある。そこで、他の発明では、犠牲層を全て除
去するのではなく、部分的に残存させるようにする。こ
のようにすると信頼性を向上させることができる。
By the way, if all the sacrificial layers are removed, there is a problem in reliability. Therefore, in another invention, the entire sacrificial layer is not partially removed but is partially left. By doing so, reliability can be improved.

【0023】犠牲層を部分的に残存させるには、エッチ
ングを途中で止めればよい。犠牲層をエッチングする
時、犠牲層は周囲から中央に向かってエッチング除去さ
れていく。このため、エッチングを途中で止めれば、犠
牲層は中央部付近に残される。
In order to leave the sacrificial layer partially, the etching may be stopped halfway. When the sacrificial layer is etched, the sacrificial layer is etched away from the periphery toward the center. Therefore, if the etching is stopped halfway, the sacrificial layer is left near the center.

【0024】しかし、この残存した犠牲層に電流が流れ
てしまっては、発光部が部分電極直下になって光が遮ら
れるため、光取り出し効率を高くすることはできない。
そこで、犠牲層の導電型を、基板の導電型と逆の導電型
にして、犠牲層に電流が流れないようにする。このよう
にすると、犠牲層を通して電流が部分電極直下に集中す
るのを防止することができ、電流を分散させることがで
きる。これにより発光出力を高く保持したままで、信頼
性の高いLEDを得ることができる。
However, if a current flows through the remaining sacrificial layer, the light-emitting portion is located immediately below the partial electrode and the light is blocked, so that the light extraction efficiency cannot be increased.
Therefore, the conductivity type of the sacrifice layer is set to the conductivity type opposite to that of the substrate so that no current flows through the sacrifice layer. With this configuration, it is possible to prevent the current from being concentrated directly below the partial electrode through the sacrificial layer, and it is possible to disperse the current. This makes it possible to obtain a highly reliable LED while maintaining a high light emission output.

【0025】また、犠牲層を部分的に残存させると、発
光層のエピタキシャル層は犠牲層ともつながるようにな
るので、発光層で生じた熱の逃げが良くなる。
Further, when the sacrificial layer is partially left, the epitaxial layer of the light emitting layer is connected to the sacrificial layer, so that the heat generated in the light emitting layer can be released.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明のLEDの実施例を図面を用い
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the LED of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】(実施例1)図1〜図3を用いて犠牲層の
導電型をn型とする実施例1を説明する。図1は、本実
施例による発光波長660nmの高輝度赤色LED用エピ
タキシャルウェハの犠牲層除去前の断面構造図である。
(Embodiment 1) An embodiment 1 in which the conductivity type of the sacrificial layer is n-type will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a 660 nm high-brightness red LED epitaxial wafer according to the present embodiment before a sacrificial layer is removed.

【0028】このエピタキシャルウェハの構造は、次の
ようになっている。p型GaAs基板5上にマトリック
ス状に多数のメサ部6を形成して、基板表面に多数の凹
凸部を形成する。この凹凸部を形成したp型GaAs基
板5上の凹部に、高AlAs混晶比のn型AlGaAs
の犠牲層4が埋め込まれる。この犠牲層4を含む基板5
上に、pn接合を有する発光層が形成される。発光層
は、p型AlGaAsクラッド層3、p型AlGaAs
活性層2及びn型AlGaAsクラッド層1から構成さ
れ、ダブルヘテロ構造となっている。
The structure of this epitaxial wafer is as follows. A large number of mesa portions 6 are formed in a matrix on a p-type GaAs substrate 5, and a large number of uneven portions are formed on the substrate surface. A concave portion on the p-type GaAs substrate 5 having the concave and convex portions is provided with an n-type AlGaAs having a high AlAs mixed crystal ratio.
Sacrifice layer 4 is buried. Substrate 5 including this sacrificial layer 4
A light emitting layer having a pn junction is formed thereon. The light emitting layer includes a p-type AlGaAs cladding layer 3, a p-type AlGaAs
It is composed of an active layer 2 and an n-type AlGaAs cladding layer 1 and has a double hetero structure.

【0029】次に、このエピタキシャルウェハの製造方
法について説明する。製造方法には、AlGaAs系の
LEDの製作に広く用いられている液相エピタキシャル
法を用い、その液相エピタキシャル法の中で、徐冷法の
一種であるスライドボート法を用いた。
Next, a method of manufacturing the epitaxial wafer will be described. As a manufacturing method, a liquid phase epitaxial method widely used for manufacturing an AlGaAs-based LED was used, and among the liquid phase epitaxial methods, a slide boat method, which is a kind of a slow cooling method, was used.

【0030】先ずp型GaAs基板5としては、厚さが
350μm、キャリア濃度が2×1019cm-3のものを用
いた。このGaAs基板5に、ホトリソグラフィとエッ
チングを施してメサ部6を形成した。メサ部6の大きさ
は、直径が15μmで、高さが10μm、相隣るメサ部
の中心間の間隔が40μmになるようにマトリックス状
に形成した。
First, a p-type GaAs substrate 5 having a thickness of 350 μm and a carrier concentration of 2 × 10 19 cm −3 was used. The GaAs substrate 5 was subjected to photolithography and etching to form a mesa 6. The size of the mesa portion 6 was formed in a matrix such that the diameter was 15 μm, the height was 10 μm, and the distance between the centers of adjacent mesa portions was 40 μm.

