JP4935572B2 - 高輝度発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高輝度発光ダイオードを製造する方法に関するものである。

近年、発光ダイオードの高輝度化が研究されており、発光層全域での発光と側面からの光取り出し効率を飛躍的に向上させるため、電流拡散層が厚膜化されている。図１０は、光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの断面を示した概略図である。この高輝度発光ダイオード５１は、ＧａＡｓ基板５２上に４元発光層５３、接続層５４、電流拡散層５５を有しており、特に従来の電流拡散層の厚さが約８μｍだったのに対して、高輝度発光ダイオードの電流拡散層５５は約５０〜１５０μｍの厚膜を有する。これにより従来の発光ダイオードに比べて、約２倍以上の高輝度化が図れる。また、この図１０の光吸収タイプの高輝度発光ダイオード５１は、以下のようにして製造される。

先ず、有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）のリアクター内にてＧａＡｓ基板５２の上に４元系の化合物半導体で構成される発光層５３をエピタキシャル成長させ、その上にＧａＰの電流拡散層５５を成長させるためのＧａＰの接続層５４をヘテロエピタキシャル成長させ、取り出す。続いて気相成長（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＶＰＥ）のリアクター内に入れ、ＧａＰの接続層５４の上に光取り出し用の窓であるＧａＰの電流拡散層５５をホモエピタキシャル成長させ、そして、真空蒸着法により光取出し側電極５６及び裏面電極５７を取付けてチップ化する。

このように製造された高輝度発光ダイオード５１は、４元（例えばＡｌＧａＩｎＰ）発光層５３の発光波長域においてＧａＡｓ基板５２の光吸収が大きいため、光吸収タイプの高輝度発光ダイオードとして知られている。

一方、光透過タイプの高輝度発光ダイオードは、光吸収タイプの高輝度発光ダイオード５１と同様の製造方法で電流拡散層５５を形成した後、ＧａＡｓ基板５２を除去し、特許文献１に記載されているように、該除去した界面と透明基板とを直接接合し、もしくは、特許文献２に記載されているように、ヘテロエピタキシャル成長させ透明基板を形成し、チップ化して製造されている。このように製造された光透過タイプの高輝度発光ダイオードは、発光素子側面と形成した透明基板からの光の取り出し効果を上げている。

しかし、このような高輝度発光ダイオードにおいて、ＧａＰ等の電流拡散層５５の気相成長の際に、ＧａＰの原料ガスが基板の裏側にも一部回り込み、ノジュールを形成してしまう。図１１は、原料ガスが基板の裏側に回り込み、ノジュールを形成する様子を示す概念図である。

図１１において、ノジュール５８は、基板の裏面を研磨することにより除去できる。しかし、高輝度発光ダイオードを製造する過程で、ＧａＰ等の電流拡散層５５を厚く気相成長すると、基板の反りが非常に大きくなる。大きな反りがあるために、ノジュール５８を除去する研磨工程で基板が割れてしまうことが問題となる。

特開平６−３０２８５７号公報 米国特許第５，００８，７１８号明細書

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、高輝度発光ダイオードの製造方法において、電流拡散層を厚く気相成長しても、基板の反りを抑え、研磨加工工程等の時に基板の割れを防止することを目的とする。

少なくとも、ＧａＡｓ基板の第一主表面側上に４元発光層をエピタキシャル成長により形成する工程と、該４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程と、該基板をチップに加工する工程、とを行う高輝度発光ダイオードの製造する方法において、
前記４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程は、ＧａＡｓ基板をサセプタに形成されたザグリに保持して、ＧａＰエピタキシャル膜を気相成長させるものであり、該サセプタのザグリを貫通させ、エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにし、エピタキシャル成長により表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成することを特徴とする高輝度発光ダイオードの製造方法を提供する（請求項１）。

このように、本発明は、４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程において、ザグリ部が貫通したサセプタを用いることで、表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成するため、反りの発生が抑制される。さらに、ザグリ部が貫通しているため、成長後の基板は表側だけでなく裏側も急冷される。急冷されることで、基板の反り緩和に対し極めて有効に働き、平坦な基板を得ることができる。そのため、ノジュールを除去する研磨加工工程での基板の反りが原因の割れを防止することができる。

前記エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにする方法が、基板の表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法（請求項２）、もしくは、サセプタのザグリ部以外の部分にガス導入口を多数開けて、裏面にも原料ガスが触れるようにする方法（請求項３）、もしくは、ガス導入ノズルによりそれぞれ表裏別々に原料ガスを供給する方法（請求項４）、のいずれかであることが好ましい。

