KR101055590B1 - 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents
반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 제1 피복층과, 발광층과, 제2 피복층이 적층되어 이루어지는 화합물 반도체층과, 제1 피복층에 형성되는 복수의 제1 오믹 전극과, 제2 피복층에 형성되는 복수의 제2 오믹 전극과, 화합물 반도체층의 제1 피복층 상에 형성되어 제1 오믹 전극과 도통되는 투명 도전막과, 투명 도전막 상에 형성되는 본딩 전극과, 화합물 반도체층의 제2 피복층측에 배치되어 제2 오믹 전극과 도통되는 지지판을 구비하는 반도체 발광 소자를 제공한다.
Description
본 발명은, 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2007년 10월 1일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2007-257234호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 적색, 주황색, 황색 혹은 황녹색의 가시광을 발하는 발광 다이오드(영문 약칭: LED)로서, 예를 들어 인화알루미늄ㆍ갈륨ㆍ인듐[조성식 (AlXGa1-X)YIn1-YP; 0≤X≤1, 0＜Y≤1]을 포함하는 발광층을 구비한 화합물 반도체 LED가 알려져 있다. 이러한 LED에 있어서, (AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1, 0＜Y≤1)를 포함하는 발광층을 구비한 발광부는, 일반적으로 발광층으로부터 출사되는 발광에 대해 광학적으로 불투명하고, 또한 기계적으로도 그다지 강도가 높지 않은 비화갈륨(GaAs) 등의 기판 재료 상에 형성되어 있다.
이로 인해, 최근에는 보다 고휘도의 가시 LED를 얻기 위해, 또한 소자의 기계적 강도의 한층 더 향상을 목적으로 하여, 발광층을 포함하는 화합물 반도체층으로부터 발광광에 대해 불투명한 기판 재료를 제거하고, 그러한 후, 발광을 투과할 수 있고, 또한 종래보다도 더 기계 강도적으로 우수한 투명한 재료로 이루어지는 지지체층(투명 기판)을 화합물 반도체층에 다시 접합시켜, 또한 상기 접합 계면 근방에 반사층을 형성하고, 광 취출 효율이 개선된 접합형 LED를 구성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 5 참조).
또한, 화합물 반도체층과, 지지체층으로서 금속 기판을 접합시키는 경우에는, 금속 기판을 취출해 전극으로서 사용하기 위해, 화합물 반도체층의 금속 기판측의 면에 오믹 전극을 형성하고, 이 오믹 전극과 금속 기판의 도통을 도모하는 것이 일반적이다.
또한, 오믹 전극을 형성한 반도체면은, 금속 기판과의 접합 강도를 확보하기 위해 평탄면인 것이 바람직하다고 되어 있다.
그러나, 오믹 전극과 화합물 반도체층의 계면에서는 광의 흡수가 높기 때문에, 화합물 반도체층의 전체면에 오믹 전극을 설치하면 광 취출 효율이 저하되게 된다. 그래서 종래부터 오믹 전극을 화합물 반도체층에 섬 형상으로 배치하는 구조가 채용되지만, 화합물 반도체층의 금속 기판과의 접합면은 오믹 전극이 설치되어 있기 때문에 접합면이 평탄이 아닌 요철면으로 되어, 결과적으로 화합물 반도체층과 금속 기판의 접합 강도가 저하되어 버리는 문제가 있다.
또한, 화합물 반도체층과 금속 기판의 접합 시, 투명 수지 접착제를 사용하면, 접착 계면이 절연성이며, 접합 계면을 통해 전류를 흐르게 할 수 없고, 또한 소자화 프로세스의 가열 처리에서 수지 접착제가 열 변성되어 버리는 문제가 있다.
또한, 상기 접합에 땜납 금속 접합을 채용하면, 접합시에 가열 처리가 필요하게 되고, 열팽창 계수가 다른 재료간의 접착시에 균열 등의 문제점이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 광 취출 효율이 높고, 고휘도이며, 방열 성능이 우수하고, 또한 기계적 강도도 우수한 반도체 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 반도체 재료와 금속 기판과의 열팽창 차이에 의한 문제를 억제한, 수율이 좋은 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 채용하였다.
(1) III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 전도형의 제1 피복(clad)층과, 제1 또는 제1과는 반대의 전도형인 제2 전도형의 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 발광층과, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 전도형의 제2 피복층이 적어도 적층되어 이루어지는 화합물 반도체층과,
상기 제1 피복층에 형성되는 복수의 제1 오믹 전극과,
상기 제2 피복층에 형성되는 복수의 제2 오믹 전극과,
상기 화합물 반도체층의 상기 제1 피복층 상에 형성되어 상기 제1 오믹 전극과 도통되는 투명 도전막과,
상기 투명 도전막 상에 형성되는 본딩 전극과,
상기 화합물 반도체층의 상기 제2 피복층측에 배치되어 상기 제2 오믹 전극과 도통되는 지지판을 구비하고,
상기 제1 오믹 전극은 상기 제1 피복층의 표면에 분산하여 배치되고,
상기 제2 피복층의 상기 지지판측의 접합면에는 복수의 오목부가 형성됨과 함께, 상기 오목부의 저부에 상기 제2 오믹 전극이 배치되고,
상기 화합물 반도체층에는 상기 제2 피복층의 상기 접합면과, 상기 오목부 내의 상기 제2 오믹 전극의 표면 및 상기 오목부의 측부를 덮도록 전류 확산층이 형성되고,
상기 전류 확산층에 상기 지지판이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
(2) 상기 전류 확산층의 상기 제2 피복층과 접촉하는 표면이 상기 제2 피복층을 구성하는 III-V족 화합물 반도체 재료와 공정하지 않는 금속 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항에 기재된 반도체 발광 소자.
