TW201010143A

TW201010143A - Light emitting element, and method for manufacturing the element

Info

Publication number: TW201010143A
Application number: TW98125172A
Authority: TW
Inventors: Kazunori Hagimoto
Original assignee: Shinetsu Handotai Kk
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-03-01
Also published as: JP2010045288A; WO2010021212A1

Description

201010143 六、發明說明：【發明所屬之技術區域】本發明係關於發光元件及其製造方法。【先前技術】由化α物半導體所構成之發光元件中，從元件内部朝向元件表面（光取出區域）之光中，以較臨界角度大之角度射入光取出區域之光（入射角係光束入射方向與區域面法線之夾角）會因全反射而回到元件内部，故並非全部取出。因此，在專利文獻1或專利文獻2中揭示了下述技術：利用適當 =蝕刻液對光取出層之第一主表面進行面粗糙處理（亦稱為霜面處理）而形成細微之凹凸，以減少大角度入射發光光束之機率’提局光取出效率。專利文獻：專利文獻1 :日本特開2003 - 218383號公報 _ 專利文獻2 :日本特開2003 - 209283號公報【發明内容】然而，上述專利文獻丨、2所揭示之利用異向性蝕刻進行的面粗糙處理，在面粗糙突起之形成密度的增大具有界限，進而在隨之所形成之光取出面積的擴大上亦具有界限，故要求可更加提升發光元件之光取出效率之方法。本發明之課題，在於提供一種可更加擴大元件之光取出面積，進而可謀求光取出效率更加提升之發光元件與其 201010143 製造方法。為了解決上述課題，本發明之發光元件，其特徵在於，係由一方之主表面形成有光取出面之化合物半導體的積層體所構成，在形成該光取出面之化合物半導體層，亦即光取出側化合物半導體層的表層部，分散形成有凹部，且在該凹部的内表面進一步分散形成有藉由異向性蝕刻處理所形成之面粗糖突起部。又，本發明之發光元件之製造方法，其特徵在於，依序實施下列步驟：凹部形成步驟，係將凹部分散形成於為化合物半導體之積層體之光取出面側的主表面；與異向性蝕刻步驟，係對該凹部之内表面實施異向性蝕刻處理藉此進一步分散形成面粗縫突起部。根據上述之本發明，你脸nn At? Vi*» 係將凹部分散形成於構成發光元件之積層體之形成光取出面一方〇.. ^ 万的主表面，且在其凹部之内面分散形成藉由異向性蝕刻盘和到處理所开> 成之微細的面粗縫突起部。亦即，相較於平扫地 —地成光取出面之情形，面粗縫對象面之總面積的增加晋你篁係對應於凹部的形成量，並且在其上進一步重疊形成面粗徵大起部’藉此可增加面粗縫犬起之總形成量。其結果，一興僅進仃異向性钱刻之面粗縫的先前技術相較之下，·^ 』更加擴大元件的光取出面積，進而可謀求光取出效率之更加提升。凹部’可以複數之孔的可灼6 L 的$式刀散形成為散點狀。藉此， J岣勻地將凹部形成於光凹, 取出面，凹部之形成密度、及各邻之尺寸調整亦容易。此此種之孔，可藉由雷射光束來進 201010143 行穿孔形成。藉由採用雷射光束，可迅速地形成尺寸及深度齊-的複數孔，X，亦可輕易藉由光束輸出功率、光束直控來調整各孔之尺寸及深度。另彳面’亦可藉由乾式敍刻（例如，離子钮刻等）來形成上述凹部。此時，可以摘者夕ρ J過田之抗蝕劑覆蓋光取出侧化合物半導體層之主表面，然後藉由曝光、顯％，在對應於凹部之形成區域的窗部形成圖案，然後’施以乾式姓刻，藉此總括形成凹部。 3

