JP5310371B2 - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えた半導体発光素子の製造方法であって、
第2電極を、
(a)第2化合物半導体層上に、銀を含む第1層及びアルミニウムを含む第2層から構成された第2電極構造体を形成した後、
(b)第2電極構造体にジンケート処理を施して、第2電極構造体上に亜鉛層を析出させ、次いで、
(c)第2電極構造体に無電解ニッケルメッキを施す、
各工程に基づき形成する。
(A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えており、
第2電極は、
第2化合物半導体層側から、銀を含む第1層、及び、アルミニウムを含む第2層から構成された第2電極構造体、並びに、
第2電極構造体の頂面及び側面上に形成されたニッケル層、
から構成されている。
(A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えており、
第2電極は、
第2化合物半導体層側から、活性層からの光を反射し、導電材料から成る光反射層、及び、光反射層に含まれる金属とは異なる金属を含む第1シード層が積層されて成る第2電極構造体、並びに、
第2電極構造体の頂面及び側面上に形成され、光反射層及び第1シード層に含まれる金属とは異なる金属を含むメッキ層、
から構成されており、
第2電極は、更に、第2電極構造体とメッキ層との間に位置し、光反射層、第1シード層及びメッキ層に含まれる金属とは異なる金属を含む第2シード領域を有する。
1.本発明の半導体発光素子及びその製造方法、全般に関する説明
2.実施例1(本発明の半導体発光素子及びその製造方法)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(実施例1の別の変形)
6.実施例5(実施例1の別の変形)
7.実施例6(実施例1の別の変形、その他)
本発明の半導体発光素子の製造方法にあっては、
前記工程(b)において、第2電極構造体にジンケート処理を施して、第2電極構造体の頂面及び側面上に亜鉛層を析出させ、
前記工程(c)において、第2電極構造体の頂面及び側面に無電解ニッケルメッキを施し、以て、第2電極構造体の頂面及び側面上にニッケル層(無電解ニッケルメッキ層)を形成する形態とすることができる。
(A)第1導電型(具体的には、実施例1にあっては、n型)を有する第1化合物半導体層21、第1化合物半導体層21上に形成され、化合物半導体層から成る活性層23、及び、活性層23上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型(具体的には、実施例1にあっては、p型)を有する第2化合物半導体層22から構成された積層構造体(発光部)20、
(B)第1化合物半導体層21に電気的に接続された第1電極(n側電極)40、並びに、
(C)第2化合物半導体層22上に形成された第2電極(p側電極)30、
を備えている。ここで、第2電極30は、
第2化合物半導体層側から、銀を含む第1層31、及び、アルミニウムを含む第2層32から構成された第2電極構造体33、並びに、
第2電極構造体33の頂面及び側面上に形成されたニッケル層35、
から構成されている。尚、図1の(B)は、図1の(A)に示した半導体発光素子を支持基板に取り付けた状態を示している。
(A)第1導電型(n型)を有する第1化合物半導体層21、第1化合物半導体層21上に形成され、化合物半導体層から成る活性層23、及び、活性層23上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型(p型)を有する第2化合物半導体層22から構成された積層構造体20、
(B)第1化合物半導体層21に電気的に接続された第1電極(n側電極)40、並びに、
(C)第2化合物半導体層22上に形成された第2電極(p側電極)30、
を備えている。そして、第2電極30は、
第2化合物半導体層側から、活性層23からの光を反射し、導電材料から成る光反射層31、及び、光反射層31に含まれる金属とは異なる金属を含む第1シード層32が積層されて成る第2電極構造体33、並びに、
第2電極構造体33の頂面及び側面上に形成され、光反射層31及び第1シード層32に含まれる金属とは異なる金属を含むメッキ層35、
から構成されており、
第2電極30は、更に、第2電極構造体33とメッキ層35との間に位置し、光反射層31、第1シード層32及びメッキ層35に含まれる金属とは異なる金属を含む第2シード領域34aを有する。
先ず、半導体発光素子製造用基板10の主面に、第1導電型を有する第1化合物半導体層21A、活性層23A、及び、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層22Aを、順次、形成する。尚、第1化合物半導体層21A、活性層23A、及び、第2化合物半導体層22Aは、パターニング前の状態にあるので、参照番号の末尾にアルファベット「A」を付している。以下の説明における各層を表示する参照番号も同様とする。
次いで、半導体発光素子製造用基板10上に、n型の導電型を有する第1化合物半導体層21A、活性層23A、及び、p型の導電型を有する第2化合物半導体層22Aが、順次、積層されて成る積層構造体20Aを形成する。
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約800゜C、10分間のアニール処理を行って、p型不純物(p型ドーパント)の活性化を行う。
その後、第2化合物半導体層側から、銀を含む第1層(光反射層)31及びアルミニウムを含む第2層(第1シード層)32から構成された第2電極構造体33を形成する。具体的には、第2化合物半導体層22A上に、リフトオフ法に基づき、厚さ1nmのニッケル薄膜から成る密着層36、厚さ0.2μmの銀層から成る第1層(光反射層)31、厚さ0.1μmのアルミニウム層から成る第2層(第1シード層)32を形成する。こうして、図2の(A)に示す構造を得ることができる。