(3) 상기 전류 확산층과 상기 지지판으로 둘러싸이는, 상기 오목부에 유래하는 공극을 공동으로 한 것을 특징으로 하는 전항 (1) 또는 (2)에 기재된 반도체 발광 소자.
(4) 상기 공극이 상기 제1 오믹 전극의 연직 하방향의 투영 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전항 (3)에 기재된 반도체 발광 소자.
(5) 기판 상에, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 전도형의 제1 피복층과, 제1 또는 제1과는 반대의 전도형인 제2 전도형의 III-V족 화합물로 이루어지는 발광층과, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 전도형의 제2 피복층을 적어도 순차 형성하는 화합물 반도체층 형성 공정과,
상기 제2 피복층의 상면에 복수의 오목부를 형성하는 오목부 형성 공정과,
상기 오목부의 저부에 제2 오믹 전극을 형성하는 제2 오믹 전극 형성 공정과,
상기 오목부 내의 상기 제2 오믹 전극의 표면 및 상기 오목부의 측부와 상기 오목부 이외의 영역의 상기 제2 피복층의 표면을 전류 확산층으로 피복하도록 형성하는 전류 확산층 형성 공정과,
상기 전류 확산층과, 상기 전류 확산층과 접합되는 접합면을 상기 전류 확산층과 동일 구성 재료로 피복한 지지판을 상기 오목부에 공극을 잔존시키면서 접합시키는 지지판 접합 공정과,
상기 기판을 제거하는 기판 제거 공정과,
상기 제1 피복층의 상면에 제1 오믹 전극을 분산시켜 형성하는 제1 오믹 전극 형성 공정과,
상기 제1 오믹 전극의 주위를 투명 도전막으로 피복함과 함께, 상기 투명 도전막의 상면에 본딩 전극을 형성하는 본딩 전극 형성 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
(6) 상기 전류 확산층 형성 공정이 상기 제2 피복층을 구성하는 III-V족 화합물 반도체층과 공정하지 않는 금속 재료로 이루어지는 상기 전류 확산층으로 피복하는 것을 특징으로 하는 전항 (5)에 기재된 반도체 발광 소자의 제조 방법.
(7) 상기 전류 확산층 형성 공정이 상기 오목부에 공동을 잔존시켜 상기 전류 확산층으로 피복하는 것을 특징으로 하는 전항 (5) 또는 (6)에 기재된 반도체 발광 소자의 제조 방법.
(8) 상기 제1 오믹 전극 형성 공정이 상기 제1 피복층의 상면의 상기 공극의 연직 상방향의 투영 위치에 상기 제1 오믹 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전항 (7)에 기재된 반도체 발광 소자의 제조 방법.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 발광 소자에 따르면, 제2 오믹 전극이 화합물 반도체층의 지지판과의 접합면에 형성된 오목부의 저부에 배치되어 있으므로, 상기 접합면이 평활해지므로, 화합물 반도체층과 지지판과의 접합 강도가 향상되어 반도체 발광 소자의 기계적 강도가 우수한 것이 된다.
또한, 오목부에 유래하는 공극의 존재에 의해, 상기 접합면과 오목부를 덮는 전류 확산층의 표면적이 증가하고, 고반사율 구조의 금속층이 반도체 계면에 형성되므로, 광 취출 효율이 향상되어 고휘도의 반도체 발광 소자가 된다.
또한, 제1 오믹 전극과 제2 오믹 전극이 화합물 반도체층을 사이에 두고 서로 겹치는 위치에 배치되어 있으므로, 광 취출 효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 화합물 반도체층의 지지판과의 접합면이 평활해지므로, 화합물 반도체층과 지지판의 접합 강도가 향상됨과 함께, 수율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A'에 따른 단면을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 화합물 반도체층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 화합물 반도체층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 오목부 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제2 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 전류 확산층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 반도체 기판 제거 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제1 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 본딩 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 반도체 발광 소자의 평면도이다.
도 15는 도 14의 선 B-B'에 따른 단면 모식도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A'에 따른 단면을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 화합물 반도체층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 화합물 반도체층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 오목부 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제2 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 전류 확산층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 금속 기판 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 반도체 기판 제거 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제1 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 본딩 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 반도체 발광 소자의 평면도이다.
도 15는 도 14의 선 B-B'에 따른 단면 모식도이다.
<제1 실시 형태>
이하에 본 발명의 제1 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 도면으로, 도 1은 그 평면도, 도 2는 도 1의 선 A-A'에 따른 단면을 도시하는 도면이다.
또한, 이후의 각 도면에 있어서는 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 표시하기 위해, 각 층이나 각 부재의 각 방향의 축척은 바뀌어 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서 예시되는 재료는 일례이며, 본 발명은 그들에 반드시 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)는, 도 1 및 도 2에 도시하 바와 같이 화합물 반도체층(13)과 화합물 반도체층(13)에 접합되는 금속 기판(지지판)(11)을 주체로 하여 구성되어 있다.
