JP4148846B2 - 発光ダイオード素子の製造方法および発光ダイオード素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード素子の製造方法および発光ダイオード素子に関するものであり、特に製造上の難度とコストとを低減させることができる発光ダイオード素子の製造方法および発光ダイオード素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）の発光原理は半導体固有の特性を利用するものであり、白色灯が発熱する発光原理とは異なっているため、発光ダイオードは冷光源（ｃｏｌｄ ｌｉｇｈｔ）と呼ばれている。発光ダイオードには耐久性に優れ、寿命は長く、コンパクトで、消費電力量は少ないなどの利点が備わっており、水銀などの有害物質も含まれていないため、現在の照明市場では発光ダイオード照明に対して極めて大きな希望が寄せられている。
【０００３】
一般的に見ると、発光ダイオードは、通常、リン化ガリウム（ＧａＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などＩＩＩ−Ｖ族混晶化合物をエピタキシャル成長させて構成されている。発光ダイオードの屈折率は外部の屈折率を上回っており、公知の発光ダイオードは主に四角形対称の立方体である。そのため、発光ダイオードが生成する光線がダイオードグレインと空気との界面に達した際には、臨界角を上回る光は全反射してダイオードグレイン内部に回帰する。前記四角形対称のダイオードグレインにおける４か所の界面は相互に平行であり、内部の臨界角を上回る光線は一貫して内部で全反射する他ないため、発光ダイオードの外部に対する発光効率は内部の量子効率を大きく下回る結果となる。従って発光ダイオードのグレイン形状の改良を図ることは即ち発光効率を効果的に向上させる方法となるのである。
【０００４】
現段階における半導体加工技術について見ると、先ず前記方法の使用に成功したのはアメリカ第６２２９１６０号特許で公開されている逆ピラミッド型発光ダイオード（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｐｙｒａｍｉｄ ＬＥＤ、ＴＩＰ ＬＥＤ）であり、そこではリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム／リン化ガリウム（ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＰ）発光ダイオードグレインの側面加工が逆ピラミッド形状となっており、グレインの４か所の界面は相互に平行ではないため、光は効果的にグレインの外に引き出され、発光効率は２倍前後に達している。しかしその特許で公開されている逆ピラミッド型発光ダイオードは直接機械加工を施す方式で形成されているため、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム／リン化ガリウム（ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＰ）赤色光ダイオードだけに応用可能であり、そこでは４種類の材料の機械加工が容易であるという特性を利用して直接切断して逆ピラミッド型発光ダイオードが形成されている。しかし窒化ガリウム発光ダイオードについて見ると、その大部分はサファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板上にエピタキシャル成長しているが、サファイアは非常に堅牢であり、それに機械加工を施すことは相当に困難であるため、今に至るも商業化生産は実現されていない。
【０００５】
もう一つ別の前記方法の使用成功例はアメリカのＣＲＥＥ社であり、炭化シリコンの加工はサファイア基板より容易であるという特性を利用し、機械加工方式で炭化シリコン基板を加工し、窒化ガリウム発光ダイオードの逆ピラミッド型形成に成功しており、すでに商業化生産が開始されている。しかし、窒化ガリウムと炭化シリコンの結晶格子とがあまり整合しておらず、炭化シリコン基板は紫外線を吸収するため、紫外光窒化ガリウム発光ダイオードの発光効率に影響が及んでいるが、紫外光発光ダイオードを使用して白色光発光ダイオードを製造することは次世代の照明用素子と見なされているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
市販されている窒化ガリウム基板を直接使用して（窒化インジウム・ガリウム／窒化ガリウム）ＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光ダイオードを製造する際にも、機械加工方式により逆ピラミッド型窒化ガリウム発光ダイオードを製造することが可能である。しかし、窒化ガリウム基板を使用してＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光ダイオードをエピタキシャル成長させた後、改めて機械加工方式により斜面を有する発光ダイオードを製造するのであれば、その斜面上に加工応力が残留した表層が存在し、容易に光を吸収し、その除去も容易ではないため、発光ダイオード素子の発光効率にとっては有害であり、また窒化ガリウム基板を製造する際の良品率は低く、コストが非常に高く、市場価格は炭化シリコン基板やサファイア基板を大きく上回っているため、現状では商用製品に使用することは困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
公知の製造工程における欠点を改善するため、本発明では発光ダイオード素子とその製造方法が公開されており、そこでは先ず基板表面に斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜を形成すると、窒化ガリウムのエピタキシャル特性により自然にエピタキシャル斜面が形成され、改めて窒化ガリウム混成厚膜上に発光ダイオード構造を成長させて、発光ダイオードグレインが形成されている。このように、機械加工を必要とはせずに斜面を有する発光ダイオード構造が製造される。
【０００８】
前記方法により形成された発光ダイオード素子は、表面に窒化ガリウム厚膜を備えた基板と窒化ガリウム混成厚膜表面に形成されたダイオード構造とで構成されている。そのうち、基板表面の窒化ガリウム混成厚膜の側面と基板との間には窒化ガリウムの結晶特性に基づき自然に角度が形成されている。窒化ガリウム混成厚膜は数種類のＩＩＩ−Ｖ族化合物が混合されて形成されており、例えば窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ−Ｙ）ＩｎＹＮ）厚膜であり、０≦Ｘ、Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１である。窒化ガリウム混成厚膜の表面に形成されているダイオード構造は、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とにより構成されており、そのうち、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とはそれぞれ低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続していることにより、順方向のバイアスを提供する。前記ダイオード構造ではｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族との間に更に活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）が備わり、発光領域となっている。
