TW200818546A - Nitride gallium compound semiconductor light emitting element - Google Patents

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200818546 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明爲有關於一種氮化鎵系化合物半導體發光元件 ，特別是有關於一種氮化鎵系化合物半導體發光元件，其 平面形狀爲長寬之邊長相異之矩形。 【先前技術】 近年，氮化鎵系化合物半導體材料以做爲短波長發光 元件之半導體材料而受到矚目。氮化鎵系化合物半導體以 藍寶石單結晶爲始，以種種的氧化物基板以及m - v族化 合物爲基板，於其上藉由有機金屬氣層成長法（MOCVD 法）以及分子束磊晶法（MBE 法，Molecular Beam Epitaxy ) 等而形成。 於氮化鎵系化合物半導體發光元件中，一向以來是在 正極上使用AuNi透明電極爲始，使用ITO電極等之透明 電極，將從發光層發出的光有效率地取出外部。爲了提昇 光取出效率，有提案出透明電極上之焊墊電極以及於η型 層之上設置負極等之在電極的配置上下工夫，藉由以上設 計，做出了種種的LED晶片（例如請參考日本專利特開 2005-19646 號公報）。 還有，於LED晶片的模組化中，爲了有效利用空間 ，由習知的正方形形狀，朝向長方形形狀，特別是改變爲 特異形狀的需求越來越高。其理由爲：以正方形形狀而言 ，若是在朝向橫向方向照射光線的晶片之中，屬於不夠有 -4- 200818546 效率，還是較希求屬於可以降低模組的高度的長方形形狀 。但是，在像這種長方形形狀的LED晶片來說，由於電 極間距離以及電極形狀的關係，習知形成而得的LED晶 片之高效率之光取出，將會因此而有受損的情事發生。 例如在日本專利特開2004-22 1 529號公報之中，爲了 避免電流的過度集中，做了在原本用以利於光取出而設置 的透明電極之上，形成不透明的擴散用電極等更動，而造 成犧牲了發光元件全體的發光輸出。 【發明內容】 本發明的目的在於提供一種氮化鎵系化合物發光元件 ，其可以解決上述的問題，在光取出上具有優越的效率， 發光輸出很高之平面形狀呈長寬之邊長相異的矩形。 本發明提供以下的發明： (1 ) 一種氮化鎵系化合物半導體發光元件，其係於 基板以及基板上所層積之氮化鎵系化合物半導體層所構成 之發光元件，其特徵爲：發光元件的平面形狀爲長寬的邊 長相異之矩形，該氮化鎵系化合物半導體層的側面爲相對 於基板主面爲非垂直。 (2 )如申上述第1項所記載之氮化鎵系化合物半導 體發光元件，其中氮化鎵系化合物半導體層的側面與基板 主面的角度0爲小於9 0 °。 (3 )如上述第1項或是第2項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件，其中基板爲藍寶石C面。 -5- 200818546 (4 )如上述第3項所記載之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中氮化鎵系化合物半導體層的矩形長邊側的 側面爲氮化鎵單結晶格子之Μ面以外的面方位。 (5 )如上述第1〜4項中任一項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件，其中發光元件的長邊的長度爲50 //m〜2000//m。 (6 )如上述第1〜5項中任一項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件，其中發光元件的短邊和長邊的比爲 1 : 1 0 到 4 : 5。 (7 )如上述第1〜6項中任一項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件，其中正極銲墊爲位於矩形長邊的中 央部。 (8 ) —種氮化鎵系化合物半導體發光元件的製造方 法，該發光元件係由基板以及基板上所層積的氮化鎵系化 合物半導體層所構成，平面形狀爲長寬之邊長相異的矩形 ，其特徵爲：包含以下步驟； 在氮化鎵系化合物半導體層的表面側以具有既定的圖 案的光罩來覆蓋之步驟；與 將欲分割成元件部位的氮化鎵系化合物半導體層除去 ，直到基板爲止之步驟；與 在除去後施以濕式蝕刻處理之步驟；與 分割爲各元件之步驟。 (9 )如上述第8項所記載之氮化鎵系化合物半導體 發光元件的製造方法，其中光罩爲光阻。 -6- 200818546 (1 0 )如上述第8項或是第9項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件的製造方法，其中除去氮化鎵系化合 物半導體層之步驟爲藉由雷射進行。 (1 1 )如上述第8項或是第9項所記載之氮化鎵系化 合物半導體發光元件的製造方法，其中除去氮化鎵系化合 物半導體層之步驟爲利用切割機所爲。 (1 2 )如上述第8〜11項中任一項所記載之氮化鎵系 化合物半導體發光元件的製造方法，其中濕式飩刻處理爲 使用正磷酸進行。 (1 3 ) —種燈泡，其特徵爲由上述第1〜7項中任一 項所記載之氮化鎵系化合物半導體發光元件所構成。 (1 4 ) 一種電子機器，其特徵爲組裝進上述第1 3項 所記載之燈泡。 (15) —種機械裝置，其特徵爲組裝進上述第14項 所記載之電子機器。 於平面形狀屬長寬之邊長相異的矩形之氮化鎵系化合 物半導體發光元件中，藉著使發光元件的半導體層的側面 傾斜，使得在側面的光透出量或是在側面反射出的光由其 他的面取出於外部的量增多，提昇了光的取出效率。 更且，使用主面爲藍寶石C面之基板，藉著設定半導 體層的矩形長邊側的側面於氮化鎵單結晶格子中爲Μ面 以外的面方位，可以更進一步提昇光的取出效率。 還有，在像是藍寶石般的難加工基板上所形成的氮化 鎵系化合物半導體層的側面加工，改爲利用濕式蝕刻來進 200818546 行，可以獲得損傷很少的發光元件。 【實施方式】 (用以實施發明之最佳形態） 本發明爲於平面形狀屬於長寬的邊長相異之矩形的氮 化鎵系化合物半導體發光元件中，其特徵在於藉由設定半 導體層的側面相對於基板的主面爲非垂直（以下稱爲傾斜 )元件構造，而飛躍性地提高了光取出效率。還有，其特 徵爲利用氮化鎵系化合物半導體結晶的各結晶面之化學上 蝕刻的難易性之不同，塑造長度爲較長之側面的形狀爲優 異於光取出之形狀。 利用以下的圖做爲參考具體地說明本發明。 圖1爲模式性地顯示於本發明之氮化鎵系化合物半導 體發光元件中之光的行進之一例的剖面圖，此時半導體層 的側面和基板的主面之間的角度0爲屬於小於90°之情況 。圖2爲模式性地顯示於本發明之另一樣態的氮化鎵系化 合物半導體發光元件中之光的行進之一例的剖面圖，此時 半導體層的側面和基板的主面之間的角度Θ爲屬於大於 9〇°之情況。於此等圖中，204爲基板（201 )的主面，205 爲氮化鎵系化合物半導體層（202 )的側面，此兩者所形 成的角度爲0。203爲在半導體層中之A點發出之光的行 進路線。 圖3爲模式性地顯示習知之於氮化鎵系化合物半導體 發光元件中之光的行進之一例的剖面圖，屬於半導體層的 -8 - 200818546 側面爲相對於基板的主面呈垂直的情況。圖中編號與圖1 以及圖2是同樣的。 像本發明般地，藉著設定半導體層的側面相對於基板 的主面爲傾斜，光的取出效率因而提高，有關於其理由尙 未確認，但是可以想定爲如以下。 圖3爲習知之氮化鎵系化合物半導體發光元件，例如 在A點發出的光如箭頭般行進之情況，入射至半導體層 的側面的光在臨界角以上的話，就在當場被反射，再者光 在半導體的上面也是成爲臨界角以上而反射。其結果，光 的取出效率便降低。 相對於此，圖1的情況，光雖然在半導體的側面時反 射，但是在半導體層的上面之處，成爲臨界角以內，所以 光便透過，便可以由發光元件取出光。於圖1之中，傾斜 角0爲小於90°。