【0031】このメサ部6を表面に形成したp型GaA
s基板5を、スライドボートの基板ホルダにセットし
た。スライドボートには4つの溶液溜がある。先ず第1
溶液溜には、n型犠牲層成長用として金属Ga、金属A
l、GaAs多結晶、ドーパントとして金属Teをセッ
トした。第2溶液溜には、p型クラッド層成長用として
金属Ga、金属Al、GaAs多結晶、ドーパントとし
して金属Mgをセットした。第3溶液溜には、p型活性
層成長用として金属Ga、金属Al、GaAs多結晶、
ドーパントとして金属Mgをセットした。そして、第4
溶液溜には、n型クラッド層成長用として金属Ga、金
属Al、GaAs多結晶、ドーパントとして金属Teを
セットした。
A p-type GaAs having the mesa 6 formed on the surface
The s substrate 5 was set on the substrate holder of the slide boat. The slide boat has four solution reservoirs. First,
The solution reservoir contains metal Ga and metal A for growing an n-type sacrificial layer.
1, GaAs polycrystal, and metal Te as a dopant were set. In the second solution reservoir, metal Ga, metal Al, GaAs polycrystal, and metal Mg as a dopant were set for growing a p-type cladding layer. In the third solution reservoir, metal Ga, metal Al, GaAs polycrystal,
Metal Mg was set as a dopant. And the fourth
In the solution reservoir, metal Ga, metal Al, GaAs polycrystal, and metal Te as a dopant were set for growing an n-type cladding layer.

【0032】ここで、第2から第4の溶液の組成は、従
来のDH構造赤色LEDの成長に用いたのと同じ配合で
ある。第1溶液溜の配合は、高混晶のAlGaAs層を
成長させるためのAlを余分に添加した。多結晶のGa
Asは大目で構わない。また、TeはGa:1gに対し
て0.05mgとした。
Here, the compositions of the second to fourth solutions are the same as those used for growing the conventional DH structure red LED. For the composition of the first solution reservoir, extra Al for growing a highly mixed crystal AlGaAs layer was added. Polycrystalline Ga
As does not matter. Te was set to 0.05 mg per 1 g of Ga.

【0033】さて、原料をセットしたスライドボートを
反応管内にセットし、反応管内を水素ガスに置換後成長
温度まで昇温した。そして成長開始温度で約3時間保持
後、徐冷を開始した。徐冷を開始したら、GaAs基板
をセットした基板ホルダをスライドさせ、GaAs基板
を第1溶液溜の成長溶液と接触させた。この接触により
GaAs基板の凹部に、高混晶(AlAs混晶比0.
9)のn型AlGaAs犠牲層を成長させた。約2μm
成長したら、基板ホルダをスライドさせ、基板を第2溶
液溜の成長溶液と接触させ、p型AlGaAsクラッド
層を成長させた。
The slide boat on which the raw materials were set was set in a reaction tube, the inside of the reaction tube was replaced with hydrogen gas, and the temperature was raised to the growth temperature. Then, after maintaining at the growth start temperature for about 3 hours, slow cooling was started. After the slow cooling was started, the substrate holder on which the GaAs substrate was set was slid, and the GaAs substrate was brought into contact with the growth solution in the first solution reservoir. Due to this contact, a high mixed crystal (AlAs mixed crystal ratio of 0.
9) An n-type AlGaAs sacrificial layer was grown. About 2μm
After the growth, the substrate holder was slid, the substrate was brought into contact with the growth solution in the second solution reservoir, and the p-type AlGaAs cladding layer was grown.

【0034】なお、凹部の深さ10μmに対して犠牲層
の2μmという厚さは理論上不合理であるように見える
が、実際、犠牲層成長中にメサ部の凹部の成長と凸部の
溶解が同時進行し、凹部には2μm成長、凸部は7μm
溶解が起こり、成長終了後にはかなり平坦になるため問
題はない。
Although the thickness of the sacrificial layer of 2 μm seems to be theoretically irrational with respect to the depth of the concave portion of 10 μm, the growth of the concave portion of the mesa portion and the melting of the convex portion during the growth of the sacrificial layer actually occur. Simultaneously progressing, 2 μm growth in the concave portion, 7 μm in the convex portion
There is no problem because melting occurs and after the growth is completed, the surface becomes considerably flat.

【0035】p型AlGaAsクラッド層は、AlAs
混晶比0.6であり、キャリア濃度は5×1017cm-3
厚さ30μmである。クラッド層が成長したら、更に、
基板ホルダ移動させ、p型AlGaAsの活性層を成長
させる。p型AlGaAs層は、AlAs混晶比が0.
35、キャリア濃度が9×1017cm-3で、厚さが1μm
である。活性層が成長したら、基板ホルダを更に移動
し、n型AlGaAsのクラッド層を成長させた。n型
AlGaAs層は、AlAs混晶比が0.6、表面のキ
ャリア濃度が1×1018cm-3、膜厚が40μmである。
n型クラッド層の成長が終了したら、さらに基板ホルダ
を移動させ、成長溶液とエピタキシャルウェハを分離す
る。分離が終了したら、エピタキシャル炉のヒータを切
り、急冷を開始した。
The p-type AlGaAs cladding layer is made of AlAs
The mixed crystal ratio is 0.6, the carrier concentration is 5 × 10 17 cm −3 ,
The thickness is 30 μm. Once the cladding layer has grown,
The substrate holder is moved to grow an active layer of p-type AlGaAs. The p-type AlGaAs layer has an AlAs mixed crystal ratio of 0.1.
35, the carrier concentration is 9 × 10 17 cm -3 and the thickness is 1 μm
It is. After the growth of the active layer, the substrate holder was further moved to grow an n-type AlGaAs cladding layer. The n-type AlGaAs layer has an AlAs mixed crystal ratio of 0.6, a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 on the surface , and a thickness of 40 μm.
After the growth of the n-type cladding layer is completed, the substrate holder is further moved to separate the growth solution and the epitaxial wafer. When the separation was completed, the heater of the epitaxial furnace was turned off, and rapid cooling was started.

