JP6943217B2 - 発光素子の配光特性の調整方法及び発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献3では四元活性層とGaP窓層を有する発光素子の光取り出し側に台形状の形状を形成する技術が開示されている。
また、特許文献4には四元活性層とGaP窓層を有する発光素子の光取り出し面側に粗面を有する技術が開示されている。
また、特許文献4の技術では、全方位にわたって均一な配光を得るには適した技術ではあるが、配光角度を任意にかえることは難しい。
従って、GaP窓層を有する発光素子において、配光角度などの配光特性を任意に調整できる技術が求められる。
前記発光素子の所望の配光特性を予め設定しておき、
該設定した所望の配光特性に基づいて、前記凹部形成工程において形成する前記凹部の形状の調整と、前記窓層兼支持基板の表面を粗面化する粗面化工程における粗面化領域の調整のうちのいずれか1つ以上を行うことによって、前記製造される発光素子の配光特性を前記設定した所望の配光特性に調整することを特徴とする発光素子の配光特性の調整方法を提供する。
上記本発明の発光素子の配光特性の調整方法により前記配光特性を所望のように調整しつつ発光素子を製造することを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。
(第一の実施形態)
図1に、本発明の発光素子の配光特性の調整方法を含む、発光素子の製造方法の第一の実施形態を示す。
図1(A)に示すように、AlGaInP系エピウェハ001を作製する場合、例えば[001]方向に15度傾斜したGaAs等の出発基板100を準備する。
図1(C)に示す例では、第一半導体層101〜窓層105の一部を除去し、窓層兼支持基板106上に第二オーミック電極161を形成している。
非除去部110と除去部120の間にある段差部130の少なくとも一部には誘電体部141を設けることができる。
そして除去部120のうち、第二オーミック電極161以外の領域121の少なくとも一部には誘電体部142を設けることができ、ウェハA01を得る。
また、本実施形態においては、第一半導体層101の領域111において、誘電体部140しか有しない構造を例示しているが、誘電体部140と第一半導体層101の領域111との間に光反射膜あるいは光反射部を設けても良く、あるいは、誘電体部140の第一半導体層101の領域111に接しない面側に光反射膜あるいは光反射部を設けても良い。
また、本実施形態においては、領域120は凹凸の無いフラットな面として例示しているが、凹凸を有する面であっても良い。
なお、設定した所望の配光特性に基づいて、凹部形成工程での凹部の形状の調整を行うが、その調整具合と、それによって得られる配光特性の関係については、例えば、別途、事前に試験を行って調査しておくことができる。このようにすれば、より確実に、所望のように配光特性を調整できて、配光特性が望み通りの発光素子を得ることができる。
これらの凹部の横断面形状や深さの調整によって、容易に配光特性の調整を行うことができる。
凹部11A形成後、スクライブ/ブレーキング法あるいはブレードダイシング法により、ウェハ状からダイス状に個片化し、チップとする(発光素子170)。
さらには、これらに限定されず、凹部を形成するだけでその形状の調整は特に行わず、粗面化領域の調整のみによって、配光特性の調整を行うことも可能である。
図2に本発明の発光素子の製造方法の第二の実施形態を示す。
予め設定した所望の配光特性に基づいて、凹部21Aを形成する前にウェハA02の窓層兼支持基板206を有する第一の面(光取出し面)02A上に、粗面処理(粗面化工程)を施すことを除き、基本的に第一の実施形態と同じなので説明は省略する。なお、粗面処理は、弗素及びヨウ素を含む混合液で処理することで、粗面を得ることができる。
図2に示すように、凹部21Aの内部の底面21C、窓層兼支持基板206の光取出し面02Aが粗面化されている。
図3に本発明の発光素子の製造方法の第三の実施形態を示す。
予め設定した所望の配光特性に基づいて、凹部31Aを形成した後にウェハA03の窓層兼支持基板306を有する第一の面(光取出し面)03A側に、粗面処理(粗面化工程)を施すことを除き、基本的に第一の実施形態と同じなので説明は省略する。なお、粗面処理は、弗素及びヨウ素を含む混合液で処理することで、粗面を得ることができる。
図3に示すように、凹部31Aの内部の底面31Cおよび側面31B、窓層兼支持基板306の光取出し面03Aが粗面化されている。
図4に本発明の発光素子の製造方法の第四の実施形態を示す。
予め設定した所望の配光特性に基づいて、凹部41A形成後、スクライブ/ブレーキング法あるいはブレードダイシング法により、ウェハ状からダイス状に個片化し、チップとし、チップ化後、テープ上に保持されたチップを一定の間隔になるように拡張し、チップ間の間隔をあけた後、チップに粗面処理(粗面化工程)を施すことを除き、基本的に第一の実施形態と同じなので説明は省略する。粗面処理は、弗素及びヨウ素を含む混合液で処理することで、粗面を得ることができる。また、ダイス化したチップに粗面処理を施すことで、第一の面(光取出し面)04A側だけでなく、側面04Bも粗面化することができる。
図4に示すように、凹部41Aの内部の底面41Cおよび側面41B、窓層兼支持基板406の光取出し面04Aおよび側面04Bが粗面化されている。
(実施例1)
GaAs(001)出発基板上に機能層たるダブルヘテロ(DH)層をMOVPE法にて形成した。ダブルヘテロ層は下部クラッド層、活性層、上部クラッド層から構成される。クラッド層は(AlxGa1−x)yIn1−yP(0.6≦x≦1.0、0.4≦y≦0.6)の組成が選択され、本実施例では、下部クラッド層として、n型AlInPクラッド層を0.7μm(ドーピング濃度3.0E+17/cm3)、n型Al0.6GaInP層0.3μm(ドーピング濃度1.0E+17/cm3)の2層構造とした。