次に、必要に応じて、第2電極構造体33に対して周知の酸化被膜除去処理を施した後、第2電極構造体33にジンケート処理を施して、第2電極構造体33上に亜鉛層(第2シード層)34を析出させる。即ち、第2電極構造体33にジンケート処理を施して、第2電極構造体33の頂面及び側面上に亜鉛層34を析出させる。ジンケート処理においては、ジンケート処理液に第2電極構造体33を含む積層構造体20の全体を浸漬する。これによって、第2層32におけるアルミニウムが亜鉛によって置換され、亜鉛層34が析出する。そして、この亜鉛層34は、第2層32を被覆するだけでなく、第1層31(具体的には、露出した第1層31の側面)、更には、密着層36の側面をも被覆する。こうして、図2の(B)に示す構造を得ることができる。
その後、第2電極構造体33に無電解ニッケルメッキを施す。即ち、第2電極構造体33の頂面及び側面に無電解ニッケルメッキを施し、以て、第2電極構造体33の頂面及び側面上にニッケル層(メッキ層、無電解ニッケルメッキ層)35を形成する。無電解ニッケルメッキ処理においては、無電解ニッケルメッキ液に第2電極構造体33を含む積層構造体20の全体を浸漬する。こうして、図3の(A)に示す構造を得ることができる。第2電極構造体33への無電解ニッケルメッキによって、亜鉛がニッケルによって置換され、ニッケル層35が析出し、亜鉛層34のかなりの部分は消滅するが、最終的に亜鉛層34は残される。但し、残された亜鉛層34は、層状の部分もあれば、島状となっている部分もあり、より正確には、亜鉛を含む領域(第2シード領域)34aとなる。但し、図面においては、便宜上、連続した層として、亜鉛を含む領域(第2シード領域)34aを表現している。
次いで、全面に絶縁層37を形成し、第2電極30の上方の絶縁層37の部分に開口部37aを形成した後、第2電極30上から絶縁層37上を延びる接続層38を形成する(図3の(B)参照)。その後、接続層38を含む絶縁層37と支持基板50とを、エポキシ系接着剤から成る接着層51を介して貼り合わせた後、半導体発光素子製造用基板10を機械的研磨及びウエットエッチング法にて除去する。
その後、リソグラフィ技術に基づき、露出した第1化合物半導体層21A上にパターニングされたレジスト層を形成し、係るレジスト層を用いて、所謂リフトオフ法に基づき、第1化合物半導体層21Aの上に第1電極40を形成する。
その後、リソグラフィ技術に基づき、露出した第1化合物半導体層21A上にパターニングされたレジスト層を形成し、係るレジスト層をエッチング用マスクとして、Cl2系ガスを用いたRIE技術によって、第1化合物半導体層21A、活性層23A及び第2化合物半導体層22A、絶縁層37、接続層38をパターニングし、レジスト層を除去する。こうして、積層構造体20から成り、第1化合物半導体層21、活性層23及び第2化合物半導体層22がパターニングされた発光部を得ることができる。隣接する半導体発光素子1の中心と半導体発光素子1の中心との間の距離(形成ピッチ)は、例えば、30μmである。
その後、支持基板50を切断して、半導体発光素子1を分離すればよい。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の半導体発光素子(具体的には、発光ダイオード)を作製することができる。
この工程においては、先ず、所望のピッチで半導体発光素子1を選択する。より具体的には、実施例1の[工程−160]にて得られ、2次元マトリクス状に支持基板50上に配列された多数の半導体発光素子1から、X方向にM個毎、Y方向にN個毎のピッチで、半導体発光素子1を選択する。また、シリコーンゴムから成る微粘着層61が形成された中継基板60、及び、ガラス基板から成り、予め所定の位置に金属薄膜等から成るアライメントマーク(図示せず)が形成され、表面には未硬化の感光性樹脂から成る接着剤層71が形成された第2中継基板70を準備する。
次いで、半導体発光素子1を接着剤層71の上に配置(移動あるいは転写)する(図6の(A)及び図6の(B)参照)。具体的には、第2中継基板70上に形成されたアライメントマークを基準に、半導体発光素子1を中継基板60から第2中継基板70の接着剤層71の上に配置する。半導体発光素子1は微粘着層61に弱く付着しているだけなので、半導体発光素子1を接着剤層71と接触させた(押し付けた)状態で中継基板60を第2中継基板70から離れる方向に移動させると、半導体発光素子1は接着剤層71の上に残される。更には、半導体発光素子1をローラー等で接着剤層71に深く埋入することで、半導体発光素子1を第2中継基板70に転写することができる。
次いで、全面に第2の絶縁層81を形成し、接続層38の上方の第2の絶縁層81に開口部82を形成し、第2の配線83を、接続層38上から開口部82、第2の絶縁層81の上にかけて形成する。第2の配線83は、図面の紙面、垂直方向に延びている。次に、第2の配線83を含む第2の絶縁層81とガラス基板から成る実装用基板85とを、接着層84を介して貼り合わせることで、半導体発光素子1を実装用基板85に実装(固定)することができる。次いで、例えば、第2の仮固定用基板の裏面側から、例えば、エキシマレーザを照射する。これによって、レーザ・アブレーションが生じ、エキシマレーザが照射された半導体発光素子1は、第2の仮固定用基板から剥離する。この状態にあっては、半導体発光素子1の第1電極40が露出した状態である。次に、全面に第1の絶縁層86を形成し、半導体発光素子1の第1電極40の上方の第1の絶縁層86に開口部87を形成し、第1の配線88を、第1電極40上から開口部87、第1の絶縁層86の上にかけて形成する。第1の配線88は、図面の紙面、左右方向に延びている。この状態を、図7の模式的な一部断面図に示す。そして、第1の配線、第2の配線を駆動回路と適切な方法に基づき接続することによって、半導体発光素子、更には、係る半導体発光素子から構成された画像表示装置を完成させることができる。半導体発光素子1にあっては、活性層23において生成した光は、図7の下側方向に出射される。