화합물 반도체층(13)은 제1 피복층(131)과, 발광층(132)과, 제2 피복층(133)이 적어도 적층되어 구성되어 있다. 화합물 반도체층(13)의 금속 기판(11)측의 면(133a)에는 제2 오믹 전극(15)과 반사층을 겸한 전류 확산층(14)이 형성되어 있고, 이 전류 확산층(14)과 금속 기판(11)이 접합되어 있다.
또한, 제2 오믹 전극(15)과, 전류 확산층(14)과, 금속 기판(11)이 도통하도록 되어 있고, 금속 기판(11)이 한쪽의 단자 전극으로 되어 있다. 한편, 제1 피복층(131)의 상면(131a)에는 제1 오믹 전극(16)이 있고, 또한 제1 오믹 전극(16) 상에 투명 도전막(21) 및 본딩 전극(22)이 형성되어 있다. 이 본딩 전극(22)이 다른 쪽의 취출 전극으로 되어 있다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자의 평면 구조는, 도 1에 도시한 바와 같이 반도체 발광 소자(10)를 구성하는 제1 피복층(131)에 제1 오믹 전극(16)이 분산되어 배치되어 있고, 또한 그 위에 투명 도전막(21) 및 본딩 전극(22)이 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)의 단면 구조는, 도 2에 도시하는 바와 같이 발광부로 되는 화합물 반도체층(13)이 형성되어 있고, 화합물 반도체층(13)은 발광층(132)의 양측에 제1 피복층(131)과 제2 피복층(133)이 대치하여 배치되는 구성으로 되어 있다.
화합물 반도체층(13)의 금속 기판(11)과의 접합면으로 되는 제2 피복층(133)의 접합면(133a)에는 오목부(17)가 복수 형성되어 있고, 오목부(17)의 저부(17a)에 제2 오믹 전극(15)이 형성되어 있다.
또한, 제2 피복층(133)의 접합면(133a)과, 오목부(17)의 저부(17a)에 형성된 제2 오믹 전극(15)과, 오목부(17)의 측부(17b)를 덮도록 전류 확산층(14)이 형성되어 있다. 또한, 전류 확산층(14)과 금속 기판(11)은 스퍼터링 단층막(12a와 12b)으로 이루어지는 스퍼터링 적층막(12)을 통해 접합되어 있다. 또한, 전류 확산층(14)과 금속 기판(11)은 전체면에서는 접합되어 있지 않고, 스퍼터링 단층막(12a와 12b)의 접합 계면에는 상기 오목부(17)에 유래하는 공극(18)이 존재한다.
또한, 화합물 반도체층(13)의 제1 피복층(131)의 상면(131a)에서는, 제2 오믹 전극(15)과 대향 전극을 이루는 제1 오믹 전극(16)이 형성되어 있다. 또한, 제1 오믹 전극(16)은 제2 오믹 전극(15)과 화합물 반도체층(13)을 사이에 두고 서로 겹치는 위치에 배치되어 있다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)에서는, 광의 취출 방향은 제1 오믹 전극(16)이 설치된 제1 피복층(131)의 상면(131a)의 방향이다.
본 실시 형태에 관한 화합물 반도체층(13)은, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 전도형의 제1 피복(clad)층(131)과, 제1 또는 제1과는 반대의 전도형인 제2 전도형의 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 발광층(132)과, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 전도형의 제2 피복층(133)이 적어도 적층되어 구성되어 있다.
즉, 발광층(132)을 포함하는 pn 접합을 갖는 화합물 반도체 적층 구조체이다. 발광층(132)은 n형 또는 p형의 어떠한 전도형의 화합물 반도체로도 구성할 수 있다. 이 화합물 반도체는 적합하게는 화학식 (AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1, 0＜Y≤1)로 나타내어지는 것이다. 발광부로 되는 화합물 반도체층(13)은 더블 헤테로, 단일(single) 양자 웰(영문 약칭: SQW) 또는 다중(multi) 양자 웰(영문 약칭: MQW)의 어떠한 구조이어도 되지만, 단색성이 우수한 발광을 얻기 위해서는 MQW 구조로 하는 것이 적합하다. 양자 웰(영문 약칭: QW) 구조를 이루는 장벽(barrier)층 및 웰(well)층을 구성하는 (AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1, 0＜Y≤1)의 조성은 원하는 발광 파장을 귀결하는 양자 준위가 웰층 내에 형성되도록 결정한다.
화합물 반도체층(13)은 상기의 발광층(132)과, 방사 재결합을 초래하는 캐리어(담체; carrier) 및 발광을 발광층에「가두기」위해서, 발광층(132)의 양측에 대치하여 배치한 피복(clad)층(131, 133)으로 이루어지는, 소위, 더블 헤테로(영문 약칭: DH) 구조로 하는 것이 고강도의 발광을 얻는 면에서 가장 바람직하다. 피복층(131, 133)은 발광층(132)을 구성하는 화합물 반도체보다도 금지대폭이 넓고, 또한 굴절률이 높은 반도체 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 파장이 약 570㎚인 황녹색을 발하는 (Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P로 구성되는 발광층에 대해, 피복층을 (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P로 구성하는 것을 예시할 수 있다. 발광층(132)과 피복층(131, 133) 사이에, 양 층간에 있어서의 밴드(band) 불연속성을 완만하게 변화시키기 위한 중간층을 형성해도 상관없다. 이 경우, 중간층은 발광층(132)과 피복층(131, 133)의 중간의 금지대폭을 갖는 반도체 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 오목부(17)는 원형, 정사각형, 직사각형의 형상, 또는 배선 형상이 예시되지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 오목부(17)는 1개 또는 2 이상 형성하는 것이 가능하고, 화합물 반도체층(13)을 구성하는 제2 피복층(133)의 접합면(133a)에 있어서의 위치 및 배치도 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 오믹 전극(15)을 설치하기 위해 상기 접합면(133a)에 균등하게 분산 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1의 오믹 전극(16)과 같이, 오목부(17)를 징검다리 형상으로 균등하게 배치해도 되고, 혹은 독립되어 있지 않은 방사 형상, 도넛 형상, 나선 형상, 프레임 형상, 격자 형상, 혹은 가지 형상의 전극을 발광면에 균등하게 분산하여 배치해도 된다.