活性層は、(AlxGa1−x)yIn1−yP(0.15≦x≦0.8、0.4≦y≦0.6)から選択され、波長によって組成x及びyは変更した。本実施例においては、多重活性層を用いた。活性層及び障壁層の膜厚は求める波長により変更され、それぞれ4〜12nmの範囲で波長に合わせて調整した。
上部クラッド層として、p型AlInPクラッド層を0.1μm(ドーピング濃度1.0E+17/cm3)、p型Al0.6GaInP層0.9μm(ドーピング濃度3.0E+17/cm3)の2層構造とした。
DH層の一部をフォトリソグラフィー法とエッチング法により切り欠き、発光層領域と、GaP窓層兼支持基板を露出させた領域、とを設けた。
前記露出領域に、第二オーミック電極を形成する。第二オーミック電極はBeを含有するAu電極からなり、膜厚は1.5μmとした。
凹部を形成する前に、ウェハの窓層兼支持基板を有する第一の面(光取出し面)上に、弗酸・沃素・塩酸含有エッチング液で粗面処理を施し、その後、深さ20μmの凹部を形成したことを除き、実施例1と同様な方法で図2に示す発光素子を製造した。
深さ20μmの凹部を形成した後に、ウェハの窓層兼支持基板を有する第一の面(光取出し面)側に、弗酸・沃素・塩酸含有エッチング液で粗面処理を施すことを除き、実施例1と同様な方法で図3に示す発光素子を製造した。
深さ20μmの凹部形成後、スクライブ/ブレーキング法より、ウェハ状からダイス状に個片化し、チップとし、チップ化後、テープ上に保持されたチップを一定の間隔になるように拡張し、チップ間の間隔をあけた後、チップに弗酸・沃素・塩酸含有エッチング液で粗面処理を施すことを除き、実施例1と同様な方法で図4に示す発光素子を製造した。
凹部を形成しないことを除き、実施例1と同様な方法で発光素子を製造した。すなわち、窓層兼支持基板には、凹部も粗面領域もない。
図6に、窓層兼支持基板の厚さが100μmの場合の実施例1における凹部の深さが10μm,20μmの場合と、凹部を設けない比較例との配光特性の差異を示す。
比較例において、配光角ゼロ度付近で配光強度が低下する傾向があるのに対し、本発明の配光特性の調整方法を実施して製造した発光素子の場合(実施例1)は、予め所望していたように、比較例よりも配光角ゼロ度付近での配光強度が向上されたものとなった。なお、凹部の深さが深くなるにつれて配光角ゼロ度付近の配光強度が上昇するように調整することができる。
このように、本発明によって、所望の通り、配光特性が微調整された様々な発光素子を得ることができる。
103…第二半導体層、 104…中間組成層、 105…窓層、
106、206、306、406…窓層兼支持基板、 107…発光層、
110…非除去部、
111…非除去部のうち、第一オーミック電極を有しない領域、
120…除去部、 121…除去部のうち、第二オーミック電極以外の領域、
130…段差部、 140、141、142…誘電体部、
151…第一オーミック電極、 161…第二オーミック電極、
170…発光素子、
001…AlGaInP系エピウェハ、
011…出発基板を除去したウェハ、
A01、A02、A03…ウェハ、
01A、02A、03A、04A…窓層兼支持基板の光取出し面、
04B…窓層兼支持基板の側面、
11A、21A、31A、41A…凹部、
31B、41B…凹部の内部の側面、
21C、31C、41C…凹部の内部の底面。
Claims (4)
- 出発基板上に、該出発基板と格子整合系の材料で少なくとも第一半導体層、活性層、第二半導体層を順次エピタキシャル成長により成長させて発光層を形成する工程と、窓層兼支持基板を前記発光層と接合するか、または、前記窓層兼支持基板を前記発光層上にエピタキシャル成長させる窓層兼支持基板形成工程と、前記出発基板を除去する工程と、前記第一半導体層表面に第一オーミック電極を形成する工程と、少なくとも前記第一半導体層と前記活性層の一部を除去して除去部を形成する除去工程と、前記除去部の前記第二半導体層または前記窓層兼支持基板上に第二オーミック電極を形成する工程と、前記窓層兼支持基板の光取出し面側に凹部を形成する凹部形成工程を有する発光素子の製造において、該製造される発光素子の配光特性を調整する方法であって、
前記発光素子の所望の配光特性を予め設定しておき、
該設定した所望の配光特性に基づいて、前記凹部形成工程において形成する前記凹部の形状の調整と、前記窓層兼支持基板の表面を粗面化する粗面化工程における粗面化領域の調整のうちのいずれか1つ以上を行うことによって、前記製造される発光素子の配光特性を前記設定した所望の配光特性に調整するとき、
前記凹部の形状の調整として、前記凹部の深さを調整し、
前記粗面化工程における粗面化領域の調整として、前記凹部の内部の側面、前記窓層兼支持基板の前記光取出し面、前記窓層兼支持基板の側面のうちのいずれか1つ以上の領域を粗面化することを特徴とする発光素子の配光特性の調整方法。 - 前記凹部の形状の調整として、前記凹部の横断面形状を調整することを特徴とする請求項1に記載の発光素子の配光特性の調整方法。
- 前記粗面化工程における粗面化領域の調整として、さらに、前記凹部の内部の底面を粗面化することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子の配光特性の調整方法。
- 発光素子の製造方法であって、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光素子の配光特性の調整方法により前記配光特性を所望のように調整しつつ発光素子を製造することを特徴とする発光素子の製造方法。
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