【0036】冷却したエピタキシャルウェハを炉から取
り出し、ウェハ表面に直径150μmの円形のAuGe
/Ni/Au電極を、縦横350μm間隔でマトリック
ス状に形成した。また、ウェハ裏面には、AuZnの全
面電極を形成した。次に、チップ化するために、ちょう
ど表面円形電極7が中央に位置するように、円形電極7
の周りの縦と横にダイサーにより分離溝を形成した。溝
の形成深さは100μmである。この溝付きエピタキシ
ャルウェハにH2 SO4 系のエッチング処理を施し、ダ
イサーによる溝破断面をエッチングにより除去した。表
面からみたときチップのサイズは300μm×300μ
mである。
The cooled epitaxial wafer is taken out of the furnace, and a circular AuGe having a diameter of 150 μm is formed on the wafer surface.
/ Ni / Au electrodes were formed in a matrix at intervals of 350 μm vertically and horizontally. On the back surface of the wafer, an AuZn full-surface electrode was formed. Next, in order to form a chip, the circular electrode 7 is positioned so that the surface circular electrode 7 is located at the center.
Separation grooves were formed vertically and horizontally around the surface by a dicer. The formation depth of the groove is 100 μm. This grooved epitaxial wafer was subjected to an H 2 SO 4 -based etching treatment, and a groove cut surface by a dicer was removed by etching. Chip size is 300μm × 300μ when viewed from the surface
m.

【0037】このエピタキシャルウェハをフッ酸の希薄
溶液(体積比1%)に1時間浸漬させる。この浸漬条件
はn型犠牲層4を全てエッチング除去するに十分な時間
である。この浸漬処理により、GaAs基板5の凹部に
成長させた高混晶のn型AlGaAs犠牲層4をエッチ
ングにより除去した。このように犠牲層4を除去したエ
ピタキシャルウェハを図2に示す。
This epitaxial wafer is immersed in a dilute solution of hydrofluoric acid (1% by volume) for 1 hour. This immersion condition is a time sufficient to completely remove the n-type sacrificial layer 4 by etching. By this immersion treatment, the highly mixed crystal n-type AlGaAs sacrificial layer 4 grown in the concave portion of the GaAs substrate 5 was removed by etching. FIG. 2 shows the epitaxial wafer from which the sacrificial layer 4 has been removed as described above.

【0038】その後、溝の中央をフルカットしてエピタ
キシャルウェハを分離し、チップにした。このチップ
を、ダイボンディングによりステムに固定し、ワイヤボ
ンディングにより配線し、樹脂モールドして界面反射型
LEDを製作した。
Thereafter, the center of the groove was fully cut to separate the epitaxial wafer into chips. This chip was fixed to a stem by die bonding, wired by wire bonding, and resin-molded to produce an interface reflection type LED.

【0039】この製作したLEDの特性を積分球を用い
て測定したところ、順方向電流20mA時で、8mWの高出
力が得られた。この輝度は、赤色LEDとして、市販の
3000mcd 級LEDに相当する。このような高輝度の
LEDを製作できたのは、他のエピタキシャル層のエッ
チングを最小に抑えた状態で、高混晶のn型AlGaA
s犠牲層をエッチングにより除去できたからである。
When the characteristics of the manufactured LED were measured using an integrating sphere, a high output of 8 mW was obtained at a forward current of 20 mA. This luminance is equivalent to a commercially available 3000 mcd class LED as a red LED. Such a high-brightness LED can be manufactured by using a highly mixed crystal n-type AlGaAs while minimizing the etching of other epitaxial layers.
This is because the s sacrificial layer could be removed by etching.

【0040】ところで、この界面反射型LEDに関して
は、犠牲層のみを有効にエッチングできるかが非常に重
要となる。そこで、高混晶AlGaAs犠牲層を、p型
からn型までキャリア濃度を変化させ、そのエッチング
速度を調べた。その結果を図3に示す。p型ドーパント
としてはZnを、n型ドーパントとしてはTeを用い
た。横軸はキャリア濃度(cm-3)、縦軸はエッチング深
さa(μm)を示し、このエッチング深さaは、図2に
示す空洞部9の直径とした。
With respect to the interface reflection type LED, it is very important whether only the sacrificial layer can be effectively etched. Therefore, the etching rate of the high mixed crystal AlGaAs sacrificial layer was examined by changing the carrier concentration from p-type to n-type. The result is shown in FIG. Zn was used as a p-type dopant, and Te was used as an n-type dopant. The horizontal axis indicates the carrier concentration (cm −3 ), and the vertical axis indicates the etching depth a (μm). The etching depth a was the diameter of the cavity 9 shown in FIG.

【0041】エッチング液の組成は体積比で水100に
対しフッ酸1とした。この組成は、更に薄くても良い
が、エッチング時間を必要とするため好ましくない。エ
ッチング時間を短縮するために、フッ酸の濃度を濃くす
るとエピタキシャル層、特に表面のn型AlGaAsク
ラッド層のエッチングが激しくなるため好ましくない。
The composition of the etching solution was 100 parts of water and 1 part of hydrofluoric acid by volume. This composition may be thinner, but is not preferred because it requires an etching time. If the concentration of hydrofluoric acid is increased in order to shorten the etching time, the etching of the epitaxial layer, particularly the n-type AlGaAs cladding layer on the surface becomes intense, which is not preferable.

【0042】このエッチング液でn型高混晶AlGaA
s犠牲層をエッチングし、ウェハを切断してその断面を
観察することにより、エッチング除去できた犠牲層4の
深さ(端から径方向内方に向かう深さ)aを調べた。犠
牲層の面積は300μm角であることから、径方向の深
さが150μmになれば、全部除去できたことを意味し
ている。
With this etching solution, n-type highly mixed crystal AlGaAs
By etching the sacrificial layer, cutting the wafer, and observing the cross section, the depth a of the sacrificial layer 4 that could be removed by etching (the depth inward from the end in the radial direction) was determined. Since the area of the sacrificial layer is 300 μm square, when the depth in the radial direction becomes 150 μm, it means that all of the sacrificial layer has been removed.