또한, 오목부(17)를, 적층 반도체층(13)을 구성하는 제2 피복층(133)의 접합면(133a)에 분산하여 형성한다라 함은, 오목부(17)의 저부(17a)에 형성하는 오믹 전극(15)에 의한 반도체 발광 소자에의 동작 전류가 소자의 전체면에 확대되도록, 오믹 전극(15)을 치우침 없이 배치하는 것이 가능해지도록 오목부(17)를 배치하는 것을 말한다.
오목부(17)를 원형으로 한 경우, 1개의 도트 크기는 직경 5 내지 30㎛가 바람직하고, 직경 10 내지 20㎛가 특히 바람직하다. 또한, 화합물 반도체층(13)을 구성하는 제2 피복층(133)의 접합면(133a)에 있어서의, 오목부(17)의 저부(17a)의 점유 면적은 후술하는 오믹 전극(15)의 면적과의 관계에 의해 5 내지 30%인 것이 바람직하다.
오목부(17)의 깊이는, 특별히 한정되지 않지만, 오믹 전극(15)을 형성 후, 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)의 접합시에, 제2 피복층(133)의 접합면(133a)이 평활한 것이 바람직하고, 제2 오믹 전극(15)의 두께보다도 깊게 형성되는 것이 바람직하다. 특히 고저차 0.15㎛ 내지 10㎛의 범위 내의 오목부를 형성하는 것이 바람직하다.
제2 오믹 전극(15)과 제2 피복층(133)의 접촉 저항은, 전극으로 하는 금속의 종류와 접합시키는 반도체 결정의 종류에 의한 조합, 및 제2 오믹 전극(15)의 면적에 따라 다르고, 제2 오믹 전극(15) 전체와 제2 피복층(133)과의 접촉 저항은 약 50Ω 이하로 하는 것이 바람직하다. 제2 오믹 전극(15)의 면적이 지나치게 작으면, 접촉 저항이 증대하여 반도체 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 커지는 문제점이 발생한다. 따라서, 제2 오믹 전극(15)의 전체의 면적은 발광면의 면적의 5% 이상이 바람직하다. 반대로 제2 오믹 전극(15)의 면적이 너무 지나치게 크면, 발광부로부터의 발광이 제2 오믹 전극(15)으로서 형성된 금속층에 의해 흡수되어 외부로 취출할 수 없게 되어 발광 강도가 저하된다. 그로 인해 제2 오믹 전극(15)의 면적은 발광면의 면적의 30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
제2 오믹 전극(15)의 재료에는, 제2 오믹 전극(15)을 형성하는 화합물 반도체층(13)의 제2 피복층(133)이 p형층인 경우에는 AuZn 합금이나 AuBe 합금 등을, 또한 제2 피복층(133)이 n형층인 경우에는 AuGeNi 합금이나 AuSi 합금 등의 공지의 기술을 적용할 수 있다. 또한, 제2 오믹 전극(15)의 두께는 0.05 내지 1.0㎛ 정도가 적당하고, 오목부(17)의 깊이보다도 작은 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 외부 전기 회로로부터의 투입 전력을 분산 배치한 제2 오믹 전극(15)에 공급하기 위해, 상기 제2 오믹 전극(15)을 연결하도록, 제2 오믹 전극(15)의 표면, 제2 피복층(133)의 접합면(133a), 및 오목부(17)의 측부(17b)의 전체면을 전류 확산층(14)으로 덮는다.
전류 확산층(14)으로서 사용하는 금속으로서는, 전기 전도도가 좋은 금속, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 아연(Zn), 크롬(Cr), 백금(Pt), 혹은 티타늄(Ti), 탄탈(Ta) 혹은 이들 금속의 합금 등을 이용할 수 있다. 또한, 금속 중에서도, 부식되기 어려운 금이나 금 합금, 및 반도체와의 밀착성이 좋은 금속, 즉 고융점 금속이 바람직하고, 예를 들어 크롬, 백금 또는 티타늄이 바람직하다. 이들 금속의 장점을 살려 다층막으로 하면 더욱 안정된 전류 확산층(14)을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전류 확산층(14)을 발광층(132)로부터 방사되는 광의 반사층으로서의 기능을 겸하기 위해, Al, Ag, Au, Pt 등의 고반사율 금속이 특히 바람직하다.