較佳爲0爲10°以上，80°以下。更佳爲 30°以上，70°以下。 還有圖2的情形，在半導體層的側面入射光成爲臨界 角以內，所以光會透過半導體層。 由此等事實來看，無論是圖1還是圖2之任一情況， 其等之光取出效率都有提昇，不過如圖1般，半導體層的 側面和基板的主面的角度0小於9 0 °之情況中，向著半導 體層的側面之光在側面反射，轉而朝向上方的機率比圖2 的情況還要多，所以爲較佳。 如上述般地，在本發明之中，乃是利用發光元件的側 面來謀求光取出效率的提昇。因此，發光元件的面積（平 -9- 200818546 面投影面積）爲相同的情形中，側面面積較大者還是較爲 有利。簡而言之，相對於發光元件的平面投影面積之周邊 長度的比也是較大者爲較有利。 矩形的情形中，就相對於面積之周邊長度之比而言， 與邊長長度爲全部相等之正方形相比，相對邊長爲相異之 長方形是比較大的。 因此，藉由使發光元件之半導體層側面相對於基板主 面呈傾斜之光取出效率的提昇效果，還是發光元件的平面 形狀爲長莧的邊長相異之矩形’也就是長方形的情形’會 變得較大 本發明之發光元件的平面形狀只要是長寬之邊長相異 的矩形、也就是長方形的話便可，並沒有特別的限制。簡 而言之，可以配合要組裝進發光元件的電子機器等，設定 爲任意的形狀。 長方形的短邊和長邊的比盡量是越大越好。這是因爲 ，當短邊和長邊之比較大時，其相對於面積之周邊長度的 比也會變大的關係。但是，此比數若是過大的話，發光元 件便會變得過於細長，其結果，正極以及負極的配置上， 變得有困難，或者是驅動電壓會上昇等等。因此，本發明 之發光元件的短邊和長邊的比，較佳爲1 : 1 0到4 : 5。 更佳爲1 : 2到2 : 3。 正極以及負極的配置，若是考慮到發光元件製作之時 的加工性以及電流分布等的話，以長邊的絕對長度而言， 較佳爲50〜2000//m，更佳爲200〜600//m。還有，以短 -10- 200818546 邊的絕對長度而言，較佳爲40〜1 000 # m，更佳爲100〜 3 0 0 // m。 舉氮化鎵系化合物半導體發光元件的層構造而言’例 如像圖4所示般之層構造是爲人所周知的，本發明之氮化 鎵系化合物半導體發光元件的層構造也包含此等周知之層 構造，可以做成任何的層構造。於圖4之中，1爲基板、 2爲緩衝層、3爲η型半導體層。η型半導體層由基底層 (3 c ) 、η型接觸層（3 a )以及η型披覆層（3 b )所構成 。4爲發光層、5爲p型半導體層。p型半導體層由p型 披覆層（5 b )以及p型接觸層（5 a )所構成。1 〇爲正極 ，由透光性正極（1 1 )以及正極焊墊（1 2 )所構成。20 爲負極。 於本申請案發明之中，在基板1來說，可從藍寶石單 結晶（Al2〇3 ; A面、C面、Μ面、R面）、尖晶石單結晶 (MgAl2〇4 ) 、ZnO 單結晶、LiA102 單結晶、LiGa02 單結 曰曰、M g ◦卓或是g a 2 〇 3單結晶等之氧化物卓結晶基 板、以及Si單結晶、SiC單結晶、GaAs單結晶、A1N單 結晶、GaN單結晶或是ZrB2單結晶等之硼化物等之非氧 化物單結晶基板中所選出之公知的基板材料之一，並沒有 任何限制。在此等材料之中，較佳爲選用藍寶石單結晶或 疋SiC單結晶。速有既可以是永久基板（just piate)，也 可以是去斜角（off angle )基板。 在使用藍寶石單結晶之情形，已知其爲使在基板上成 長的氮化鎵系化合物半導體單結晶向面藍寶石單結晶（ -11 - 200818546 A1203 ; A面、C面、Μ面、R面）的方位上進行結晶成長 〇 先是以藍寶石單結晶的C面做爲基板而成長之氮化鎵 系化合物半導體單結晶的C面，然後從與C面相垂直的C 軸方向蝕刻之情況中，Μ面以外的面，例如 A面會令結 晶頂點露出，容易形成凹凸，Μ面則較容易變得平坦。於 本發明之中，由其爲利用在提昇從發光元件的側面的光取 出效率的觀點來看，若是側想爲凹凸的話，側面的表面積 將會變大，更加提昇光取出效率。