藉由上述雷射光束穿孔或乾式钱刻來形&凹部時，有時會在凹部内面殘留變質層（化合物之組成變質層或氧化層）。若形成此種變質層，則由於會妨礙用以形成面粗糖之異向性㈣處理，因此較佳為藉濕式㈣將該變質層加以去除，然後，對該凹部之内面進行異向性蝕刻處理。面粗較突起部，亦可分散形成在光取出面之成為凹部開口周緣的區域。x ’亦可在光取出側化合物半導體層沒有形成凹部的侧面#，分散形成藉由異向性㈣處理㈣成的面粗糙突起部。藉&，可分別提升凹部之開口周緣區域及光取ilj側化合物半導體層之側面部的光取出效率，可更加提高元件全體的發光亮度。將凹部形成於光取出面，較有效率的Μ，係在形成 $上述積層體之發光元件晶圓（亦即，對元件晶片進行切割月』)的狀態下，分散形成於其主表面整面。另一方面，如上、乂田亦欲將面粗糙突起部形成於凹部之内面以外（尤其是側面°卩）時，若將發光元件晶圓切割成元件晶片後，再 5 201010143 將各個元件晶片浸潰於異向性勉刻液，來對凹部之内面進行異向性钱刻處理，則較具效果。構成發光元件之上述積層體’可構成為包含發光層部、與積層於該發光層部且厚度較該發光層部厚的電流擴散層。藉由形成電流擴散層，可謀求元件面内之電效果的提升、與層側面之光取出效率的提升。此時:藉由將此電流擴散層作為光取出側化合物半導體層，可輕易地形成足夠深度的凹部，並且藉由形成面㈣突起部，可對疋件全體之發光亮度的提升具有莫大助益。上述之發光層部，例如，可形成為具有依序積層第一 :電型包覆層'活性層及第二導電型包覆層之雙異質結構者，其中，該第一導電型包覆層、活性層及第二導電型包覆層’分別係以組成式⑷〜yIni yP(其中，〇‘χ… 0^1)所表示之化合物中，具有與GaAs晶格匹配之組成的化合物所構成。又’電流擴散層，可形成為厚度10_以上之Gap光取出層。、藉由（A1xGUyIni-yP 混晶（其中，，wyg， =下Φ s己載4 AlGalnP a晶或僅記載為A1GaInp)形成發光層部之發光元件，係、採用以帶隙大於薄滿㈣活性層里AlGalnP包覆層與p型AlGaInp包覆層將薄“ο他p 活性層夾持成三明治狀的雙異質結構，藉此來實現例如在綠色至紅色之寬廣的波長區域具有高亮度的元件。又，若由GaP所構成之電流擴散層形成作為厚度增加至一定以 (亦ρ ι〇μιη以上）之光取出層時，不僅可提升元件面内 201010143 之電流擴散效果’而且可增加來自層侧面之光取出量，因此可進一步提高光取出效率。光取出層，為了有效地使發光光束透過而提高光取出效率，必須以帶隙能量較發光光束之光量子能量大的化合物半導體來形成。尤其，由於GaP 之帶隙能量大’發光光束之吸收小，因此適合作為A1GaInP 系發光元件的光取出層。另’為本發明之適用對象的發光元件，並不限制於

AlGalnP 系，例如 GaAs 系、A1GaAs 系、GaP 系、InA1GaN ® 系或者是MgZnO系等其他各種發光元件，亦同樣地可適用本發明。 . 於本發明’由於將面粗糙突起部分散形成於凹部内，因此’當然必須要將凹部的凹部内空間體積設定為大於面粗糙突起部的體積。當將凹部以複數之孔的形式呈散點狀分散形成於GaP光取出層時，較佳將該孔之開口徑（具有圓形以外之開口的情形，換算成同面積之圓之直徑的值）形成在Ιμπι以上、5〇gm以下’孔深度則較佳形成在〇 5/im以上、 25μιη以下。又’藉由異向性蝕刻所形成之面粗糙突起部，較佳以平均高度在01μιη以上、5jLlm以下之方式形成在該孔之内面。此時’可以GaP光取出層之主表面（成為光取出面）為 (100)面’將上述凹部分散形成於該（100)面所構成之GaP光取出層之主表面後’並且，以異向性蝕刻液來進行蝕刻，藉此形成面粗糙突起部，其中’該異向性蝕刻液含有醋酸、氫氟酸、硝酸、碘與水的合計量在9〇質量❶/❶以上，且醋酸、 7 201010143 乳氟酸、硝酸與碘的绰晳^ m置含有率高於水的質量含有率。错由使用此種異向枓為w > 千刻液，可使得利用異向性蝕刻之原形成凹凸顯著地進杆，進仃進而可有效率且廉價地將面鈿祕大起部形成於GaP光取ψ M n 九取出層。醋酸、氫氟酸、硝酸' 水的合計量在9〇質量％ ^ . 、八貞重/以上，若為此以下之含有率，則盔 ’有效率地形成面粗糙突起部。X，若醋酸'氫氟酸、础 :與蛾的總質量含有率低於水的質量含有率，貝,i同樣地亦 …法有效率地形成面粗糙突起部。另，從1〇〇質量％扣除醋酸、氫氟酸、硝酸、碟與水之總量的剩餘部分，在不影響對(100)面上Gap之異向性蝕刻效果的範圍内，亦可添加其他成分（如醋酸以外之羧酸）。異向性蝕刻液，可採用於以下之範圍含有以下各成分：醋酸（以CHsCOOH換算）：37.4質量％以上、94 8質量 %以下；氫氟酸（以HF換算）：〇_4質量％以上、14 8質量％以下；〇確酸（以HN〇3換算）：丨.3質量％以上、14 7質量％以下；碘（以12換算）：0.12質量％以上、〇 84質量％以下；且水的含量可在2.4質量％以上、45質量％以下者。若任 —成分超過上述組成之範圍時，則對GaP單晶之（1〇〇)面的異向性#刻效果將會不足夠’而無法在Gap光取出層之第一主表面上充分形成面粗糙突起部。異向性蝕刻液，更佳為採用於以下之範圍含有以下各成分： 201010143 醋酸（以CH/OOH換算）：45 8質量％以上、94 8質量 %以下；氫氟酸（以HF換算）：〇·5質量％以上、14 8質量％以下；硝酸（以ΗΝΟ3換算）：1,6質量％以上、14 7質量％以下；碘（以I2換算）：0.15質量％以上、〇 84質量％以下；且水的含量可在2.4質量％以上、32 7質量％以下者。亦 β 即，對於提高對GaP單晶之（100)面的異向性蝕刻效果，重要的疋如上述般將水的含量維持在少量，且以醋酸（而非水）來擔任酸主溶劑之機能。