Claims (14)
- (A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えた半導体発光素子の製造方法であって、
第2電極を、
(a)第2化合物半導体層上に、銀を含む第1層及びアルミニウムを含む第2層から構成された第2電極構造体を形成した後、
(b)第2電極構造体にジンケート処理を施して、第2電極構造体上に亜鉛層を析出させ、次いで、
(c)第2電極構造体に無電解ニッケルメッキを施す、
各工程に基づき形成する半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程(b)において、第2電極構造体にジンケート処理を施して、第2電極構造体の頂面及び側面上に亜鉛層を析出させ、
前記工程(c)において、第2電極構造体の頂面及び側面に無電解ニッケルメッキを施し、以て、第2電極構造体の頂面及び側面上にニッケル層を形成する請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 前記工程(a)と工程(b)の間において、第2電極構造体に酸素プラズマ処理を施す請求項2に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程(b)と工程(c)の間において、前記工程(b)でのジンケート処理にて析出した亜鉛層を除去した後、第2電極構造体に第2回目のジンケート処理を施して、第2電極構造体の頂面及び側面上に亜鉛層を析出させる請求項3に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程(b)と工程(c)の間において、前記工程(b)でのジンケート処理にて析出した亜鉛層を酸を用いて除去する請求項4に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程(a)において、第1層、マイグレーション・ブロック層、及び、第2層から構成された第2電極構造体を形成する請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程(a)において、第2層と接する合金化層を形成した後、熱処理を施すことで、第2層に含まれるアルミニウムと合金化層に含まれる金属との間の合金化を促し、以て、アルミニウム合金から成る第2層を得る請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記工程(a)において、第2層上に被覆層を形成し、以て、第1層、第2層及び被覆層から成る第2電極構造体を得た後、
前記工程(b)において、第2電極構造体にジンケート処理を施して、第2電極構造体の頂面及び側面上に亜鉛層を析出させる請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。 - (A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えており、
第2電極は、
第2化合物半導体層側から、銀を含む第1層、及び、アルミニウムを含む第2層から構成された第2電極構造体、並びに、
第2電極構造体の頂面及び側面上に形成されたニッケル層、
から構成されており、
第2電極は、更に、第2電極構造体の頂面及び側面とニッケル層との間に、亜鉛を含む領域を有する半導体発光素子。 - (A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えており、
第2電極は、
第2化合物半導体層側から、銀を含む第1層、及び、アルミニウムを含む第2層から構成された第2電極構造体、並びに、
第2電極構造体の頂面及び側面上に形成されたニッケル層、
から構成されており、
ニッケル層は、第2電極構造体へのジンケート処理に基づく第2電極構造体上における亜鉛層の析出、並びに、それに引く続く無電解ニッケルメッキ処理によって形成される半導体発光素子。 - 第2電極構造体において、第1層と第2層の間にマイグレーション・ブロック層が設けられている請求項9又は請求項10に記載の半導体発光素子。
- 第2層はアルミニウム合金から成る請求項9又は請求項10に記載の半導体発光素子。
- 第2電極構造体において、第2層の頂面に被覆層が設けられている請求項9又は請求項10に記載の半導体発光素子。
- (A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、第1化合物半導体層上に形成され、化合物半導体層から成る活性層、及び、活性層上に形成され、第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層から構成された積層構造体、
(B)第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、並びに、
(C)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
を備えており、
第2電極は、
第2化合物半導体層側から、活性層からの光を反射し、銀を含む導電材料から成る光反射層、及び、アルミニウムを含む第1シード層が積層されて成る第2電極構造体、並びに、
第2電極構造体の頂面及び側面上に形成され、ニッケルを含むメッキ層、
から構成されており、
第2電極は、更に、第2電極構造体とメッキ層との間に位置し、亜鉛を含む第2シード領域を有する半導体発光素子。
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