또한, 전류 확산층(14)은, 그것을 형성하는 제2 피복층(133)을 이루는 III-V족 화합물 반도체 재료, 예를 들어 (AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1, 0＜Y≤1)와 공정화 반응을 발생하지 않는 금속인 것이 바람직하고, 그 중에서 전기 전도율이 높은 고반사율 금속으로 구성하는 것이 적합하다. 특히, Cr, Pt, Ti 및 Ta 등을 바람직하게 이용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 지지판(금속 기판)(11)은 반도체 발광 소자의 지지체층, 방열판 및 단자 전극으로서 사용된다.
금속 기판(11)의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 화합물 반도체층(13)과의 접합면인 제2 피복층(133)의 접합면(133a)과 동등 이상의 면적을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 금속 기판(11)의 두께에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 기계적 강도나 방열 특성을 만족시킬 필요한 두께를 선택할 수 있다.
또한, 금속 기판(11)의 금속 종류는 특별히 한정되지 않고, 기계적 강도나 방열 특성과 같은 필요한 기능을 만족시키는 금속을 선택할 수 있다. 예를 들어 기계적 강도를 향상시키는 경우에는, SUS, Al, Cu 등이 예시된다.
스퍼터링 적층막(12)은 전류 확산층(14)으로 피복된 제2 피복층(133)의 접합면(133a)과, 금속 기판(11)의 접합에 사용된다.
본 실시 형태에서는, 제2 오믹 전극(15)이 상기 접합면(133a)에 형성된 오목부(17)의 저부(17a)에 형성되어 있고, 금속 기판(11)과의 접합면이 되는 상기 접합면(133a)이 평활하기 때문에, 스퍼터링 적층막(12)을 통한 접합이 가능해진다.
스퍼터링 적층막(12)을 통한 접합 시, 상기 접합면(133a)을 피복하고 있는 전류 확산층(14), 금속 기판(11) 및 스퍼터링 적층막(12)의 금속종의 조합은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 스퍼터링 재료와 전류 확산층(14) 혹은 금속 기판(11)의 피접합면과의 밀착력을 확보할 수 있는 조합이면 된다. 이로 인해, 모두 동종의 금속을 사용하는 것이 가능함과 함께, 모두 다른 금속을 사용하는 것도 가능하다.
따라서, 전류 확산층(14)에 적층한 스퍼터링 단층막(12a)과, 금속 기판(11)에 적층한 스퍼터링 단층막(12b)을 접촉시키면, 스퍼터링 단층막(12a와 12b)의 계면에서 금속의 자기 확산이 발생하고, 스퍼터링 적층막(12)이 형성된다. 이 스퍼터링 적층막(12)의 형성을 이용하여, 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)을 무 가열, 무가압으로 접합할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 전술한 전류 확산층(14)을 발광층(132)으로부터 발광한 광의 반사층으로서 기능시키기 위해, Al, Ag, Au, Pt 등의 고반사율 금속이 가장 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 공극(18)은 화합물 반도체층(13)에 적층한 전류 확산층(14)과 금속 기판(11)의 접합 계면인 스퍼터링 적층막(12)을 구성하는, 전류 확산층(14)에 적층된 스퍼터링 단층막(12a)와 금속 기판(11)에 적층된 스퍼터링 단층막(12b)의 접합 계면에 위치한다. 또한, 공극(18)은 제1 오믹 전극의 연직 하방향의 투영 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
공극(18)의 형상은 제2 피복층(133)에 형성한 오목부(17)의 형상과 근사하다. 또한, 공극(18)의 깊이 및 용적에 대해서도, 오목부(17)의 깊이, 제2 오믹 전극(15) 및 적층한 전류 확산층(14)의 막 두께에 의해 정해진다.
또한, 공극(18)의 내부는, 예를 들어 불활성 기체 등으로 충전되어 있거나 또는 진공 상태(공동)인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 오믹 전극(16)은 화합물 반도체층(13)을 구성하는 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 형성된다. 제1 오믹 전극(16)은 외부로부터 전력을 공급하는 한쪽의 전극이 되므로, 상기 표면(131a)의 일부에 접촉 저항이 약 50Ω 이하로 되는 면적을 확보하는 것이 바람직하다. 제1 오믹 전극(16)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, AuGeNi나 AuBe 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 오믹 전극(16)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니고, 후술하는 제2 실시 형태와 같이 1개 설치하는 것이 가능함과 함께, 복수 설치하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 오믹 전극(16)을 광 취출면이 되는 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 형성하기 위해, 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 섬 형상으로 배치함과 함께, 제1 오믹 전극(16)과 제2 오믹 전극(15)을 화합물 반도체층(13)을 사이에 두고 서로 겹치는 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 섬 형상으로 배치된 제1 오믹 전극(16) 및 제1 피복층(131)의 상면(131a)의 전체면에는 투명 도전막(21)이 형성되어, 투명 도전막 구조로 되어 있다. 투명 도전막(21)의 재료로서, ITO를 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
게다가 또한, 투명 도전막(21) 상에는 본딩 전극(22)이 형성되어 있다. 본딩 전극(22)의 재료로서, Au를 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)에 따르면, 제2 오믹 전극(15)이 화합물 반도체층(13)의 금속 기판(11)과의 접합면(133a)에 형성된 오목부(17)의 저부(17a)에 배치되어 있으므로, 상기 접합면(133a)이 평활해지므로, 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)의 접합 강도가 향상되고, 기계적 강도가 향상된다.
또한, 스퍼터링 적층막(12)에 의해 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)을 접합함으로써, 제2 오믹 전극(15)과 금속 기판(11)이 도통되어, 발광 효율이 향상되어 고휘도로 됨과 함께, 방열 성능도 우수하다.