因此，於本發明的發光 元件中，矩形的長邊最好是Μ面以外的面，例如較佳爲 設定成Α面。 舉構成緩衝層、η型半導體層、發光層以及p型半導 體層之氮化鎵系化合物半導體而言，爲人所公知的有以一 般式 AlxInyGabX_yN(OSxSl，〇Sy<l，0$ x + y$ 1 )代 表之各種組成的半導體。而構成本發明中之緩衝層、η型 半導體層、發光層以及Ρ型半導體層之m族氮化物半導體 之中，可以不受限制地使用以一般式AlxInyGanyN ( 0 S X^l，〇^y<l，O^X + ySl)代表之各種組成的半導體。 舉使此等之ΠΙ族氮化物半導體成長之方法而言，例如 有有機金屬氣相成長法（MOVCD法）、分子束磊晶成長 法（MBE )、鹵化物氣相成長法（HVPE )等。較令人期 待的方法中，容易控制組成、具備量產性MOCVD法是較 爲適合的，但是並不一定限制於此法。 做爲上述半導體層的成長方法而採用MOCVD法之情 -12- 200818546 況中，舉m族之Ga之原料而言，一般使用屬於有機金屬 之三甲基鎵（TMGa)或是三乙基鎵（TEGa)，舉同樣爲 瓜族之A1原料而言，一般使用三甲基鋁（tmA1 )或是三 乙基鋁（TEA1 )做爲主要原料。還有，有關屬於發光層 的構成材料之In，則使用三甲基銦（TMI )或是三乙基銦 (TEI )做爲其原料。舉V族的N源而言，一般使用氨（ NH3 )或是肼（N2H4 )等。 η型半導體之中，舉其摻雜材料而言，一般使用Si 或是Ge。舉Si原料而言，一般使用單矽烷（sm4 )或是 二矽乙烷（Si2H0)，舉Ge的原料，一般使用鍺烷（GeH4 )或是有機鍺化合物。在p型半導體層之中，舉其摻雜劑 而言，一般使用Mg。舉其原料而言，例如一般使用雙環 戊二烯基鎂（CpzMg )或是雙乙基環戊二烯鎂（ (EtCp)2Mg )。 爲了在上述基板上層積氮化鎵系化合物半導體，可以 使用開示於專利第3 026087號公報以及日本專利特開平 4-297023號公報之低溫緩衝法以及開示於日本專利特開 2003-243302 號公報等之被稱之爲 Seeding Process (SP) 法之格子不整合結晶嘉晶成長技術。 在使用低溫緩衝法以及SP法等之格子不整合結晶磊 晶成長技術之情形中，做爲層積於其上之基底之氮化鎵系 化合物半導體，較佳爲不摻雜或是低摻雜有5xl017cnT3左 右之GaN。基底層的厚度較佳爲1〜20//m，以5〜15//m 爲更加適當。 -13- 200818546 在基底層之上和負極相接觸，爲了供給電流，一般成 長由η型GaN所構成之n型接觸層。在n型GaN之中一 邊供給η型摻雜劑，一邊使之成長成爲摻雜有lxl 〇18CnT3 〜lxl019cnT3。舉n型摻雜劑而言，一般選用Si或是Ge 。有關於摻雜劑，有一直做同樣的摻雜的情形，也有周期 性地反覆低摻雜層和高摻雜層的構造的情形。特別以後者 之間歇性摻雜而言，有以有效地抑制在結晶成長中產生小 凹坑。 η型接觸層和發光層之間，最好是能設置η型披覆層 。η型披覆層可以由 AlGaN、GaN、InGaN等所形成。在 選用InGaN之情形中，不用說當然設定爲比活性層之 InGaN的能帶隙（band gap )大的組成是較佳的。η型披 覆層的載子濃度既可以和η型接觸層相同，也可以是比較 大或是比較小的。 以η型披覆層上的發光層而言，最適當的是做成量子 阱構造。阴1層既可以是只有一層的單一量子阱構造’也可 以是具有複數的阱層之多重量子阱構造。在這之中’多重 量子阱構造由於其做爲使用氮化鎵系化合物半導體之元件 的構造，兼具高輸出和低驅動電壓，所以是較適當的。還 有，在本說明書之中，多重量子阱構造的情形’阱層（活 性層）和障壁層合倂的全體稱之爲發光層。 ρ型半導體層通常是以〇·〇ι〜丨/^㈤的厚度’是由發 光層相接的ρ型披覆層和用以形成正極之ρ型接觸層所構 成。可以兼做爲ρ型披覆層和ρ型接觸層之用。ρ型披覆 -14- 200818546 層爲使用GaN、AlGaN等所形成，以其p摻雜劑而言， 摻雜Mg。 