これらの方法のうちいずれかを採用することで、基板の裏側にも効果的に原料ガスを供給することができ、エピタキシャル成長により表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成することができる。その結果、基板の反りを抑えることができ、高品質で研磨加工時に割れが起こらない、高輝度発光ダイオードを製造することができる。

また、前記ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後にさらに、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、第一主表面側の研磨加工工程、とを行うことを特徴とする高輝度発光ダイオードの製造方法を提供する（請求項５）。

前記ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後にさらに、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上にＧａＰ窓層となる基板を直接接合により貼り合わせる工程、とを行うことを特徴とする高輝度発光ダイオードの製造方法を提供する（請求項６）。

このように本発明は、光吸収タイプのみならず、光透過タイプの高輝度発光ダイオードを製造する場合にも適用できる。その結果、ＧａＰ窓層を厚く形成しても、基板の反りを極めて小さくすることができ、高品質で研磨加工時に割れが起こらない、高輝度発光ダイオードを製造することができる。

前記４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程において、第二主表面側である裏面に形成するＧａＰエピタキシャル膜の面内最小厚さを、５μｍ以上とすることが好ましい（請求項７）。

膜の面内最小厚さが５μｍ以上とすることで、４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程において、裏面のエピタキシャル膜が均一に基板全体に行き渡たり、基板の反りを十分に抑えることができ、基板が割れにくくなる。

このような本発明の高輝度発光ダイオードの製造方法であれば、ＧａＰ窓層を厚く気相成長しても、基板の極めて反りの小さい基板が得られ、研磨時においても、チップ加工時においても、割れを抑えることができ、高品質な高輝度発光ダイオードを、効率よく製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して、さらに詳しく説明する。
本発明者らは、高輝度発光ダイオードの製造方法において、ＧａＰ窓層を厚く気相成長しても、基板の極めて反りの小さい基板が得られ、研磨時や、チップ加工時においても、割れがほとんど起こらない高輝度発光ダイオードの製造方法を開発すべく鋭意検討を重ねた。

その結果、本発明者らは、ＧａＡｓ基板をサセプタに形成されたザグリに保持して、４元発光層上にＧａＰエピタキシャル膜を気相成長させる際に、該サセプタのザグリを貫通させ、エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにすることで、表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成し、基板の反りを極めて小さくすることができることを見出し、本発明を完成させた。

はじめに、本発明で製造される高輝度発光ダイオードの製造方法について説明する。
本発明の高輝度発光ダイオードの製造方法では、少なくとも、ＧａＡｓ基板の第一主表面側上に４元発光層をエピタキシャル成長により形成する工程と、該４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程と、該基板をチップに加工する工程、とを行い、高輝度発光ダイオードを製造する。
図１は、本発明の光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法を工程順に示した概略図である。

まず、図１の工程１０１において、成長用単結晶基板としてｎ型ＧａＡｓ基板２を準備し、洗浄後、ＭＯＣＶＤのリアクターに入れる。

次に、工程１０２において、ｎ型ＧａＡｓ基板２の第一主表面側上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ＡｌＧａＩｎＰよりなる４元発光層３を、エピタキシャル成長させ形成させる。この４元発光層３は、各々（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（０＜ｘ，ｙ＜１）よりなる、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層をこの順で形成させる。

これら各層のエピタキシャル成長で使用するＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ（リン）の各成分源となる原料ガスとして、Ａｌ源ガス（例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ））、Ｇａ源ガス（例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ））、Ｉｎ源ガス（例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ））、Ｐ源ガス（例えば、トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフイン（ＰＨ_３））などが挙げられる。

次に、工程１０３において、４元発光層３の上に、ｐ型ＧａＰからなる接続層４を数μｍＭＯＣＶＤ法によりヘテロエピタキシャル成長させる。

続いて基板をＨＶＰＥのリアクター内に入れ、Ｚｎをドープし、接続層４の上にｐ型ＧａＰの電流拡散層５をホモエピタキシャル成長させ、ｐ型ＧａＰ窓層を３０〜２００μｍ形成させる。本発明では、この工程１０３のＧａＰのエピタキシャル成長時に、基板の表裏両面に原料ガスを供給し、表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成するようにするが、具体的な方法については、後述する。なお、この工程で、表側の基板に供給された原料ガスの一部が裏面の基板に回り、ノジュール６が形成されてしまう。