또한, 오목부(17)에 유래하는 공극(18)이 형성됨으로써, 반사층을 겸하는 전류 확산층(14)의 표면에 요철이 형성된다. 이 고반사율 구조의 금속층이 되는 전류 확산층(14)에 의해 반도체 발광 소자(10)의 내부에 가두어지는 광이 난반사하여, 반도체 발광 소자(10)의 외부로의 광 취출 효율이 향상되므로, 고휘도가 된다.
게다가 또한, 진공인 스퍼터링 장치 내에서 접합된 공극(18)은 스퍼터링 장치로부터 취출되어 대기압 환경으로 복귀되면, 대기압에 의해 공극(18)이 수축되므로, 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)의 밀착 강도가 향상된다.
또한, 제2 오믹 전극(15)과 제1 오믹 전극(16)을 화합물 반도체층(13)을 사이에 두고 서로 겹치는 위치에 배치함으로써, 광 취출 효율이 향상되어, 고휘도의 반도체 발광 소자가 된다.
상기의 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)에 따르면, 광 취출 효율이 높고, 고휘도이며, 방열 성능이 우수하고, 또한 기계적 강도도 우수한 반도체 발광 소자가 제공된다.
다음에, 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 3 내지 도 13은 본 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 내지 도 4는 화합물 반도체층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 5는 오목부 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 6은 제2 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 7은 전류 확산층 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 8 내지 도 10은 지지판(금속 기판) 접합 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 11은 기판 제거 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 12는 제1 오믹 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이고, 도 13은 본딩 전극 형성 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
또한, 도 3 내지 도 13은 도 1 내지 도 2와 마찬가지로, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 것으로, 도시되는 각 부의 크기나 두께나 치수 등은 실제의 반도체 발광 소자의 치수 관계와는 다른 경우가 있다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)의 제조 방법은 화합물 반도체층 형성 공정과, 오목부 형성 공정과, 제2 오믹 전극 형성 공정과, 전류 확산층 형성 공정과, 지지판(금속 기판) 접합 공정과, 기판 제거 공정과, 제1 오믹 전극 형성 공정과, 본딩 전극 형성 공정으로부터 개략 구성되어 있다. 이하, 각 공정에 대해 순차 설명한다.
우선 화합물 반도체층 형성 공정에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 반도체 기판(기판)(130)을 준비하고, 다음에 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(130)에 적어도 제1 피복층(131), 발광층(132) 및 제2 피복층(133)을 순차 적층하여, 화합물 반도체층(13)을 형성한다.
예를 들어, 반도체 기판(130)으로서 매우 일반적인 GaAs 기판을 사용하면, AlGaInP 에피택셜층과 용이하게 격자 정합시킬 수 있고, 결정성이 우수한 AlGaInP에피택셜층을 얻을 수 있다.
또한, 화합물 반도체층(13)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 액상 에피택셜 성장법이나 기상 에피택셜 성장법(VPE)이 예시되지만, 막 두께 제어의 점 및 DH 구조의 AlInGaP와 같은 발광 효율이 높은 발광부의 형성법으로서는, MOCVD법이 최적이다.
다음에, 오목부 형성 공정에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 제2 피복층(133)의 상면(133b)에 오목부(17)를 형성한다.
또한, 제2 피복층(133)의 상면(133b)은, 전술한 본 발명의 실시 형태인 반도체 발광 소자(10)의 단면도인 도 2 중에 있어서, 제2 피복층(133)의 접합면(133a)에 대응하고 있다.
오목부(17)의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는 포토리소그래피 공법 또는 레이저 공법이 바람직하고, 오목부(17)의 형상, 크기의 제어가 용이하며, 또한 가공 후에 있어서 오목부(17)의 저부(17a) 및 측부(17b)의 표면이 평활면으로 되기 쉬운 포토리소그래피 공법이 특히 바람직하다.
다음에, 제2 오믹 전극 형성 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 오목부(17)의 저부(17a)에 제2 오믹 전극(15)을 형성한다.
제2 오믹 전극(15)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 금속 박막을 증착법이나 스퍼터링법으로 형성한 후, 소정의 형상으로 패터닝하는 방법이 바람직하다. 또한, 금속 박막의 형상 가공 후, 열처리에 의해 제2 오믹 전극(15)을 형성한다.
다음에, 전류 확산층 형성 공정에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 피복층(133)의 상면(133b), 제2 오믹 전극(15)의 표면 및 오목부(17)의 측부(17b)를 덮도록 전류 확산층(14)을 형성한다.
전류 확산층(14)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 금속 박막을 증착법이나 스퍼터링법이 바람직하고, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 특히 스퍼터링 공법이 바람직하다.
이와 같이 하여, 전류 확산층(14)을 형성한 화합물 반도체 기판(19)을 제조한다.
다음에, 지지판(금속 기판) 접합 공정에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치 내에 있어서, 화합물 반도체 기판(19)과 금속 기판(11)을 보유 지지하고, 화합물 반도체 기판(19)에 형성되어 있는 전류 확산층(14)에 스퍼터링 단층막(12a)을, 금속 기판(11)에 스퍼터링 단층막(12b)을 각각 형성한다. 스퍼터링 단층막(12a 및 12b)은 동종의 금속이 동시에 형성된다.