負極有各種組成以及各種構造的負極是爲人所周知 ，可以在沒有限制之下使用此等周知之負極。就和η型 觸層相接觸的負極用接觸材料而言，除了 Al、Ti、Ni Au等之外，還可以使用Cr、W、V等。不用說將負極 體做成多層構造可以賦與其焊接性（bonding ability ) 特別是在最表面覆蓋上一層Au，由於會變得更容易焊 ，所以爲較佳。 正極方面’在各種組成及構造之正極爲周知，該等 知之正極可無任何限制的使用。 舉透光性的材料而言，可以爲含有Pt、Pd、Au、 、Ni、Cu、Co等。還有，已知藉著使其中的一部分呈 化的狀態之構造，可以提昇其透光性。還有，使用一般 IT0、IZO、IWO等之導電性氧化物做爲透明電極之做 是一點問題都沒有的。就反射型的正極材料而言，上述 料之外，可以使用Rh、Ag、A1等。 通常，形成透光性或是反射性正極之後，在其一部 表面製作構成焊墊部的正極焊墊。以上與正極焊墊合倂 起構成正極。舉正極焊墊材料而言，已知有各種構造者 於本發明之中，可以使用此等周知之材料，並沒有特別 限制。除了使用於負極材料的A卜Ti、Ni、Au之外， 可不受限制地使用C r、W、V。但是，較佳爲運用和所 用之透光性或是反射性正極之間的密接性良好的材料。 是 的 接 全 〇 接 周 Cr 氧 的 法 材 分 的 也 使 厚 -15- 200818546 度則是在對抗焊接時的應力上’以不要對透光性或是反射 性正極造成損傷之前提下，有必要充分地加厚。還有最表 層最好是與焊接球（bonding ball )之間之密接性良好的 材料，例如Au。 還有，於正極焊墊的位置中，爲了將在正極焊墊下部 的發光，由側面方向最大極限地取出，以形成於矩形長邊 的中心附近爲較佳。還有，藉由在矩形長邊的中央部，例 如在由中心算起±30%的位置上，配置正極焊墊，不但電 流擴散路徑變短，也可以降低元件的驅動電壓。 分割在基板上層積氮化鎵系化合物半導體、負極以及 正極之晶圓爲各發光元件，爲了使其半導體層的側面傾斜 ，首先要以正好覆蓋著上述正極、負極以及露出的p型半 導體層地形成光阻圖案。 在此時之際，在設定側面的面方位爲氮化鎵系化合物 半導體結晶的Μ面之情形，側面形狀會變得平坦。另一 方面，在設定側面的面方位爲氮化鎵系化合物半導體結晶 的Μ面以外之面的情形，側面的形狀會變成凹凸形狀。 藉著使得矩形的長邊側爲Μ面以外的面，可以做成光取 出效率上很優異的發光元件。 光阻既可以是正型的也可以是負型的。以包含正極以 及負極之各個元件的境界能露出般地方式，使用具有適當 的圖案的光罩，遵照一般的手續進行光微影術。或者，只 要光阻是可以覆蓋上述電極以及Ρ型半導體層而且各個元 件可以判別的話，並不一定要施行光微影術。膜厚以0.1 -16- 200818546 //m〜20//m爲較佳。如果膜厚太薄的話’在進行濕式蝕 刻之時，膜容易剝離，而膜太厚的話，要辨識下面的圖案 會變得有困難。最適當的是〜10//m，更佳的是1 // m 〜5 # m 〇 要去除多餘部分一直到達氮化鎵系化合物半導體的基 板爲止，以藉由雷射來進行爲較佳。藉著選擇比氮化鎵系 化合物半導體的吸收端更短波長的雷射，由於氮化鎵系化 合物半導體的高達105 cnT1之吸收係數的緣故，被加工位 置只限定於雷射所照射的位置。藉著適當地選擇雷射的光 學系，可以達成加工成比l〇//m更窄的寬度，可圖謀元 件回收率的提昇。 基板的雷射加工深度只要是在1 // m以上的範圍之內 ，可以任意的選擇，但是如果加工深度太淺的話，在後面 的分割處理時，容易產生形狀不良。若是能控制在1 0 // m 以上的話，可以抑制不良產生，但是如果能控制在2 0 // m 以上就更好了。 或者，也可以藉由機械的方法，如切割的方法。在此 種情況，可以適當地選用要用在切割的刀片，盡可能地將 刀片的深入基板量控制在較小的範圍，可以抑制缺刻、破 裂的產生。在〜50//m的範圍之內，可以任意的選 擇’但是較佳爲l//m〜20//m，更佳爲選擇ΐνπ^ΙΟ // m之內。 