ここでＨＶＰＥ法について、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素であるＧａを所定の温度に加熱保持しながら、そのＧａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ_２ガスとともに基板上に供給する。なお、成長温度は、例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。
Ｇａ（ｇ）＋ＨＣｌ（ｇ）→ＧａＣｌ（ｇ）＋１／２Ｈ_２（ｇ） …（１）

また、Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ_３をキャリアガスであるＨ_２とともに基板上に供給し、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチルＺｎ）の形で供給する。ＧａＣｌはＰＨ_３との反応性に優れ、下記（２）式の反応により、効率よく電流拡散層を成長させることができる。
ＧａＣｌ（ｇ）＋ＰＨ_３（ｇ）→ＧａＰ（ｓ）＋ＨＣｌ（ｇ）＋Ｈ_２（ｇ） …（２）

次に、工程１０４において、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨して、工程１０３で出来たノジュール６及び裏面ＧａＰエピタキシャル層を除去し、所望の厚さに研磨加工を行う。この場合、本発明では、前記ＧａＰ窓層のエピタキシャル成長において、両面同時成長をしているので、反りが小さく、この研磨工程で、割れの発生を大幅に抑制できる。

最後に、工程１０５において、基板を切断し、チップに加工して、電極付け等を行い、光吸収タイプの高輝度発光ダイオードが得られる。この場合、本発明では、前記ＧａＰ窓層のエピタキシャル成長において、両面同時成長をしているので、反りが小さく、このチップ加工工程で、割れの発生を大幅に抑制できるため、チップ工程の歩留まりを向上できる。

次に、光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法について以下説明する。
上記光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法の工程におけるＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上に、ＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、第一主表面側の研磨加工工程、とを行うことで光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造することができる。
図２は、本発明の光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法において、基板を除去した面上に、ＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成して製造される場合の製造方法の概略図である。

ＧａＡｓ基板の洗浄から、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨するまでの工程は、図１の工程１０１から工程１０４と同様である。こうして作製された基板に対し、図２の工程２０１において、ＧａＡｓ基板除去のエッチングを行う。エッチング液として、例えば、アンモニア／過酸化水素混合液を用いることができる。

次に、工程２０２において、該基板を除去した面上に、ｎ型ＧａＰ窓層の電流拡散層１５をエピタキシャル成長により形成する。ＧａＰ窓層の形成は、前述のＨＶＰＥ法を用いる。

次に、工程２０３において、前工程により、原料ガスの一部が表面側に回り込んでできたノジュール１６を研磨して取り除く。

最後に、工程２０４において、基板を切断し、チップに加工して、電極付けを行い、光透過タイプの高輝度発光ダイオードが得られる。この場合も、本発明では、前記ＧａＰ窓層のエピタキシャル成長において、両面同時成長をしているので、反りが小さく、この研磨工程で、割れの発生を大幅に抑制できるため、チップ工程の歩留まりを向上できる。

また、光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法として、ＧａＰ窓層となる基板を別に用意し、該基板を除去した面上に、に直接接合により貼り合わせて光透過タイプの高輝度発光ダイオードを製造することも可能である。
つまり、光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法の工程におけるＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上に、ＧａＰ窓層となる基板を直接接合により貼り合わせる工程、とを行うことで光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造することができる。
図３は、本発明の光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法において、該基板を除去した面上に、ＧａＰ窓層となる基板を直接接合により貼り合わせて製造される場合の製造方法の概略図である。

ＧａＡｓ基板の洗浄から、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨までの工程は、図１の工程１０１から工程１０４と同様である。図３の工程３０１において、ＧａＡｓ基板除去のエッチングを行う。エッチング液として、例えば、アンモニア／過酸化水素混合液を用いることができる。

続いて、工程３０２において、別に用意したＧａＰ窓層１５’となる基板を直接接合により貼り合わせる。貼り合わせに際しては、例えば、４００℃以上７００℃以下に昇温して熱処理で行う。その際、貼り合わせ熱処理時に加圧しても良い。
そして、工程３０３において、基板を切断し、チップに加工して、電極付けを行い、光透過タイプの高輝度発光ダイオードが得られる。

以上のような工程で高輝度発光ダイオードが製造されるが、本発明において、電流拡散層を厚く気相成長しても、基板の反りを小さくし、研磨加工工程等の際に基板の割れを抑えることを課題とする。
その課題解決のために、４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程において、サセプタに形成されたザグリを貫通させ、ＧａＡｓ基板を該ザグリに保持して、エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにし、エピタキシャル成長により表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成させるようにする。