【０００９】
また本発明の製造方法に基づくと、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、活性層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の低電気抵抗オーム接触電極はそれぞれ発光ダイオード素子の上下両側に形成することができるため、必要とされる素子の体積を縮小し、発光効率と良品率を向上させることが可能である。
本発明の目的、構造面の特徴とその機能を更に理解して頂くために、以下図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で公開されている発光ダイオード素子とその製造方法では、窒化ガリウムのエピタキシャル成長特性を応用して発光ダイオードが製造されており、それに基づくと各種複数縁の斜面と異なる構造の発光ダイオード素子を形成し、比較的良好な発光効率を備えた発光ダイオード素子を製造することが可能である。
【００１１】
本発明の製造の流れを更に詳細に説明すると、図１に示されているのは、本発明における製造の流れ図であり、その手順は、先ず、基板を提供し（手順４１０）、その後、基板の表面に選択的なエピタキシャル成長を提供するためのパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を形成するが、そのパターンの面積は必要とされる素子の大きさを若干上回っており（手順４２０）、エピタキシャル成長法により基板表面のパターンに斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜を形成することにより（手順４３０）、窒化ガリウムのエピタキシャル成長特性を利用して自然に斜面を形成し、次いで、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜上にｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とを備えた発光ダイオード構造を形成し（手順４４０）、最後に、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極をｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成し、ｎ型低電気抵抗オーム接触電極をｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成することにより、発光ダイオードのグレインの製作を完了する（手順４５０）。そのうち、発光ダイオード構造には更に活性層が発光領域として備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面がそれぞれ低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続することにより、順方向のバイアスが提供される。同時に、本発明にはレーザなどを利用して基板を除去する工程も含まれており、グレインを切断する工程を簡略化することができるため、良品率は向上し製造コストは低減される。
【００１２】
本発明の発光ダイオード素子には複数種類の構造を含むことが可能である。図２に示されているのは、本発明における第一の実施形態の見取図であり、それには、基板１００と、基板１００の表面にエピタキシャル成長して形成されている斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜１１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１３０、活性層１５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０とで構成され、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０の表面には透明接触層１２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）とｐ型低電気抵抗オーム接触電極１４１との組合せが備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面にはｎ型低電気抵抗オーム接触電極１３１が備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１３０、活性層１５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０とは順に斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜１１０の表面に形成されている発光ダイオード構造とが備わっている。
【００１３】
本発明では、透明導電基板を使用して発光ダイオード素子を製造することもでき、そこではｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、活性層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の低電気抵抗オーム接触電極とをそれぞれ発光ダイオード素子の上下両側に形成することができるため、必要とされる素子の体積を縮小し、発光効率と良品率を向上させることが可能である。図３に示されているのは、本発明における第二の実施形態の見取図であり、それには、透明接触層２２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）とｎ型低電気抵抗オーム接触電極２３１との組合せが備わっているｎ型透明導電基板２００と、ｎ型透明導電基板２００の別の表面にエピタキシャル成長して形成されており、斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜２１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２３０、活性層２５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２４０とで構成され、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２４０の表面にはｐ型低電気抵抗オーム接触電極２４１と反射層金属電極２６０との組合せを有する発光ダイオード構造とが備わっている。
【００１４】
また、本発明の別の構造では基板が除去されることにより、発光ダイオードグレインの切断工程が簡略化されており、良品率は向上するとともに製造コストは低減している。図４に示されているのは、本発明における第三の実施形態の見取図である。それには、斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜３１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３３０、活性層３５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３４０とで構成され、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３３０の表面にはｎ型低電気抵抗オーム接触電極３３１が備わり、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３４０の表面にはｐ型低電気抵抗オーム接触電極３４１と透明接触層３２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）との組合せを有する発光ダイオードとが備わっている。基板を除去する方法はレーザ剥離、ドライエッチングまたはウェットエッチングなどの方法とすることができる。