接下來，在分割部位施行濕式蝕刻，形成凹部（切割 溝）。濕式蝕刻是使用正磷酸來進行。在收納於既定的加 -17- -400 200818546 熱裝置之內的燒杯之中加入正磷酸，加熱到1 〇〇 t 〃 °c。如果加熱溫度過低的話，鈾刻速度會太慢，如果 太高的話，容易發生光罩的剝離。較佳爲以1 5 0 °c -°C，更佳爲以1 80 °C〜240 °c的範圍，可以同時獲得 的蝕刻速度以及光罩的耐性。藉由此種濕式鈾刻，可 得相對於基板主面呈傾斜之半導體層側面。 在其後，將其分割爲各個發光元件。 以發光元件的形態而言，既可以是做成使用透明 ，由半導體側取出發光，也就是所謂的面向（face uF )型，也可以做成使用反射型的正極，由基板側取出 ，也就是所謂的倒裝晶片（FC )型。 本發明的氮化鎵系化合物半導體發光元件，例如 藉由從事該業者所周知的方法，設置透明蓋做成燈泡 有，組合本發明之氮化鎵系化合物半導體發光元件和 螢光體之蓋子，可以製作白色的燈泡。 還有，由本發明的氮化鎵系化合物半導體發光元 製作的燈泡，由於其發光輸出很高，驅動電壓很低， 組裝有藉由此一技術所製作出來的燈泡的行動電話、 器、面板類等之電子機器以及組裝有該電子機器之汽 電腦、遊戲機等機械裝置，變得可以以低電力來驅動 實現很高的特性。特別是，在行動電話、遊戲機、玩 汽車零件等之由電池所驅動的機器類之中，還可以發 電力的效果。 溫度 -300 充分 以獲 正極 ，FU 發光 可以 ° 埋 具有 件所 所以 顯示 車、 ，並 具、 揮省 -18- 200818546 (實施例） 在以下，藉由實施例以及比較例來詳細地說明本發明 ，但是本發明並不只限定於此等實施例。 (實施例1 ) 在基板上，使用藍寶石（Al2〇3 ) C面基板，遵照曰 本專利特開2003 -243 3 02號公報之中的方法，在其上面層 積由A1N所組成的緩衝層。接著，在緩衝層之上，依順 序層積：無摻雜之由GaN所構成的6 # m厚的基底層；4 // m厚的由GaN所構成的η型接觸層，其以平均載子濃 度成爲 1 X 1019cnT3的條件周期性地摻雜 Ge ;由厚度 12.5nm的Ino.iGao.9N所構成的η型披覆層；交互地層積 5次每層厚度1 6nm之由GaN所構成的障壁層以及每層厚 度2.5nm之由In〇.2Ga〇.8N所構成的阱層之後，最後設置 了障壁層成爲多重量子阱構造之發光層；由厚度爲0.15 // m 之摻雜了 Mg ( 8x1 019/cm3 )之 AlG.〇3Ga().97N 所構成 的P型接觸層，做成基板上之氮化鎵系化合物半導體層。 此等之層積通常是錯由通常的MOCVD法來進行。 於發光元件的製作中，在氮化鎵系化合物半導體層的 表面，使用灑鍍裝置形成厚度〇·2 5 // m的氧化銦錫（IT0 )膜，做成透明電極。在之後，使用公知的光微影術和 ΙΤΟ鈾刻技術將氧化銦錫（ΙΤΟ )膜部分，做成既定的長 方形狀。此時，於長方形形狀各邊的方向中，使得發光元 件的長寬方向面向藍寶石C面基板的面方位，長方形的長 -19- 200818546 邊被整齊地排齊成爲平行於GaN結晶的A面（1 1-20 )。 接著，藉由公知的光微影術，以保護形成爲長方形之 透明電極的目的，形成光阻保護膜。 之後，使用 RIE 裝置（Reaction ion equipment)，使 得露出各個發光元件的境界部分以及負極形成領域（不被 光阻所保護的部分）的η型接觸層。 接著藉由公知的光微影術，在負極形成領域的η型接 觸層之上形成負極。同樣地，藉由公知的光微影術，在透 明電極之上形成正極焊墊。負極以及正極焊墊都是從半導 體層的一側開始層積著 Cr ( 400Α ) /Ti ( 1 000Α ) /Au ( 1 00 0 〇A )的構造，此等層積是藉由公知的蒸鍍技術來進 行。 圖5爲顯示在本實施例之中所製作的發光元件的電極 的平面配置之模式圖。