다음에, 도 9에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장치 내에 있어서, 화합물 반도체 기판(19)에 적층한 스퍼터링 단층막(12a)과, 금속 기판(11)에 적층한 스퍼터링 단층막(12b)을 접촉시킨다. 스퍼터링막 성막 후의 스퍼터링 단층막(12a 및 12b)은 매우 활성이며, 스퍼터링 단층막끼리를 접촉시킨 계면에서 금속의 자기 확산이 발생한다. 그 결과, 도 10에 도시한 바와 같이 스퍼터링 적층막(12)이 형성됨으로써, 화합물 반도체 기판(19)과 금속 기판(11)이 접합된다.
또한, 화합물 반도체 기판(19)과 금속 기판(11)의 접합 방법은 특별히 한정되지 않고, 땜납에 의한 접합이나 아르곤 중성 빔, 아르곤 이온 빔 등을 사용한 표면 활성화 접합 기술을 선택할 수도 있다.
다음에, 기판(반도체 기판) 제거 공정에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(130)을 제거한다. 반도체 기판(130)의 제거 방법은 특별히 한정되지 않지만, 에칭에 의한 제거가 바람직하다.
예를 들어, 반도체 기판(130)에 GaAs 기판을 사용한 경우에는, 발광층(132)으로부터의 발광에 대해 반도체 기판(130)이 흡수층으로서 작용하게 되므로, GaAs 기판측에 방사된 광을 유효하게 외부로 취출할 수 없기 때문에, 제거하는 것이 바람직하다.
다음에, 제1 오믹 전극 형성 공정에서는, 우선 도 12에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(130)의 제거에 의해 노출된 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 제1 오믹 전극(16)을 형성한다. 제1 오믹 전극(16)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 증착법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 금속막을 형성하는 방법이 바람직하다.
마지막으로, 본딩 전극 형성 공정에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 오믹 전극(16)의 상면 및 제1 오믹 전극(16)이 형성되어 있지 않은 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 투명 도전막(21)을 전체면에 형성한다. 투명 도전막(21)의 형성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 증착법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 형성하는 방법이 바람직하다.
또한, 투명 도전막(21)의 상면에 본딩 전극(22)을 형성한다. 본딩 전극(22)의 형성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 증착법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 형성하는 방법이 바람직하다.
이상과 같이 하여, 도 1 내지 도 2에 도시하는, 반도체 발광 소자(10)가 제조된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)의 제조 방법에 따르면, 화합물 반도체층(13)의 금속 기판(11)과의 접합면이 되는, 제2 피복층(133)의 상면(133b)이 평활해지므로, 화합물 반도체층(13)과 금속 기판(11)의 접합 강도가 향상되고, 수율 좋게 반도체 발광 소자(10)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 상면(133b)이 평활하므로, 화합물 반도체 기판(13)과 금속 기판(11)의 접합에 스퍼터링 적층막(12)을 사용한 접합 방법의 선택이 가능해지고, 상기 접합 방법은 무가열, 무가압이므로, 화합물 반도체 기판(13)과 금속 기판(11)의 열팽창 차이에 의한 문제점이 억제되어, 수율 좋게 반도체 발광 소자(10)를 제조할 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하고 있다. 도 14는 본 발명의 제2 실시 형태의 반도체 발광 소자의 평면도를 도시하고 있고, 도 15는 도 14의 선 B-B'에 따른 단면 모식도를 도시하고 있다.
본 실시 형태의 반도체 발광 소자(20)와 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)를 비교하면, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 오믹 전극(16)이 하나만 형성되어 있는 점이 상이하고, 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 동일한 구성으로 되어 있다. 따라서, 이하에 제2 실시 형태의 제1 실시 형태와 다른 점에 대해 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성의 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 15에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제1 오믹 전극(16)은 화합물 반도체층(13)을 구성하는 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 1개만 형성되어 있다. 제1 오믹 전극(16)은 외부로부터 전력을 공급하는 한쪽의 전극이 되므로, 상기 표면(131a)의 일부에 접촉 저항이 약 50Ω 이하로 되는 면적을 확보하는 것이 바람직하다. 제1 오믹 전극(16)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, AuGeNi나 AuBe 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 오믹 전극(16) 상에는 본딩 전극(22)이 형성되어 있다. 본딩 전극(22)의 재료로서, Au를 사용할 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(20)에 따르면, 제1 실시 형태의 반도체 발광 소자(10)와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 광의 취출면인 제1 피복층(131)의 상면(131a)에, 광의 흡수층으로서 작용하는 제1 오믹 전극(16)이 1개뿐이므로, 반도체 발광 소자(20)의 외부로의 광 취출 효율이 향상되어 고휘도로 된다.
다음에, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(20)의 제조 방법에 대해, 제1 실시 형태와 다른 공정만 설명하고, 동일한 공정에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 반도체 기판 제거 공정까지는 동일한 공정이 된다. 제2 실시 형태의 제1 오믹 전극 형성 공정에서는, 우선, 반도체 기판(130)의 제거에 의해 노출된 제1 피복층(131)의 상면(131a)에 제1 오믹 전극(16)을 형성한다. 제1 오믹 전극(16) 형성 방법에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 다음에, 본딩 전극 형성 공정에서는, 제1 오믹 전극(16)의 상면에, 투명 도전막을 형성하지 않고 본딩 전극(22)을 형성한다. 본딩 전극(22)의 형성 방법에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 하여, 도 14 내지 도 15에 도시한 바와 같은, 반도체 발광 소자(20)가 제조된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 반도체 발광 소자(20)의 제조 방법에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 투명 도전막을 사용하지 않기 때문에, 간편하고 또한 저렴하게 반도체 발광 소자(20)를 제조할 수 있다.