【0043】図3から、p型犠牲層の場合には、エッチ
ングが数十μmであり、非常に少ない。キャリア濃度が
低くなることにより、エッチング深さも増えているが、
エッチング量は少ない。これに対して、犠牲層がn型に
なるとエッチング量が急激に増加する。更にn型キャリ
ア濃度が高くなると、エッチング速度も速くなり、キャ
リア濃度が1×1017cm-3になると犠牲層が完全に溶け
ていることがわかる。
As shown in FIG. 3, in the case of the p-type sacrificial layer, the etching is several tens μm, which is very small. As the carrier concentration decreases, the etching depth also increases,
The etching amount is small. On the other hand, when the sacrificial layer becomes n-type, the amount of etching sharply increases. It can be seen that as the n-type carrier concentration increases, the etching rate also increases, and when the carrier concentration reaches 1 × 10 17 cm −3 , the sacrificial layer is completely dissolved.

【0044】p型ドーパントとしてZn以外にMg等を
用いてみたが、エッチング量が少ないのはZnの場合と
同じであった。またn型ドーパントとして、Sn、S、
Se等を用いたが、この場合にはTeと同じようにエッ
チング速度が速かった。このため、犠牲層のエッチング
速度が速い理由は、ドーパントとしてTeを用いたせい
ではなく、n型であることが確かめられた。
When Mg or the like was used as a p-type dopant in addition to Zn, the amount of etching was small as in the case of Zn. As n-type dopants, Sn, S,
Although Se or the like was used, in this case, the etching rate was high as in the case of Te. For this reason, it was confirmed that the reason why the etching rate of the sacrificial layer was high was not due to the use of Te as the dopant, but the n-type.

【0045】このように実施例1によれば、犠牲層をn
型とすることにより犠牲層エッチングが容易になった。
また、犠牲層エッチングが容易になったことから、チッ
プ製作の歩留りを大幅に向上させることができた。
As described above, according to the first embodiment, the sacrificial layer is formed of n
The use of the mold facilitated the etching of the sacrificial layer.
Further, since the sacrifice layer etching was facilitated, the yield of chip fabrication could be greatly improved.

【0046】なお、上記実施例では、AlGaAs系の
赤色LEDの場合について説明したが、AlGaAs系
の赤外LEDでも、犠牲層をエッチングする時、他のエ
ピタキシャル層を殆どエッチングすることなく、犠牲層
をきれいに、かつ選択的に、また速やかにエッチングで
きた。
Although the above embodiment has been described with reference to an AlGaAs-based red LED, the AlGaAs-based infrared LED can be etched without etching other epitaxial layers when etching the sacrificial layer. Could be etched cleanly, selectively and promptly.

【0047】また、上記実施例では、p型GaAs基板
上にn型AlGaAs犠牲層、および発光層となるエピ
タキシャル層を形成した場合について述べたが、n型G
aAs基板上に、n型AlGaAs犠牲層、および発光
層となるエピタキシャル層を形成した場合についても同
じ効果が得られた。
In the above embodiment, the case where the n-type AlGaAs sacrificial layer and the epitaxial layer to be the light emitting layer are formed on the p-type GaAs substrate has been described.
The same effect was obtained when an n-type AlGaAs sacrificial layer and an epitaxial layer serving as a light emitting layer were formed on an aAs substrate.

【0048】なお、本実施例に基づき製作したLED
は、赤色の場合、屋外表示用の高輝度LEDなど、また
高効率であることから携帯電話用等の低消費電力LED
などへ応用することができる。また赤外LEDに関して
も、精度の高い犠牲層エッチングができるようになった
ため、更に高出力化が図れると共に、量産性を向上させ
ることができる。この赤外LEDは高速高出力であるた
め、音声及び映像伝送用の空間伝送用として使用するこ
とができる。また従来のリモコン領域の低消費電力及び
遠距離伝送化の要求にも応えることができ、より幅広く
使用することができる。さらに道路等での情報伝送に必
要とされる高出力特性も有している。
The LED manufactured according to the present embodiment
Is a red LED for high-brightness LED for outdoor display, and a low power consumption LED for mobile phone etc. due to its high efficiency.
And so on. As for the infrared LED, since the sacrificial layer can be etched with high accuracy, the output can be further increased and the mass productivity can be improved. Since this infrared LED has high speed and high output, it can be used for spatial transmission for audio and video transmission. In addition, it can meet the demands for low power consumption and long-distance transmission in the conventional remote control area, and can be used more widely. It also has high output characteristics required for information transmission on roads and the like.

【0049】(実施例2)次に、図4〜図5を用いて、
犠牲層の一部を残す実施例2について説明する。図4は
発光波長850nmの高出力赤外LED用エピタキシャル
ウェハの断面構造図である。エピタキシャルウェハの基
本構造は、基本的に実施例1のものと変らない。
(Embodiment 2) Next, referring to FIGS.
A second embodiment in which a part of the sacrificial layer is left will be described. FIG. 4 is a sectional structural view of an epitaxial wafer for a high-output infrared LED having an emission wavelength of 850 nm. The basic structure of the epitaxial wafer is basically the same as that of the first embodiment.

【0050】また、エピタキシャルウェハの製造方法に
ついては、次の点を除いて実施例1と同じである。すな
わち、異なる点は、赤外LEDとするために、p型Al
GaAsクラッド層3は、AlAs混晶比0.3であ
り、キャリア濃度は5×1017cm-3、厚さ50μmであ
る。p型AlGaAs活性層2は、AlAs混晶比が
0.05、キャリア濃度が2×1018cm-3で、厚さが1
μmである。n型AlGaAsクラッド層1は、AlA
s混晶比が0.3、表面のキャリア濃度が1×1018cm
-3、膜厚が30μmである。
The method of manufacturing an epitaxial wafer is the same as that of the first embodiment except for the following points. That is, the difference is that the p-type Al
The GaAs cladding layer 3 has an AlAs mixed crystal ratio of 0.3, a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 and a thickness of 50 μm. The p-type AlGaAs active layer 2 has an AlAs mixed crystal ratio of 0.05, a carrier concentration of 2 × 10 18 cm -3 and a thickness of 1
μm. The n-type AlGaAs cladding layer 1 is made of AlA
s mixed crystal ratio is 0.3, carrier concentration on the surface is 1 × 10 18 cm
-3 , the film thickness is 30 μm.