發光元件的外形是短邊爲250 // m ，長邊爲5 00 // m之矩形，正極焊墊的位置位於長邊的中 央部，還有其與負極之間的距離設定爲23 5 // m。正極焊 墊的大小爲直徑9 5 // m。 當對每一個發光元件製作電極的步驟都完成之後，在 晶圓之上塗佈使用於光微影術之光阻。之後，再度藉由光 微影術處理，使得只有每一個發光元件的境界部分露出了 基板。 以除去到達基板爲止的氮化鎵系化合物半導體層的方 法而言，使用雷射。雷射的波長爲266nm，頻率爲50kHz ，輸出爲1.6W，加工速度則以70mm/秒，首先沿著X軸 -20- 200818546 方向形成向著基板之深度達20 /z m之切割溝。將加 台旋轉90°，同樣地沿著Y軸方向形成切割溝。切割 寬度設成2 // m。 在使用加熱裝置加熱到24CTC之裝有正磷酸之石 杯之中，浸泡形成有切割溝之基板20分鐘，進行濕 刻。氮化鎵系化合物半導體層的蝕刻量爲 5.2 // m。 了濕式鈾刻之基板以及氮化鎵系化合物半導體層在超 之中，進行水洗，更進一步藉著有機洗淨，進行除去 阻所構成的蝕刻光罩。 經蝕刻處理後的基板和氮化鎵系化合物半導體層 一步藉由基板側的硏磨，將基板硏磨到厚度變成 80 止，在之後，藉由分斷裝置，將晶圓分離爲各個發光 〇 利用積分球評價分離之發光元件的輸出時，在 20mA時爲 7· lmW。又，在測定驅動電壓時，在 20mA的其電壓爲3.35V。 藉由SEM觀察發光元件的側面時，氮化鎵系化 半導體層的側面，相對沿垂直方向分割的藍寶石基板 ，如圖1所示般地，該側面和基板的主面所成的角度 )爲70°。還有，發光元件側面的形狀則如圖6所示 短邊側幾乎呈平坦，但是長邊側則形成凹凸。 (實施例2 ) 除了改變正極焊墊的位置之外，和實施例1同樣 工平 溝的 英燒 式鈾 結束 音波 由光 則進 //爲 元件 外施 外施 合物 側面 (Θ 般， 地製 -21 - 200818546 作氮化鎵系化合物半導體發光元件，所得到的發光元件， 則和實施例1 一樣地做評價。檢討正極焊墊一負極間距離 和發光元件特性之間的關係。 將其結果顯示於圖7。從此圖來看，可知道隨著正極 焊墊一負極間距離增大，發光輸出會漸漸地上昇。另一方 面，可知道驅動電壓也隨著正極焊墊一負極間距離增大而 上昇，特別是在超過2 5 0 // m以上時，上昇幅度也變得更 大。因此，由發光輸出和驅動電壓的平衡來看，正極焊墊 的位置，以位於發光元件長邊的中央部附近爲較佳。 (實施例3 ) 除了使得長方形的長邊整齊地朝向平行於GaN結晶 的Μ面（1 0 -1 0 )之外，與實施例1同樣地製作氮化鎵系 化合物半導體發光元件。 與實施例1同樣地進行所獲得的發光元件的評價時， 當外施20mA的電流時，輸出爲6.4mW，驅動電壓則爲 3.30V。藉由SEM觀察發光元件的側面時，氮化鎵系化合 物半導體層的側面，如圖丨所示般地，該側面和基板的主 面所成的角度（0 )爲70°。還有，氮化鎵系化合物半導 體層側面的形狀中，短邊側形成有凹凸，但是長邊側則幾 乎是平坦的。 (比較例） 除了沒有實施濕式鈾刻之外，與實施例1同樣地製作 -22- 200818546 氮化鎵系化合物半導體發光元件。 與實施例同樣地評價所得到的發光元件時，當外施 20mA的電流時，輸出爲5.lmW，驅動電壓則爲3.32V。 藉由SEM觀察發光元件的側面時，氮化鎵系化合物半導 體層的側面，與基板的側面同樣的，相對於基板主面爲垂 直。還有氮化鎵系化合物半導體層側面的形狀中，短邊側 和長邊側都幾乎是平坦的。 (產業上的可利用性） 本發明的氮化鎵系化合物半導體發光元件，其發光輸 出很高，而且由於其平面形狀爲長寬之邊長相異的矩形， 所以可以有效率地進行被組裝進各種電子機器之中，其產 業上的利用價値極大。 【圖式簡單說明】 圖1爲模式性顯示於本發明之氮化鎵系化合物半導體 元件中之光的行進之一例的的剖面圖。 圖2爲模式性顯示於本發明之另一樣態之氮化鎵系化 合物半導體發光元件中之光的行進之一例的剖面圖。 