【００１５】
上記の通り、本発明において斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させるための基板としては、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、メタアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）とガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ２）基板のうちのいずれか一つとすることができる。また斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させるためのｎ型透明導電基板としては、ｎ型窒化ガリウム（ｎ−ＧａＮ）、ｎ型酸化亜鉛（ｎ−ＺｎＯ）、ｎ型炭化シリコン（ｎ−ＳｉＣ）のうちのいずれか一つを選択することができる。更に斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させる方法としては、水素化物気相エピタキシャル成長（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）などのエピタキシャル成長方法とすることができる。その際に、選択的なエピタキシャル成長を提供するためのパターンの内径寸法は１５０μｍを上回っており、パターンの形状を四角形、六角形や円形などとして、エピタキシャル成長により形成される厚膜の自然傾斜形状を決定することができる。斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜の厚さは２０μｍ以上であり、窒化ガリウムのエピタキシャル成長の特性により、その斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の底面とその側面側斜面とは底角αを形成しており、αの角度は４３度から６２度の間である（４３°≦α≦６２°）。また、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極とｎ型低電気抵抗オーム接触電極とは透明な低電気抵抗オーム接触電極とすることができ、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極はｐ型遷移性酸化物半導体（ｐ−ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはｐ型遷移性酸化物半導体（ｐ−ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と貴金属との混合材料である。前記発光ダイオード構造では、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物との間には活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）が発光領域として備わっており、前記活性層はダブルヘテロ接合構造（ｄｏｕｂｌｅ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ＤＨ）、単一量子井戸構造（ｓｉｎｇｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ、ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ、ＭＱＷ）とすることができる。
【００１６】
本発明の適正な実施形態は上記の通り公開されているが、それは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、若干の変更や装飾を加えることは可能である。そのため、本発明の特許保護範囲は、本明細書添付の特許請求の範囲が画定しているものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る発光ダイオード素子の製造方法における製造の流れ図である。
【図２】 本発明に係る発光ダイオード素子の第一の実施形態の見取図である。
【図３】 本発明に係る発光ダイオード素子の第二の実施形態の見取図である。
【図４】 本発明に係る発光ダイオード素子の第三の実施形態の見取図である。
【符号の説明】
１００ 基板
１１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
１２０ 透明接触層
１３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
１３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
１４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
１４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
１５０ 活性層
２００ ｎ型透明導電基板
２１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
２２０ 透明接触層
２３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
２３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
２４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
２４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
２５０ 活性層
２６０ 反射層金属電極
３１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
３２０ 透明接触層
３３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
３３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
３４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
３４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
３５０ 活性層
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード素子の製造方法および発光ダイオード素子に関するものであり、特に製造上の難度とコストとを低減させることができる発光ダイオード素子の製造方法および発光ダイオード素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）の発光原理は半導体固有の特性を利用するものであり、白色灯が発熱する発光原理とは異なっているため、発光ダイオードは冷光源（ｃｏｌｄ ｌｉｇｈｔ）と呼ばれている。発光ダイオードには耐久性に優れ、寿命は長く、コンパクトで、消費電力量は少ないなどの利点が備わっており、水銀などの有害物質も含まれていないため、現在の照明市場では発光ダイオード照明に対して極めて大きな希望が寄せられている。