このように、エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにする方法として、
基板の表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法、
サセプタのザグリ部以外の部分にガス導入口を多数開けて、裏面にも原料ガスが触れるようにする方法、
ガス導入ノズルによりそれぞれ表裏別々に原料ガスを供給する方法、
が挙げられる。

図４は、サセプタの表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法における装置の（ａ）断面図と（ｂ）正面図である。

従来の方法の場合、基板の表側と触れ合っている原料ガスの一部が、ザグリの隙間を通って、裏側に回ろうとして基板の外周部にノジュールは形成される。この場合、裏面全体にＧａＰ膜が形成されることはない。
しかし、図４において、サセプタ２１の上流から表側に供給される原料ガスは、ザグリ部２２に保持された基板２４の表側と十分触れ合うことができるだけでなく、その原料ガスの一部が、通気孔２３等を通って、サセプタ２１の裏面側へも回り込み、基板２４の裏面にも原料ガスが触れるようにザグリ２２は貫通されている。なお、均等に原料ガスが供給されるように、支持軸２５は一定速度で回転している。また、基板２４に触れ合う表裏の原料ガス濃度の比は異なり、基板の表側の方が濃く、厚いＧａＰ窓層を形成できるようにしている。

図５は、サセプタのザグリ部以外の部分にガス導入口を多数開けて、裏側にも原料ガスが触れるようにする方法における装置の（ａ）断面図と（ｂ）正面図である。

図５において、サセプタ３１の上流から表側に供給される原料ガスを、裏面側に入れるため、サセプタ３１のザグリ部３２以外の部分に通気孔３３が空いている。供給された原料ガスは、基板３４の表側にも触れるが、原料ガスの一部が、通気孔３３を通って、基板３４の裏面側にも触れることができる。なお、均等に原料ガスが供給されるように、支持軸３５は一定速度で回転している。また、基板３４に触れ合う表裏の原料ガス濃度の比は異なり、基板の表側の方が濃く、厚いＧａＰ窓層を形成できるように、例えば、通気孔の大きさや数を調整している。なお、図５の（ａ）と（ｂ）とでは、説明の都合上、ザグリと通気孔の位置が整合しないように記載してある。

図６は、ガス導入ノズルによりそれぞれ表裏別々に原料ガスを供給する方法における装置の断面図である。

基板４４の表裏両面に対し、平行してガス導入ノズル４６を配置し、それぞれ表裏別々に原料ガスが供給される。なお、基板４４に触れ合う表裏の原料ガス濃度の比は異なり、基板の表側の方が濃く、厚いＧａＰ窓層を形成できるようにしている。

このように、本発明では、４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長する時に、サセプタのザグリを貫通させ、基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにして、両面に同時エピタキシャル成長をする。そして、両面同時にエピタキシャル成長させるので、反りが小さくなるし、裏面に形成されるノジュールの高さも低くなる。従って、後工程である研磨やチップ工程において、基板の割れが生じ難く、歩留まり生産性が向上する。

ここで、裏面に形成するＧａＰエピタキシャル膜の面内最小厚さは、５μｍ以上とすることが好ましい。図７は、４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程における、裏面のエピタキシャル膜の厚さと基板の反りとの関係のグラフである。また、表１は、裏面のエピタキシャル膜の厚さと基板の割れ状況の関係を表したものである。図１、表１から、膜の面内最小厚さが５μｍ以上の場合、裏面のエピタキシャル膜が均一に基板全体に行き渡たり、基板の反りを５００μｍ以下に抑えることができ、結果として、基板が割れにくくなることがわかる。

（実施例）
前記した本発明の図１の工程に従い、厚さ２８０μｍのＧａＡｓ基板の第一主表面側上に、６００〜８００℃の環境下、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡＬ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ホスフイン(ＰＨ₃)を原料ガスとして、ＭＯＣＶＤ法を用い、ＡｌＧａＩｎＰの４元発光層を８μｍ形成する。その最表層に、ＭＯＣＶＤ法を用い、ＧａＰ膜を数μｍ形成する。
そして、その上に、気相成長法を用い、電流拡散層としてｐ型ＧａＰ窓層を形成する。この際のエピタキシャル成長は、基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにするため、図４のような基板の表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法で行う。図４の装置を用いて、ＧａＰ層を表側に１５０μｍ、裏側に５μｍ（面内最小厚さ）以上形成させた。図８はこの両面同時エピタキシャルした直後の基板の裏面側の観察写真である。