10, 20: 반도체 발광 소자
11: 지지판(금속 기판)
12: 스퍼터링 적층막
12a, 12b: 스퍼터링 단층막
13: 화합물 반도체층
130: 기판(반도체 기판)
131: 제1 피복층
131a: 제1 피복층의 상면
132: 발광층
133: 제2 피복층
133a: 제2 피복층의 접합면
133b: 제2 피복층의 상면
14: 전류 확산층
15: 제2 오믹 전극
16: 제1 오믹 전극
17: 오목부
17a: 오목부의 저부
17b: 오목부의 측부
18: 공극
19: 화합물 반도체 기판
21: 투명 도전막
22: 본딩 전극
11: 지지판(금속 기판)
12: 스퍼터링 적층막
12a, 12b: 스퍼터링 단층막
13: 화합물 반도체층
130: 기판(반도체 기판)
131: 제1 피복층
131a: 제1 피복층의 상면
132: 발광층
133: 제2 피복층
133a: 제2 피복층의 접합면
133b: 제2 피복층의 상면
14: 전류 확산층
15: 제2 오믹 전극
16: 제1 오믹 전극
17: 오목부
17a: 오목부의 저부
17b: 오목부의 측부
18: 공극
19: 화합물 반도체 기판
21: 투명 도전막
22: 본딩 전극
Claims (8)
- III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 전도형의 제1 피복(clad)층과, 제1 또는 제1과는 반대의 전도형인 제2 전도형의 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 발광층과, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 전도형의 제2 피복층이 적어도 적층되어 이루어지는 화합물 반도체층과,
상기 제1 피복층에 형성되는 복수의 제1 오믹 전극과,
상기 제2 피복층에 형성되는 복수의 제2 오믹 전극과,
상기 화합물 반도체층의 상기 제1 피복층 상에 형성되어 상기 제1 오믹 전극과 도통되는 투명 도전막과,
상기 투명 도전막 상에 형성되는 본딩 전극과,
상기 화합물 반도체층의 상기 제2 피복층측에 배치되어 상기 제2 오믹 전극과 도통되는 지지판을 구비하고,
상기 제1 오믹 전극은 상기 제1 피복층의 표면에 분산하여 배치되고,
상기 제2 피복층의 상기 지지판측의 접합면에는 복수의 오목부가 형성됨과 함께, 상기 오목부의 저부에 상기 제2 오믹 전극이 배치되고,
상기 화합물 반도체층에는 상기 제2 피복층의 상기 접합면과, 상기 오목부 내의 상기 제2 오믹 전극의 표면 및 상기 오목부의 측부를 덮도록 전류 확산층이 형성되고,
상기 전류 확산층에 상기 지지판이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자. - 제1항에 있어서, 상기 전류 확산층의 상기 제2 피복층과 접촉하는 표면이 상기 제2 피복층을 구성하는 III-V족 화합물 반도체 재료와 공정(共晶)하지 않는 금속 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 확산층과 상기 지지판으로 둘러싸이는 상기 오목부에 유래하는 공극을 공동으로 한 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 공극이 상기 제1 오믹 전극의 연직 하방향의 투영 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 기판 상에, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 전도형의 제1 피복층과, 제1 또는 제1과는 반대의 전도형인 제2 전도형의 III-V족 화합물로 이루어지는 발광층과, III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 전도형의 제2 피복층을 적어도 순차 형성하는 화합물 반도체층 형성 공정과,
상기 제2 피복층의 상면에 복수의 오목부를 형성하는 오목부 형성 공정과,
상기 오목부의 저부에 제2 오믹 전극을 형성하는 제2 오믹 전극 형성 공정과,
상기 오목부 내의 상기 제2 오믹 전극의 표면 및 상기 오목부의 측부와 상기 오목부 이외의 영역의 상기 제2 피복층의 표면을 전류 확산층으로 피복하도록 형성하는 전류 확산층 형성 공정과,
상기 전류 확산층과, 상기 전류 확산층과 접합되는 접합면을 상기 전류 확산층과 동일 구성 재료로 피복한 지지판을 상기 오목부에 공극을 잔존시키면서 접합시키는 지지판 접합 공정과,
상기 기판을 제거하는 기판 제거 공정과,
상기 제1 피복층의 상면에 제1 오믹 전극을 분산시켜 형성하는 제1 오믹 전극 형성 공정과,
상기 제1 오믹 전극의 주위를 투명 도전막으로 피복함과 함께, 상기 투명 도전막의 상면에 본딩 전극을 형성하는 본딩 전극 형성 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제5항에 있어서, 상기 전류 확산층 형성 공정이 상기 제2 피복층을 구성하는 III-V족 화합물 반도체층과 공정하지 않는 금속 재료로 이루어지는 상기 전류 확산층으로 피복하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전류 확산층 형성 공정이 상기 오목부에 공동을 잔존시켜 상기 전류 확산층으로 피복하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 오믹 전극 형성 공정이 상기 제1 피복층의 상면의, 상기 공극의 연직 상방향의 투영 위치에 상기 제1 오믹 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
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