【０００３】
一般的に見ると、発光ダイオードは、通常、リン化ガリウム（ＧａＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などＩＩＩ−Ｖ族混晶化合物をエピタキシャル成長させて構成されている。発光ダイオードの屈折率は外部の屈折率を上回っており、公知の発光ダイオードは主に四角形対称の立方体である。そのため、発光ダイオードが生成する光線がダイオードグレインと空気との界面に達した際には、臨界角を上回る光は全反射してダイオードグレイン内部に回帰する。前記四角形対称のダイオードグレインにおける４か所の界面は相互に平行であり、内部の臨界角を上回る光線は一貫して内部で全反射する他ないため、発光ダイオードの外部に対する発光効率は内部の量子効率を大きく下回る結果となる。従って発光ダイオードのグレイン形状の改良を図ることは即ち発光効率を効果的に向上させる方法となるのである。
【０００４】
現段階における半導体加工技術について見ると、先ず前記方法の使用に成功したのはアメリカ第６２２９１６０号特許で公開されている逆ピラミッド型発光ダイオード（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｐｙｒａｍｉｄ ＬＥＤ、ＴＩＰ ＬＥＤ）であり、そこではリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム／リン化ガリウム（ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＰ）発光ダイオードグレインの側面加工が逆ピラミッド形状となっており、グレインの４か所の界面は相互に平行ではないため、光は効果的にグレインの外に引き出され、発光効率は２倍前後に達している。しかしその特許で公開されている逆ピラミッド型発光ダイオードは直接機械加工を施す方式で形成されているため、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム／リン化ガリウム（ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＰ）赤色光ダイオードだけに応用可能であり、そこでは４種類の材料の機械加工が容易であるという特性を利用して直接切断して逆ピラミッド型発光ダイオードが形成されている。しかし窒化ガリウム発光ダイオードについて見ると、その大部分はサファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板上にエピタキシャル成長しているが、サファイアは非常に堅牢であり、それに機械加工を施すことは相当に困難であるため、今に至るも商業化生産は実現されていない。
【０００５】
もう一つ別の前記方法の使用成功例はアメリカのＣＲＥＥ社であり、炭化シリコンの加工はサファイア基板より容易であるという特性を利用し、機械加工方式で炭化シリコン基板を加工し、窒化ガリウム発光ダイオードの逆ピラミッド型形成に成功しており、すでに商業化生産が開始されている。しかし、窒化ガリウムと炭化シリコンの結晶格子とがあまり整合しておらず、炭化シリコン基板は紫外線を吸収するため、紫外光窒化ガリウム発光ダイオードの発光効率に影響が及んでいるが、紫外光発光ダイオードを使用して白色光発光ダイオードを製造することは次世代の照明用素子と見なされているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
市販されている窒化ガリウム基板を直接使用して（窒化インジウム・ガリウム／窒化ガリウム）ＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光ダイオードを製造する際にも、機械加工方式により逆ピラミッド型窒化ガリウム発光ダイオードを製造することが可能である。しかし、窒化ガリウム基板を使用してＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光ダイオードをエピタキシャル成長させた後、改めて機械加工方式により斜面を有する発光ダイオードを製造するのであれば、その斜面上に加工応力が残留した表層が存在し、容易に光を吸収し、その除去も容易ではないため、発光ダイオード素子の発光効率にとっては有害であり、また窒化ガリウム基板を製造する際の良品率は低く、コストが非常に高く、市場価格は炭化シリコン基板やサファイア基板を大きく上回っているため、現状では商用製品に使用することは困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
公知の製造工程における欠点を改善するため、本発明では発光ダイオード素子とその製造方法が公開されており、そこでは先ず基板表面に斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜を形成すると、窒化ガリウムのエピタキシャル特性により自然にエピタキシャル斜面が形成され、改めて窒化ガリウム混成厚膜上に発光ダイオード構造を成長させて、発光ダイオードグレインが形成されている。このように、機械加工を必要とはせずに斜面を有する発光ダイオード構造が製造される。
【０００８】
前記方法により形成された発光ダイオード素子は、表面に窒化ガリウム厚膜を備えた基板と窒化ガリウム混成厚膜表面に形成されたダイオード構造とで構成されている。そのうち、基板表面の窒化ガリウム混成厚膜の側面と基板との間には窒化ガリウムの結晶特性に基づき自然に角度が形成されている。窒化ガリウム混成厚膜は数種類のＩＩＩ−Ｖ族化合物が混合されて形成されており、例えば窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ−Ｙ）ＩｎＹＮ）厚膜であり、０≦Ｘ、Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１である。窒化ガリウム混成厚膜の表面に形成されているダイオード構造は、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とにより構成されており、そのうち、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とはそれぞれ低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続していることにより、順方向のバイアスを提供する。前記ダイオード構造ではｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族との間に更に活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）が備わり、発光領域となっている。
【０００９】
また本発明の製造方法に基づくと、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、活性層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の低電気抵抗オーム接触電極はそれぞれ発光ダイオード素子の上下両側に形成することができるため、必要とされる素子の体積を縮小し、発光効率と良品率を向上させることが可能である。