【0051】そして、実施例2では犠牲層4を全部除去
するのではなく、一部残すために、エッチング条件を変
えてある。エピタキシャルウェハをフッ酸の希薄溶液
(体積比10%)に15分浸漬させる。この処理によ
り、GaAs基板5の凹部に成長させた高混晶のAlG
aAs犠牲層4の周辺部がエッチングにより除去され、
中心部の犠牲層が残っている。この様子を図4に示す。
In the second embodiment, the etching conditions are changed so that the sacrificial layer 4 is not completely removed but is partially left. The epitaxial wafer is immersed in a dilute solution of hydrofluoric acid (10% by volume) for 15 minutes. By this processing, a high-mixed crystal AlG grown in the concave portion of the GaAs substrate 5 is formed.
The peripheral portion of the aAs sacrificial layer 4 is removed by etching,
The central sacrificial layer remains. This is shown in FIG.

【0052】このウェハから実施例1と同様に製作した
LEDの発光出力を、積分球により測定した。発光出力
は、順方向電流50mA時で18mWである。またこのLE
Dについて信頼性試験を実施したところ、従来の2倍の
100mA通電した状態の常温通電試験では、1000時
間後の劣化率が5%以下であった。また85℃、50mA
の高温通電試験でも1000時間後の劣化率が5%以下
であった。更に、85℃、85%、50mAの高温高湿通
電試験でも5%以下であった。また、−40℃、50mA
の低温通電試験では、1000時間後の劣化率が最大で
も10%であり、非常に厳しい環境試験にも耐えられる
ことが確かめられた。
The light emission output of the LED manufactured from this wafer in the same manner as in Example 1 was measured by an integrating sphere. The light emission output is 18 mW at a forward current of 50 mA. Also this LE
When a reliability test was performed on D, the deterioration rate after 1000 hours was 5% or less in the room temperature current test in which 100 mA of current was supplied twice as much as the conventional one. 85 ℃, 50mA
In the high-temperature energization test, the deterioration rate after 1000 hours was 5% or less. Further, it was 5% or less in a high-temperature and high-humidity current test at 85 ° C., 85%, and 50 mA. -40 ° C, 50mA
In the low-temperature electric current test, the deterioration rate after 1000 hours was 10% at the maximum, and it was confirmed that the device could withstand a very severe environmental test.

【0053】このように犠牲層を全部除去せずに、犠牲
層エッチングを途中で止めると、高発光出力及び高信頼
性を同時に得られることがわかった。
As described above, it was found that if the etching of the sacrificial layer was stopped halfway without removing the sacrificial layer entirely, high light emission output and high reliability could be obtained at the same time.

【0054】つぎに、犠牲層の残存量と信頼性との関係
を調べるために、犠牲層のエッチング時間を変えて、犠
牲層の除去量を種々変えたLEDチップを製作した。こ
のLEDについて、発光出力と相対強度(信頼性試験)
とを調べてみた。その結果を図5に示す。図5は、横軸
が、残存犠牲層の直径b(μm)を示している。この犠
牲層の直径bは、チップを切断し、その断面を観察する
ことにより測定した。左側の縦軸は発光出力を示してお
り、順方向電流が50mA時の発光出力を積分球を用いて
評価した値である。発光出力は、犠牲層の直径が120
μm程度までは、直径が大きくなるにつれて、徐々に低
下している。そして直径が120μmを過ぎると発光出
力は急速に低下していく。通常のDH構造LED(Ga
As基板上に発光層となるp型クラッド層、活性層、n
型ウィンドウ層を成長させたエピタキシャルウェハより
製作したLED)に比べ発光出力が1.5倍になるの
は、犠牲層の直径が220μmまでである。
Next, in order to examine the relationship between the remaining amount of the sacrificial layer and the reliability, LED chips were manufactured in which the amount of removal of the sacrificial layer was varied by changing the etching time of the sacrificial layer. About this LED, light emission output and relative intensity (reliability test)
I checked. The result is shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the diameter b (μm) of the remaining sacrificial layer. The diameter b of the sacrificial layer was measured by cutting the chip and observing the cross section. The vertical axis on the left side indicates the light emission output, and is a value obtained by evaluating the light emission output when the forward current is 50 mA using an integrating sphere. The light emission output is such that the diameter of the sacrificial layer is 120.
Up to about μm, the diameter gradually decreases as the diameter increases. When the diameter exceeds 120 μm, the light emission output decreases rapidly. Normal DH structure LED (Ga
On a As substrate, a p-type cladding layer serving as a light emitting layer, an active layer, and n
The emission output is 1.5 times larger than that of an LED manufactured from an epitaxial wafer on which a mold window layer is grown, when the diameter of the sacrificial layer is up to 220 μm.

【0055】また図5の右側の縦軸は低温信頼性試験
(−40℃、50mA、1000h)をした時の初期発光
出力に対する相対発光出力を示している。完全に犠牲層
を除去した場合には、相対強度は50%まで低下してお
り、大幅な劣化率を示している。これに対して、残され
た犠牲層の直径が大きくなると信頼性は大幅に向上して
いくことがわかる。犠牲層の残存直径が60μmを過ぎ
ると、相対強度は75%以上になり、犠牲層が残された
効果がはっきりとでてくる。
The vertical axis on the right side of FIG. 5 shows the relative light output relative to the initial light output when a low-temperature reliability test (−40 ° C., 50 mA, 1000 hours) is performed. When the sacrificial layer is completely removed, the relative strength is reduced to 50%, indicating a large deterioration rate. On the other hand, it can be seen that as the diameter of the remaining sacrifice layer increases, the reliability is greatly improved. When the remaining diameter of the sacrifice layer exceeds 60 μm, the relative strength becomes 75% or more, and the effect of the sacrifice layer remaining becomes clear.

