JPH06151959A - GaAlAs発光素子の製造方法 - Google Patents

GaAlAs発光素子の製造方法

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JPH06151959A
JPH06151959A JP29672392A JP29672392A JPH06151959A JP H06151959 A JPH06151959 A JP H06151959A JP 29672392 A JP29672392 A JP 29672392A JP 29672392 A JP29672392 A JP 29672392A JP H06151959 A JPH06151959 A JP H06151959A
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Hitoshi Ikeda
均 池田
Kingo Suzuki
金吾 鈴木
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
信越半導体株式会社
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    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01015Phosphorus [P]

Abstract

(57)【要約】 【目的】 LEDペレットの発光領域から発光した光の
外部取り出し効率を大きくした高発光出力のGaAlA
s発光素子の製造方法を提供する。 【構成】 GaAlAs発光素子用ペレットの側面に対
して加工歪のない平坦な表面を形成する処理を施した
後、該側面を微細な凹凸を有する面となす処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表示素子、センサー光
源等に用いられる高発光出力のGaAlAs発光素子の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のGaAlAs発光素子を構成する
GaAlAs発光素子用ペレット(以下、GaAlAs
LEDペレット又は単にLEDペレットという。)42
は、例えば図6に示したような構造を有しており、その
製造工程を図6とともに説明すれば、次の通りである。
【0003】まず、発光素子用GaAlAsエピタキシ
ャルウエーハのn型GaAlAsクラッド層44上にn
側電極46、p型クラッド層48上にp側電極50を形
成する。52はp型GaAlAs活性層で、発光領域と
なる。
【0004】次いで、上記のようにして製造された構造
体をダイシングして、図6に示すようなLEDペレット
42を得る。
【0005】このLEDペレット42を、例えば硫酸
(H2 SO4 )/過酸化水素(H2 2 )/水(組成比
5/1/1)でエッチングし、上記したダイシングによ
ってLEDペレット42に発生する加工歪を除去する。
【0006】さらに、このLEDペレット42の表面に
酸化アルミニウムの保護膜(パッシベーション膜)を形
成する。
【0007】上記のようにして得られたLEDペレット
42を支持体14に導電性ペースト(例えばAgペース
ト16)で固着し、ワイヤボンディング後エポキシ樹脂
18等でモールドして発光素子54を作製する(図
2)。
【0008】発光素子の外部発光効率は一般的に内部発
光効率と、発光した光の外部取り出し効率により決ま
る。内部発光効率は、主に発光素子用エピタキシャルウ
エーハの品質に依存し、外部取り出し効率は主としてL
EDペレットの構造、形状等によるところが大きい。
【0009】この種の発光素子の発光出力の向上を図る
手段としては、従来は発光素子基板であるGaAlAs
エピタキシャルウエーハの品質向上、即ち内部発光効率
の改善が主として行われてきたが、これには限界があ
る。
【0010】従来のLEDペレット42においては、ペ
レット上面42a及び側面42bはダイシング後の歪除
去エッチングにより平坦な鏡面になっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、更なる高
発光出力化の要求に応えるために、外部取り出し効率に
着目し、LEDペレットの製造面からの改善を追求し、
発光した光を効率よく外部に取り出すLEDペレットの
研究開発を行った。
【0012】その結果、本発明者は、LEDペレットの
発光出力をさらに高くするためには、LEDペレット側
面に特殊の処理を施すことによって、外部取り出し効率
を大きくすることが可能となることを見出し、本発明を
完成したものである。
【0013】本発明は、LEDペレットの発光領域から
発光した光の外部取り出し効率を大きくした高発光出力
のGaAlAs発光素子の製造方法を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のGaAlAs発光素子の製造方法は、pn
接合を有するGaAlAs発光素子用ペレットの側面に
対して加工歪みがなくかつ微細な凹凸を形成する処理を
施すようにしたものである。
【0015】さらにいえば、pn接合を有するGaAl
As発光素子用ペレットの側面に対して加工歪みのない
平坦な表面を形成する処理を施した後、フッ化水素酸で
エッチングを施し該側面を微細な凹凸を有する面となす
ようにしたものである。
【0016】上記加工歪みのない平坦な表面を形成する
処理としては従来公知の方法による処理、例えば硫酸
(H2 SO4 )/過酸化水素(H2 2 )/水(組成
比:5/1/1)でダイシング加工歪除去エッチングを
して該ペレットの表面を平坦な鏡面とする処理を行えば
よい。
【0017】本発明のGaAlAs発光素子が高発光出
力である理由は、図6についていえば、その発光領域5
2で発光した光がその側面に到達後内部反射によって結
晶内部で吸収されることなく、直接外部に射出される光
成分が多くなるためと考えられる。そして、この効果は
ペレット側面に対して加工歪がなくかつ微細な凹凸を形
成する処理を施したためである。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1は、本発明の高発光出力GaAlAs発
光素子用ペレット2の一実施例を示すものである。
【0019】図1において、符号4はn型GaAlAs
クラッド層、6はp型GaAlAs活性層、8はp型G
aAlAsクラッド層、10はn側電極及び12はp側