（比較例）
前記実施例と同じ方法で、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＡｌＧａＩｎＰ４元発光層、ＧａＰ接続層を形成する。その上に、気相成長法によりＧａＰ窓層を形成する。この際、ＧａＰ窓層は、従来のザグリ部が貫通していないサセプタを用い、原料ガスの供給は基板表側に対してのみ行う。図９は従来の方法で窓層をエピタキシャル成長させた直後の基板の裏面側の観察写真である。

上記の結果、図８の観察写真のように、基板の反りも小さく、加工時の割れも起こらなかった。一方、図９の観察写真のように、比較例では、裏面中央部にエピタキシャル成長はなく、外周部に大きなノジュールができ、基板の反りが大きく、加工時の割れも頻繁に起こった。

これらの結果の通り、実施例では、窓層を両面同時エピタキシャル成長することによる高輝度発光ダイオードの製造方法において、基板の両面に窓層を備えた場合でも、基板の反りを抑え、加工時の割れを抑えることができた。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明の光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法を工程順に示した概略図である。 本発明の光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法において、基板を除去した面上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成して製造される場合の製造方法の概略図である。 本発明の光透過タイプの高輝度発光ダイオードの製造方法において、基板を除去した面上にＧａＰ窓層となる基板を直接接合により貼り合わせて製造される場合の製造方法の概略図である。 サセプタの表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法における装置の（ａ）断面図と（ｂ）正面図である。 サセプタのザグリ部以外の部分にガス導入口を多数開けて、裏側にも原料ガスが触れるようにする方法における装置の（ａ）断面図と（ｂ）正面図である。 ガス導入ノズルによりそれぞれ表裏別々に原料ガスを供給する方法における装置の断面図である。 ４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程における、裏面のエピタキシャル膜の厚さと基板の反りとの関係のグラフである。 両面同時エピタキシャルした直後の基板の裏面側の観察写真である。 従来の方法で窓層をエピタキシャル成長させた直後の基板の裏面側の観察写真である。 光吸収タイプの高輝度発光ダイオードの断面を示した概略図である。 ＧａＰ等の電流拡散層の気相成長の際に、原料ガスが基板の裏側に回り込み、ノジュールを形成する様子を示す概念図である。

符号の説明

２、５２…ＧａＡｓ単結晶基板、 ３、５３…４元発光層、 ４、５４…接続層、
５、１５、１５’、５５…電流拡散層、 ６、１６、５８…ノジュール、
２１、３１…サセプタ、 ２２、３２…ザグリ部、 ２３、３３…通気孔、
２４、３４、４４…基板、 ２５、３５…支持軸、 ４６…ガス導入ノズル、
５１…高輝度発光ダイオード、 ５６…光取出し側電極、 ５７…裏面電極。

Claims (7)

1. 少なくとも、ＧａＡｓ基板の第一主表面側上に４元発光層をエピタキシャル成長により形成する工程と、該４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程と、該基板をチップに加工する工程、とを行う高輝度発光ダイオードの製造する方法において、
   前記４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程は、ＧａＡｓ基板をサセプタに形成されたザグリに保持して、ＧａＰエピタキシャル膜を気相成長させるものであり、該サセプタのザグリを貫通させ、エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにし、エピタキシャル成長により表裏両面にＧａＰエピタキシャル膜を同時に形成することを特徴とする高輝度発光ダイオードの製造方法。
2. 前記エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにする方法が、基板の表側から供給される原料ガスをサセプタ裏面側へ回り込ませ、基板の裏面に原料ガスが触れるようにする方法であることを特徴とする請求項１に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
3. 前記エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにする方法が、サセプタのザグリ部以外の部分にガス導入口を多数開けて、裏面にも原料ガスが触れるようにする方法であることを特徴とする請求項１に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
4. 前記エピタキシャル成長時に基板の表裏両面に原料ガスが触れるようにする方法が、ガス導入ノズルによりそれぞれ表裏別々に原料ガスを供給する方法であることを特徴とする請求項１に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
5. 前記ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後にさらに、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程と、第一主表面側の研磨加工工程、とを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
6. 前記ＧａＡｓ基板の第二主表面側を研磨する研磨加工工程の後にさらに、ＧａＡｓ基板除去工程と、該基板を除去した面上にＧａＰ窓層となる基板を直接接合により貼り合わせる工程、とを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
7. 前記４元発光層上にＧａＰ窓層をエピタキシャル成長により形成する工程において、第二主表面側である裏面に形成するＧａＰエピタキシャル膜の面内最小厚さを、５μｍ以上とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高輝度発光ダイオードの製造方法。
   
   
   

Images