【0056】したがって、犠牲層の残存領域の直径は、
60μmから220μmが好ましい。これは、円形電極
の直径が150μmであるから、円形電極の直径の約5
0%から150%に相当する。また、犠牲層の残存領域
の位置は、円形電極の直下で、円形電極と中心を同じに
することが好ましい。
Therefore, the diameter of the remaining region of the sacrificial layer is
60 μm to 220 μm is preferred. This is about 5 μm of the diameter of the circular electrode because the diameter of the circular electrode is 150 μm.
It corresponds to 0% to 150%. It is preferable that the position of the remaining region of the sacrificial layer be the same as the center of the circular electrode immediately below the circular electrode.

【0057】ここで残された犠牲層の形は完全な円形で
なく、四角に近い円形である。また表面電極は円形とし
たが、円形である必要はなく、チップのほぼ中央に位置
する部分電極であればよい。また円形に十字を加えた形
状でもよく、そのようにすると、電流分散効果が高くな
るため好ましい。
The shape of the sacrifice layer left here is not a perfect circle but a circle close to a square. Also, although the surface electrode is circular, it need not be circular, and may be any partial electrode located approximately at the center of the chip. Further, a shape in which a cross is added to a circle may be used, and this is preferable because the current dispersion effect is enhanced.

【0058】実施例2では、犠牲層のエッチング量が少
なくなるため、犠牲層を全部除去するものに比して製作
が容易となった。また、犠牲層を完全に除去した場合に
は、順方向電流20mAで、3000mcd の発光光度が得
られているが、電極の下の犠牲層を残したLEDでも、
2600mcd の発光光度が得られた。このように高い発
光光度が得られた理由は、犠牲層4の導電型を、p型G
aAs基板5及びp型AlGaAsクラッド層3とは反
対の導電型であるn型とすることによって、残存した犠
牲層4に電流が流れないようにしたからである。
In the second embodiment, since the amount of etching of the sacrificial layer is reduced, the fabrication is easier than in the case where the sacrificial layer is entirely removed. When the sacrificial layer was completely removed, a luminous intensity of 3000 mcd was obtained at a forward current of 20 mA.
An emission intensity of 2600 mcd was obtained. The reason why such a high luminous intensity was obtained was that the conductivity type of the sacrificial layer 4 was changed to p-type G
This is because current is prevented from flowing through the remaining sacrificial layer 4 by using the n-type, which is the opposite conductivity type to the aAs substrate 5 and the p-type AlGaAs cladding layer 3.

【0059】実施例2では、また低温信頼性に関して
も、犠牲層を完全に除去した界面反射型LEDでは相対
強度が50%まで低下するが、通常のDH構造LED
(相対強度は98%)よりも少し低いものの、相対強度
は80%以上を得ることができた。
In the second embodiment, as for the low-temperature reliability, the relative intensity is reduced to 50% in the interface reflection type LED from which the sacrificial layer is completely removed.
(Relative strength is 98%), but a relative strength of 80% or more was obtained.

【0060】このように実施例2の構造の赤外LEDが
開発されたことにより、高発光出力で高信頼性の界面反
射型LEDを製作できるようになった。このため、従来
は屋内の情報伝送用にのみしか使えなかったLEDが、
屋外の交通用情報伝送及び建物間の情報伝送等幅広く使
用することができるようになった。また、このことは赤
外LEDのみにとどまらず、赤色LEDに関しても当て
はまり、信頼性が大幅に向上したことから、屋内表示用
の用途から屋外表示用の用途に使用できるようになっ
た。
As described above, the development of the infrared LED having the structure of the second embodiment makes it possible to manufacture a highly reliable interface reflection type LED having a high light emission output. For this reason, LEDs that could only be used for indoor information transmission in the past were
It can be widely used for outdoor traffic information transmission and information transmission between buildings. In addition, this applies not only to the infrared LED but also to the red LED, and the reliability has been greatly improved, so that the LED can be used from an indoor display to an outdoor display.

【0061】以上述べたように、本実施例2によれば、
界面反射型LEDに対し、犠牲層成長用の成長溶液にn
型ドーパントを入れるだけ、また犠牲層エッチングを途
中で止めることのみで、高発光出力と高信頼性を同時に
得ることができ、その場合でも大幅な工数の増加等を必
要としない。また犠牲層の除去は、完全に行うと他のエ
ピタキシャル層もエッチングされるようになるのに対し
て、実施例2ではエッチングの速い周囲のみをエッチン
グするため、短時間で、他のエピタキシャル層をエッチ
ングすることなく作業することができる。
As described above, according to the second embodiment,
For the interfacial reflection type LED, the growth solution for growing the sacrificial layer is n
High emission output and high reliability can be obtained at the same time simply by adding the type dopant and stopping the etching of the sacrificial layer halfway, and in this case, a significant increase in the number of steps is not required. When the sacrifice layer is completely removed, the other epitaxial layers are also etched. On the other hand, in the second embodiment, only the surroundings where etching is fast are etched, so that the other epitaxial layers are removed in a short time. Work can be done without etching.

【0062】ここでは、犠牲層は基板と反対の導電型と
すればよいので、犠牲層は必ずしもn型とする必要はな
いが、特に実施例2のように犠牲層がn型となる場合に
は、実施例1で述べたように、他のエピタキシャル層の
エッチングを有効に回避することができ、エッチングを
より容易に行うことができる。
Here, the sacrifice layer need only be of the conductivity type opposite to that of the substrate, so that the sacrifice layer does not necessarily have to be of the n-type. In particular, when the sacrifice layer is of the n-type as in the second embodiment. As described in the first embodiment, etching of another epitaxial layer can be effectively avoided, and etching can be performed more easily.