電極である。該LEDペレット2の側面2bには微細な
凹凸面化エッチングが施されている。図示の実施例で
は、フッ化水素酸で側面2bのみに凹凸面化エッチング
を施した場合を示したが、上面2a及び側面2bの両方
にともに凹凸面化エッチングを施しても所期の効果が達
成されるものである。
【0020】続いて、本発明方法の実施例を挙げて説明
する。 実施例1〜4及び比較例1 (1)発光素子の製造 赤色発光素子用GaAlAs系エピタキシャルウエー
ハ(活性層6の組成;Ga 0.65 Al0.35As)のn型
クラッド層4(図1)上にn側電極10、p型クラッド
層8にp側電極12を形成した。図1において、下面が
支持体固着面となる。
【0021】上記ウェーハをダイシングによりペレッ
ト化(サイズ;300μm )した。 該LEDペレットを硫酸(H2 SO4 )/過酸化水素
(H2 2 )/水(組成比:5/1/1)で2 分間エッ
チングを行い、ダイシングによる加工歪を除去した。こ
のときの温度は50℃であった。
【0022】実施例1〜4及び比較例1のそれぞれに
対して隣接する位置より各60個のLEDペレットをサ
ンプリングした。
【0023】上記サンプリングしたLEDペレットの
上面2a及びn側電極10を耐酸性の保護膜で被覆し、
25℃、5重量%のフッ化水素酸に10秒(実施例
1),30秒(実施例2),60秒(実施例3),12
0秒(実施例4)浸漬して、該LEDペレットの側面に
対し凹凸面化エッチングを行った。この凹凸面化エッチ
ングを行わないLEDペレットを比較例1とした。
【0024】この凹凸面化エッチングを行ったLED
ペレット(実施例1〜4)と凹凸面化エッチングを行わ
ないLEDペレット(比較例1)を0.5重量%のアン
モニアと30重量%の過酸化水素を含む水溶液に5分間
浸漬して該LEDペレットの表面に酸化アルミニウムの
保護膜を形成した。
【0025】 図2に示すように、上記の処理を施し
たLEDペレット2をTO−18ヘッダー(反射鏡な
し)14上に銀ペースト16で固着(ダイボンディン
グ)しワイヤボンディング後、エポキシ樹脂18でモー
ルドして発光素子20を作製した。図2において、符号
22は金ワイヤである。
【0026】なお、上記した実施例1〜4と比較例1の
実験手順のフローチャートを図3に示した。
【0027】(2)測定方法 次いで、得られた発光素子の発光出力の測定について述
べる。測定システムとしては、図4に示すような直上光
出力測定システム24及び図5に示すような積分球を用
いる全方向の光出力測定システム26を用いた。
【0028】図4及び図5において、20は発光素子、
28は定電流電源、30はデイテクター、32は測定装
置本体(EG&G550-1,RADIOMETER,PHOTOMETER)である。こ
の測定に用いた測定電流はDC20mAであった。
【0029】(3)測定結果 上記のごとく発光素子(LEDランプ)20の発光出力
を全光束出力測定(積分球法光出力測定)及び直上光出
力測定で測定し、その結果を表1に示した。
【0030】
【表1】
【0031】なお、表1において、発光出力(相対値)
の値はそれぞれ60サンプルの平均値である。
【0032】表1に示した結果から、本発明の方法によ
り大幅な発光出力の向上が達成できることが判明した。
即ち、本発明方法によれば、凹凸面化処理時間の長短に
かかわらず、従来法に比較して直上光出力で約20%向
上し、全光束光出力(積分球法)で約40%向上するこ
とがわかった。
【0033】なお、反射鏡なしのTO−18ヘッダーを
支持体として用いた場合には、直上光出力測定法におけ
るディテクターに捕捉されるのは主にペレット上面及び
側面の上部から外部に射出された光束であり、側面光が
ディテクターに捕捉される確率は非常に小さい。一方、
全光束光出力測定においては、上面、側面から外部に射
出される全光束がディテクターに捕捉される。
【0034】上述したごとく、本発明方法により発光素
子の発光出力が従来法に比較して、全光束光出力(積分
球法)で約40%向上し、直上光出力で約20%向上す
るということは、フッ化水素酸でペレット側面を凹凸面
化した効果が非常に大きいことを示唆していると考えら
れる。
【0035】上記各実施例では、フッ化水素酸の濃度
(5重量%)及び処理温度(25℃)を一定とし、処理
時間のみを変動させた場合を示したが、フッ化水素酸の
濃度(好適には、1〜40重量%)、処理温度(好適に
は、0〜80℃)及び処理時間(好適には、5〜300
秒)を適当に組み合わせることによって所望の凹凸面を
形成することができる。例えば、35重量%フッ化水素
酸の場合、15℃で5〜60秒間処理を施すと好適な凹
凸面を得ることができる。
【0036】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、G
aAlAsLEDペレットの発光領域から発光した光の
外部取り出し効率を大きくし、GaAlAs発光素子の
発光出力を極めて高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子に用いられるGaAlAsL
EDペレットの1例を示す説明図である。
【図2】発光素子の構造の1例を示す説明図である。
【図3】実施例のフローチャートを示す図面である。
【図4】直上光出力測定システムを示す説明図である。
【図5】全光束測定システムを示す説明図である。
【図6】従来のGaAlAsLEDペレットの1例を示
す説明図である。
【符号の説明】
2,42 GaAlAsLEDペレット 10,46 n側電極 12,50 p側電極 14 TO−18ヘッダー(反射鏡なし) 24 直上光出力測定システム 26 全光束測定システム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pn接合を有するGaAlAs発光素子
    用ペレットの側面に対して加工歪みのない平坦な表面を
    形成する処理を施した後、該側面を微細な凹凸を有する
    面となす処理を行うことを特徴とするGaAlAs発光
    素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 該側面を微細な凹凸を有する面となす処
    理をフッ化水素酸によるエッチングで行うことを特徴と
    する請求項1記載のGaAlAs発光素子の製造方法。
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