本発明の目的、構造面の特徴とその機能を更に理解して頂くために、以下図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で公開されている発光ダイオード素子とその製造方法では、窒化ガリウムのエピタキシャル成長特性を応用して発光ダイオードが製造されており、それに基づくと各種複数縁の斜面と異なる構造の発光ダイオード素子を形成し、比較的良好な発光効率を備えた発光ダイオード素子を製造することが可能である。
【００１１】
本発明の製造の流れを更に詳細に説明すると、図１に示されているのは、本発明における製造の流れ図であり、その手順は、先ず、基板を提供し（手順４１０）、その後、基板の表面に選択的なエピタキシャル成長を提供するためのパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を形成するが、そのパターンの面積は必要とされる素子の大きさを若干上回っており（手順４２０）、エピタキシャル成長法により基板表面のパターンに斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜を形成することにより（手順４３０）、窒化ガリウムのエピタキシャル成長特性を利用して自然に斜面を形成し、次いで、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜上にｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とを備えた発光ダイオード構造を形成し（手順４４０）、最後に、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極をｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成し、ｎ型低電気抵抗オーム接触電極をｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成することにより、発光ダイオードのグレインの製作を完了する（手順４５０）。そのうち、発光ダイオード構造には更に活性層が発光領域として備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面がそれぞれ低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続することにより、順方向のバイアスが提供される。同時に、本発明にはレーザなどを利用して基板を除去する工程も含まれており、グレインを切断する工程を簡略化することができるため、良品率は向上し製造コストは低減される。
【００１２】
本発明の発光ダイオード素子には複数種類の構造を含むことが可能である。図２に示されているのは、本発明における第一の実施形態の見取図であり、それには、基板１００と、基板１００の表面にエピタキシャル成長して形成されている斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜１１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１３０、活性層１５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０とで構成され、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０の表面には透明接触層１２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）とｐ型低電気抵抗オーム接触電極１４１との組合せが備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面にはｎ型低電気抵抗オーム接触電極１３１が備わり、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１３０、活性層１５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層１４０とは順に斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜１１０の表面に形成されている発光ダイオード構造とが備わっている。
【００１３】
本発明では、透明導電基板を使用して発光ダイオード素子を製造することもでき、そこではｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層、活性層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の低電気抵抗オーム接触電極とをそれぞれ発光ダイオード素子の上下両側に形成することができるため、必要とされる素子の体積を縮小し、発光効率と良品率を向上させることが可能である。図３に示されているのは、本発明における第二の実施形態の見取図であり、それには、透明接触層２２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）とｎ型低電気抵抗オーム接触電極２３１との組合せが備わっているｎ型透明導電基板２００と、ｎ型透明導電基板２００の別の表面にエピタキシャル成長して形成されており、斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜２１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２３０、活性層２５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２４０とで構成され、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層２４０の表面にはｐ型低電気抵抗オーム接触電極２４１と反射層金属電極２６０との組合せを有する発光ダイオード構造とが備わっている。
【００１４】
また、本発明の別の構造では基板が除去されることにより、発光ダイオードグレインの切断工程が簡略化されており、良品率は向上するとともに製造コストは低減している。図４に示されているのは、本発明における第三の実施形態の見取図である。それには、斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜３１０と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３３０、活性層３５０とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３４０とで構成され、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３３０の表面にはｎ型低電気抵抗オーム接触電極３３１が備わり、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層３４０の表面にはｐ型低電気抵抗オーム接触電極３４１と透明接触層３２０（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ、ＴＣＬ）との組合せを有する発光ダイオードとが備わっている。基板を除去する方法はレーザ剥離、ドライエッチングまたはウェットエッチングなどの方法とすることができる。
【００１５】