【0063】また、犠牲層の一部を残すことにより、発
光出力の大幅な低下を起こすことなく、信頼性上、特に
問題となっていた低温信頼性を大幅に改善することがで
きる。また犠牲層を全部除去するタイプの界面反射型L
EDでは、基板とエピタキシャル層がメサ部でつながっ
ていただけなので、熱の逃げが悪かったが、実施例2の
ものは犠牲層が残されているため、熱の逃げが大きくな
り、電流を増やして行っても順方向電圧の増加が少な
く、応答速度の低下も生じない。
Further, by leaving a part of the sacrificial layer, the low-temperature reliability, which has particularly been a problem in reliability, can be significantly improved without causing a significant decrease in light emission output. Also, an interface reflection type L of a type in which the sacrifice layer is entirely removed.
In the ED, the escape of heat was poor because the substrate and the epitaxial layer were connected only by the mesa portion, but in the case of Example 2, the escape of heat was increased because the sacrificial layer was left, and the current was increased. Even if it is performed, the increase in the forward voltage is small, and the response speed does not decrease.

【0064】[0064]

【発明の効果】請求項1、2に記載の発明によれば、基
板の凹部を埋める犠牲層をエッチングの容易なn型層と
したので、犠牲層のみを有効にエッチング除去すること
ができ、寸法精度の高いLEDを歩留り良く製作でき、
高出力化を実現することができる。
According to the first and second aspects of the present invention, the sacrifice layer filling the concave portion of the substrate is an n-type layer which is easily etched, so that only the sacrifice layer can be effectively removed by etching. LED with high dimensional accuracy can be manufactured with good yield,
High output can be realized.

【0065】請求項3に記載の発明によれば、基板の凹
部を埋める犠牲層を部分的に残存させ、しかもその残存
させた犠牲層を基板と反対の導電型で構成したので、高
発光出力を維持しつつ信頼性を大幅に改善することがで
きる。また発光層は残存させた犠牲層ともつながるの
で、有効に熱を逃がすことができ、LED特性を大幅に
改善することができる。
According to the third aspect of the present invention, the sacrifice layer filling the concave portion of the substrate is partially left, and the remaining sacrifice layer is formed of a conductivity type opposite to that of the substrate. , While significantly improving reliability. Further, since the light emitting layer is also connected to the remaining sacrificial layer, heat can be effectively released and the LED characteristics can be greatly improved.

【0066】請求項4、5に記載の発明によれば、所定
の大きさで犠牲層を残存させるようにしたので、高い発
光出力と相対強度とを同時に得ることができる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the sacrifice layer is left with a predetermined size, so that a high luminous output and a relative intensity can be obtained at the same time.

【0067】請求項6に記載の発明によれば、n型ドー
パントを犠牲層の成長溶液に入れるだけ犠牲層をn型と
することができるので、工数が増加せず、LEDの製造
が容易に行える。
According to the sixth aspect of the present invention, since the sacrifice layer can be made n-type only by adding the n-type dopant to the growth solution for the sacrifice layer, the number of steps is not increased and the LED can be easily manufactured. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のLEDの製造方法の実施例1を説明す
るためのLED用エピタキシャルウェハの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an LED epitaxial wafer for explaining Example 1 of an LED manufacturing method according to the present invention.

【図2】実施例1により製作したLED用エピタキシャ
ルウェハの犠牲層を全部除去した最終構造の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a final structure of the epitaxial wafer for LED manufactured according to Example 1 from which all the sacrificial layers have been removed.

【図3】実施例1に係るエッチング量の犠牲層キャリア
濃度依存性を示す図。
FIG. 3 is a graph showing the dependence of the amount of etching on the carrier concentration of a sacrifice layer according to the first embodiment.

【図4】実施例2を説明するためのLED用エピタキシ
ャルウェハの断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an epitaxial wafer for LED for explaining Example 2;

【図5】実施例2に係る発光出力及び相対強度の残存犠
牲層の直径依存性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the dependence of the light emission output and the relative intensity on the diameter of the remaining sacrificial layer according to Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaGaAsクラッド層 2 p型AlGaAs活性層 3 p型AlGaAsクラッド層 4 n型AlGaAs犠牲層 5 p型GaAs基板 6 メサ部 7 n側電極 8 p側電極 9 空洞部 Reference Signs List 1 n-type GaAs cladding layer 2 p-type AlGaAs active layer 3 p-type AlGaAs cladding layer 4 n-type AlGaAs sacrificial layer 5 p-type GaAs substrate 6 mesa 7 n-side electrode 8 p-side electrode 9 cavity