圖3爲模式性顯示習知之氮化鎵系化合物半導體發光 元件中之光的行進之一例的剖面圖。 圖4爲模式性顯示氮化鎵系化合物半導體發光元件之 一般性層構造的圖。 圖5爲顯示在實施例1之中所製作的氮化鎵系化合物 -23- 200818546 半導體發光元件的電極之平面配置模式圖。 圖6爲說明在實施例1之中所製作的氮化鎵系化合物 半導體發光元件的側面形狀的模式圖。 圖7爲顯示在實施例2之中所得到的正極焊墊一負極 間距離和發光元件特性之關係的圖。 【主要元件符號說明】 2 〇 1 :基板 2 〇 2 :氮化鎵系化合物半導體層 203 :爲在半導體層中之a點發出之光的行進路線 204 :基板的主面 20 5 :氮化鎵系化合物半導體層（202 )的側面 0 :半導體層的側面和基板的主面之間的角度 -24-

Claims (1)

1. 200818546 十、申請專利範圍 1 · 一種氮化鎵系化合物半導體發光元件，其係於基 板以及基板上所層積之氮化鎵系化合物半導體層所構成之 發光元件，其特徵爲：發光元件的平面形狀爲長寬的邊長 相異的矩形，該氮化鎵系化合物半導體層的側面爲相對於 基板主面爲非垂直。 2.如申請專利範圍第1項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中氮化鎵系化合物半導體層的側面與基板主 面的角度0爲小於90°。 3 .如申請專利範圍第1項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中基板爲藍寶石C面。 4 ·如申請專利範圍第3項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中氮化鎵系化合物半導體層的矩形長邊側的 側面爲氮化鎵單結晶格子之Μ面以外的面方位。 5 .如申請專利範圍第1項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中發光元件的長邊的長度爲50//m〜2000 fi m。 6 ·如申請專利範圍第1項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中發光元件的短邊和長邊的比爲1 : 1 0到4 :5 〇 7 ·如申請專利範圍第1項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件，其中正極銲墊爲位於矩形長邊的中央部。 8 · —種氮化鎵系化合物半導體發光元件的製造方法 ，該發光元件係由基板以及基板上所層積的氮化鎵系化合 -25- 200818546 物半導體層所構成，平面形狀爲長寬之邊長相異的矩形’ 其特徵爲：包含以下步驟； 在氮化鎵系化合物半導體層的表面側以具有既定的圖 案的光罩來覆蓋之步驟；與 將欲分割成元件部位的氮化鎵系化合物半導體層除去 ，直到基板爲止之步驟；與 在除去後以濕式蝕刻處理之步驟；與 分割爲各元件之步驟。 9.如申請專利範圍第8項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件的製造方法，其中光罩爲光阻。 1 〇.如申請專利範圍第8項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件的製造方法，其中除去氮化鎵系化合物半導體層 之步驟爲藉由雷射進行。 11.如申請專利範圍第8項之氮化鎵系化合物半導體 發光元件的製造方法，其中除去氮化鎵系化合物半導體層 之步驟爲利用切割機所爲。 1 2.如申請專利範圍第8項之氮化鎵系化合物半導體 發光兀件的製造方法，其中濕式鈾刻處理爲使用正磷酸進 行。 1 3 · —種燈泡，其特徵爲由申請專利範圍第1項之氮 化鎵系化合物半導體發光元件所構成。 14. 一種電子機器，其特徵爲組裝進申請專利範圍第 1 3項之燈泡。 15· —種機械裝置，其特徵爲組裝進申請專利範圍第 -26- 200818546 1 4項之電子機器