上記の通り、本発明において斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させるための基板としては、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、メタアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）とガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ２）基板のうちのいずれか一つとすることができる。また斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させるためのｎ型透明導電基板としては、ｎ型窒化ガリウム（ｎ−ＧａＮ）、ｎ型酸化亜鉛（ｎ−ＺｎＯ）、ｎ型炭化シリコン（ｎ−ＳｉＣ）のうちのいずれか一つを選択することができる。更に斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜をエピタキシャル成長させる方法としては、水素化物気相エピタキシャル成長（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）などのエピタキシャル成長方法とすることができる。その際に、選択的なエピタキシャル成長を提供するためのパターンの内径寸法は１５０μｍを上回っており、パターンの形状を四角形、六角形や円形などとして、エピタキシャル成長により形成される厚膜の自然傾斜形状を決定することができる。斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜の厚さは２０μｍ以上であり、窒化ガリウムのエピタキシャル成長の特性により、その斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の底面とその側面側斜面とは底角αを形成しており、αの角度は４３度から６２度の間である（４３°≦α≦６２°）。また、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極とｎ型低電気抵抗オーム接触電極とは透明な低電気抵抗オーム接触電極とすることができ、ｐ型低電気抵抗オーム接触電極はｐ型遷移性酸化物半導体（ｐ−ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはｐ型遷移性酸化物半導体（ｐ−ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と貴金属との混合材料である。前記発光ダイオード構造では、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物との間には活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）が発光領域として備わっており、前記活性層はダブルヘテロ接合構造（ｄｏｕｂｌｅ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ＤＨ）、単一量子井戸構造（ｓｉｎｇｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ、ＳＱＷ）または多重量子井戸構造（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ、ＭＱＷ）とすることができる。
【００１６】
本発明の適正な実施形態は上記の通り公開されているが、それは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、若干の変更や装飾を加えることは可能である。そのため、本発明の特許保護範囲は、本明細書添付の特許請求の範囲が画定しているものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る発光ダイオード素子の製造方法における製造の流れ図である。
【図２】 本発明に係る発光ダイオード素子の第一の実施形態の見取図である。
【図３】 本発明に係る発光ダイオード素子の第二の実施形態の見取図である。
【図４】 本発明に係る発光ダイオード素子の第三の実施形態の見取図である。
【符号の説明】
１００ 基板
１１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
１２０ 透明接触層
１３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
１３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
１４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
１４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
１５０ 活性層
２００ ｎ型透明導電基板
２１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
２２０ 透明接触層
２３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
２３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
２４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
２４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
２５０ 活性層
２６０ 反射層金属電極
３１０ 斜面を有する窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム厚膜
３２０ 透明接触層
３３０ ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
３３１ ｎ型低電気抵抗オーム接触電極
３４０ ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層
３４１ ｐ型低電気抵抗オーム接触電極
３５０ 活性層
Claims (11)
- 基板を提供する工程と、
基板表面に選択的エピタキシャル成長を提供するためのパターンを形成する工程と、
エピタキシャル成長法により、前記基板表面の前記パターンに、窒化ガリウムエピタキシャルの特性により自然に形成される斜面を有し、上表面は平面であり、上表面積の大きさは素子の使用に適合している窒化ガリウム混成厚膜を形成する工程と、
前記窒化ガリウム混成厚膜上に、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とが結合しており、前記ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層はｐ型低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続し、前記ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層はｎ型低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続していることにより、順方向のバイアスが提供される発光ダイオード構造を形成する工程とを備え、
前記窒化ガリウム混成厚膜は、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌXＧａ(1-X-Y)ＩｎYＮ）厚膜であり、０≦Ｘ、Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１であり、