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−137679(JP,A) 特開 昭59−23579(JP,A) 特開 平7−193275(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-137679 (JP, A) JP-A-59-23579 (JP, A) JP-A-7-193275 (JP, A) (58) Field (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 33/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板の表面に形成した複数の凹部を
犠牲層となる半導体層で埋め、該半導体層を含む基板上
に発光層を形成し、上記凹部を埋める半導体層をエッチ
ング除去して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層と
の界面で光を反射させるようにした発光ダイオードの製
造方法において、上記凹部を埋める半導体層の導電型を
n型としたことを特徴とする発光ダイオードの製造方
法。
A semiconductor layer serving as a sacrificial layer, a light emitting layer is formed on the substrate including the semiconductor layer, and the semiconductor layer filling the recess is removed by etching. A method for manufacturing a light emitting diode, wherein a cavity is formed and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer, wherein the conductivity type of the semiconductor layer filling the recess is n-type. A method for manufacturing a light emitting diode.
【請求項2】p型GaAs基板の表面に形成した複数の
凹部を犠牲層となる高AlAs混晶比のAlGaAs層
で埋め、該AlGaAs層を含むGaAs基板上に、G
aAsまたはAlGaAsからなるホモ接合、シングル
ヘテロ接合またはダブルヘテロ接合の発光層を形成し、
上記凹部を埋める高AlAs混晶比のAlGaAs層を
除去して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層との界
面で光を反射させるようにした発光ダイオードの製造方
法において、上記凹部を埋める高AlAs混晶比のAl
GaAs層の導電型をn型としたことを特徴とする発光
ダイオードの製造方法。
2. A plurality of recesses formed on the surface of a p-type GaAs substrate are filled with an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio serving as a sacrificial layer, and a G layer is formed on the GaAs substrate including the AlGaAs layer.
forming a homojunction, single heterojunction or double heterojunction light emitting layer of aAs or AlGaAs;
A method for manufacturing a light emitting diode, wherein a cavity is formed by removing an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio filling the recess and a light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer. Fill Al with high AlAs mixed crystal ratio
A method for manufacturing a light emitting diode, wherein the conductivity type of the GaAs layer is n-type.
【請求項3】半導体基板の表面に形成した複数の凹部を
犠牲層となる半導体層で埋め、該半導体層を含む基板上
に発光層を形成し、上記凹部を埋める半導体層をエッチ
ング除去して空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層と
の界面で光を反射させるようにした発光ダイオードの製
造方法において、上記凹部を埋める半導体層の導電型を
上記半導体基板と反対の導電型とし、上記凹部を埋める
半導体層をエッチング除去する際に、該半導体層を部分
的に残存させたことを特徴とする発光ダイオードの製造
方法。
3. A plurality of recesses formed on a surface of a semiconductor substrate are filled with a semiconductor layer serving as a sacrificial layer, a light emitting layer is formed on a substrate including the semiconductor layer, and the semiconductor layer filling the recesses is removed by etching. In a method for manufacturing a light emitting diode, wherein a cavity is formed and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer, the conductivity type of the semiconductor layer filling the recess is set to a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. A method of manufacturing a light-emitting diode, wherein a portion of the semiconductor layer filling the recess is removed by etching.
【請求項4】半導体基板の表面に形成した複数の凹部を
犠牲層となる半導体層で埋め、該半導体層を含む基板上
に発光層を形成したエピタキシャルウェハを形成し、こ
のウェハの表面に部分電極を、裏面に全面電極をそれぞ
れ形成し、上記凹部を埋める半導体層を除去して空洞部
を形成し、該空洞部と上記発光層との界面で光を反射さ
せるようにした発光ダイオードの製造方法において、上
記凹部を埋める半導体層の導電型を上記半導体基板と反
対の導電型とし、上記凹部を埋める半導体層を除去する
際に、該半導体層を部分的に残存させ、その残存領域の
直径を上記部分電極の50%から150%としたことを
特徴とする発光ダイオードの製造方法。
4. An epitaxial wafer having a light emitting layer formed on a substrate including the semiconductor layer by filling a plurality of recesses formed on the surface of the semiconductor substrate with a semiconductor layer serving as a sacrificial layer. Manufacturing of a light emitting diode in which an electrode is formed on the back surface, a semiconductor layer filling the recess is removed to form a cavity, and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer. In the method, the conductivity type of the semiconductor layer that fills the recess is set to the conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and when the semiconductor layer that fills the recess is removed, the semiconductor layer is partially left, and the diameter of the remaining region is reduced. Is from 50% to 150% of the partial electrode.
【請求項5】p型GaAs基板の表面に形成した複数の
凹部を犠牲層となる高AlAs混晶比のAlGaAs層
で埋め、該AlGaAs層を含むGaAs基板上に、G
aAsまたはAlGaAsからなるホモ接合、シングル
ヘテロ接合またはダブルヘテロ接合の発光層を形成した
エピタキシャルウェハを形成し、このウェハの表面に部
分電極を、裏面に全面電極をそれぞれ形成し、上記凹部
を埋める高AlAs混晶比のAlGaAs層を除去して
空洞部を形成し、該空洞部と上記発光層との界面で光を
反射させるようにした発光ダイオードの製造方法におい
て、上記凹部を埋める高AlAs混晶比のAlGaAs
層の導電型をn型とし、上記凹部を埋める高AlAs混
晶比のAlGaAs層を部分的に残存させ、その残存領
域の直径を上記部分電極の50%から150%としたこ
とを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
5. A plurality of recesses formed on the surface of a p-type GaAs substrate are filled with an AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio serving as a sacrificial layer, and G is formed on the GaAs substrate including the AlGaAs layer.
An epitaxial wafer having a homo-junction, single-hetero-junction or double-hetero-junction light-emitting layer formed of aAs or AlGaAs is formed. A partial electrode is formed on the front surface of the wafer, and a full-surface electrode is formed on the back surface. In a method for manufacturing a light emitting diode, wherein a cavity is formed by removing an AlGaAs layer having an AlAs mixed crystal ratio and light is reflected at an interface between the cavity and the light emitting layer, a high AlAs mixed crystal filling the recess is provided. AlGaAs ratio
The conductivity type of the layer is n-type, the AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio filling the recess is partially left, and the diameter of the remaining region is 50% to 150% of the partial electrode. A method for manufacturing a light emitting diode.
【請求項6】上記高AlAs混晶比のAlGaAs層の
導電型をn型とするn型ドーパントが、Te、Sn、
S、またはSeであることを特徴とする請求項2または
5に記載の発光ダイオードの製造方法。
6. An n-type dopant in which the conductivity type of the AlGaAs layer having a high AlAs mixed crystal ratio is n-type is Te, Sn,
The method for manufacturing a light emitting diode according to claim 2, wherein the light emitting diode is S or Se.
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