前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の底面とその側面側斜面とは底角αを形成しており、前記底角αの角度は４３度から６２度（４３°≦α≦６２°）であることを特徴とする、発光ダイオード素子の製造方法。 - 更に前記基板を除去する工程を備え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素子の製造方法。
- 前記基板の表面に斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜を形成する前記工程において、前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜を形成する方法は水素化物気相エピタキシャル成長（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）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素子の製造方法。
- 前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の厚さは２０μｍ以上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素子の製造方法。
- 前記パターンは内径寸法が１５０μｍを上回る四角形パターン、六角形パターン、円形パターンのうちのいずれか一つ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素子の製造方法。
- エピタキシャル成長の特性により形成された斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜と、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層と、ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層とにより構成されており、前記ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層は前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の表面に積層しているとともに、ｎ型低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続しており、前記ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層はｐ型低電気抵抗オーム接触電極と電気的に接続していることにより、順方向のバイアスが提供される発光ダイオード構造とを備え、
前記窒化ガリウム混成厚膜は、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌXＧａ(1-X-Y)ＩｎYＮ）厚膜であり、０≦Ｘ、Ｙ＜１、０≦Ｘ＋Ｙ＜１であり、
前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の底面とその側面側斜面とは底角αを形成しており、前記底角αの角度は４３度から６２度（４３°≦α≦６２°）であることを特徴とする、発光ダイオード素子。 - 更に基板が備わり、前記窒化ガリウム混成厚膜は前記基板上にエピタキシャル成長により形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオード素子。
- 前記基板はサファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項７に記載の発光ダイオード素子。
- 前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の厚さは２０μｍ以上であり、その底部形状は内径寸法が１５０μｍを上回る四角形、六角形、円形のうちのいずれか一つ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素子。
- 前記ｎ型低電気抵抗オーム接触電極と前記ｐ型低電気抵抗オーム接触電極とは前記斜面を有する窒化ガリウム混成厚膜の同一側に設けられており、前記ｐ型低電気抵抗オーム接触電極は前記ｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成されており、前記ｎ型低電気抵抗オーム接触電極は前記ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物層の表面に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオード素子。
- 前記発光ダイオード構造は、ｎ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物とｐ型窒化ガリウム系ＩＩＩ−Ｖ族化合物との間に活性層（ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）が備わり、発光領域となっていることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオード素子。
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| JP2007142289A (ja) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Sharp Corp | 発光装置 |
| EP1798781B1 (en) * | 2005-12-15 | 2009-08-05 | LG Electronics Inc. | LED having vertical structure and method for fabricating the same |
| TWI303115B (en) * | 2006-04-13 | 2008-11-11 | Epistar Corp | Semiconductor light emitting device |
| TWI302758B (en) * | 2006-04-21 | 2008-11-01 | Silicon Base Dev Inc | Package base structure of photo diode and manufacturing method of the same |
| JP2010510661A (ja) * | 2006-11-15 | 2010-04-02 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 複数の抽出器による高い光抽出効率の発光ダイオード（ｌｅｄ） |
| US8101447B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-01-24 | Tekcore Co., Ltd. | Light emitting diode element and method for fabricating the same |
| US8102080B2 (en) * | 2007-12-28 | 2012-01-24 | General Electric Company | Control system for an appliance |
| US9051177B2 (en) * | 2008-10-27 | 2015-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Active optical limiting semiconductor device and method with active region transparent to light becoming opaque when not biased |
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| JP5343018B2 (ja) * | 2010-02-08 | 2013-11-13 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及びその製造方法、並びに発光ダイオードランプ |
| US9595636B2 (en) | 2012-03-28 | 2017-03-14 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Light emitting device substrate with inclined sidewalls |
| US10096742B2 (en) | 2012-03-28 | 2018-10-09 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Light emitting device substrate with inclined sidewalls |
| JP6321013B2 (ja) | 2012-09-17 | 2018-05-09 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 成形された基板を含む発光デバイス |
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Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3184440B2 (ja) * | 1995-02-10 | 2001-07-09 | 株式会社リコー | 半導体発光装置 |
| US6784463B2 (en) * | 1997-06-03 | 2004-08-31 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices |
| US6229160B1 (en) * | 1997-06-03 | 2001-05-08 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping |
| EP0905797B1 (de) * | 1997-09-29 | 2010-02-10 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Halbleiterlichtquelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JPH11340576A (ja) * | 1998-05-28 | 1999-12-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化ガリウム系半導体デバイス |
| RU2142665C1 (ru) * | 1998-08-10 | 1999-12-10 | Швейкин Василий Иванович | Инжекционный лазер |
| US6404125B1 (en) * | 1998-10-21 | 2002-06-11 | Sarnoff Corporation | Method and apparatus for performing wavelength-conversion using phosphors with light emitting diodes |
| US6366018B1 (en) * | 1998-10-21 | 2002-04-02 | Sarnoff Corporation | Apparatus for performing wavelength-conversion using phosphors with light emitting diodes |
| DE19911717A1 (de) * | 1999-03-16 | 2000-09-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Monolithisches elektrolumineszierendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6133589A (en) * | 1999-06-08 | 2000-10-17 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction |
| US6903376B2 (en) * | 1999-12-22 | 2005-06-07 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Selective placement of quantum wells in flipchip light emitting diodes for improved light extraction |
| JP3968968B2 (ja) * | 2000-07-10 | 2007-08-29 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶ＧａＮ基板の製造方法 |
| US6657237B2 (en) * | 2000-12-18 | 2003-12-02 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | GaN based group III-V nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same |
| US6956250B2 (en) * | 2001-02-23 | 2005-10-18 | Nitronex Corporation | Gallium nitride materials including thermally conductive regions |
| JP3714188B2 (ja) * | 2001-04-19 | 2005-11-09 | ソニー株式会社 | 窒化物半導体の気相成長方法及び窒化物半導体素子 |
| US6939730B2 (en) * | 2001-04-24 | 2005-09-06 | Sony Corporation | Nitride semiconductor, semiconductor device, and method of manufacturing the same |
| US6784460B2 (en) * | 2002-10-10 | 2004-08-31 | Agilent Technologies, Inc. | Chip shaping for flip-chip light emitting diode |
| US7009199B2 (en) * | 2002-10-22 | 2006-03-07 | Cree, Inc. | Electronic devices having a header and antiparallel connected light emitting diodes for producing light from AC current |
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