I 【實施方式】以下，參照所添附之圖式來說明本發明之實施形態。圖1，係顯示為本發明一實施形態之發光元件100的概念圖。發光元件100，具有發光層部24、與形成在該發光層部24之第一主表面側的Gap光取出層（此處為p型）2〇。又，在發光層部24之第二主表面侧，設置有Gap透明基板 90。發光層部24，具有以p型（AlzGa卜z)yIni yP(其中，χ< ζ$1)所構成之ρ型包覆層（第一導電型包覆層％、與η型 (AlzGai—z)yIni-yp(其中’x<d)所構成之η型包覆層（第二導電型包覆層）4，將無摻雜之（八1,(^1、：^1111”1)(其中，〇各乂 S〇.55,〇_45syg〇.55)混晶所構成之活性層5夾持之構造。於圖1之發光元件100中’在第一主表面側（圖面上側） 9 201010143 外置有p型A1GaInP包覆層6，第二主表面側（圖面下側）則 Μ有n Amainp包覆層4。另，此處所稱之「無推雜」，係扣未積極添加摻雜物’並未排除通常製程中不可避免會混入之摻雜物成分(含量上限例如為1χ1〇13〜卜1〇16/咖3左右）此發光層部24係藉由M〇vpE法所形成。n型包覆層 4及Ρ型包覆層6之厚度’例如分別在〇 8μιη以上、4—以 (較佳在〇.8μιη以上、2pm以下），活性層5之厚度，例如在0.4/xm以上、2/m以下（較佳在〇 4jWm以上、以下卜發光層# 24整體之厚度，例如在_以上、1〇_以下（較佳在2/m以上、5/m以下）。接著，將GaP光取出層2〇(光取出側化合物半導體層）形成為10Mm以上、200Mm以下（較佳在4〇/im以上、2〇〇从瓜以下，於本實施形態'中’例如為1〇〇㈣之厚膜，如圖】所不’係以覆蓋其第一主表面之一部分（此處為中央部）的形態，形成光取出側金屬電極9,其周圍之主表面區域則作為光取出面20ρ。又，於其.y, 山™ P 丹尤取出面2〇p，係以開口於光取出面2〇P之凹部的形式’呈散點狀分散形成孔。。於圖k ❹ 實施形態中，纟GaP光取出層2〇之第一主表面之光取出侧金屬電極9的覆蓋區域，亦分散形成有孔Lp，且依該孔Lp 内面之形狀’形成有光取出側金屬電極9。圖2、圖3及圖4’係顯示圖i中各虛線所圍繞之a邙 B部及C部的放大示意圖。如圖2及圖3所示，在開：於光取出面20P之孔LP的内表面，_樣地分散形成有藉由異向性蝕刻處理所形成的面粗糙突起部F。又，該面粗糙突起 10 201010143 部F，亦分散形成於光取出面20p之孔LP的開口周緣區域 PA。並且，如圖2及圖4所示，在GaP光取出層20及GaP 透明基板90未形成有孔LP之側面部SS，亦分散形成有面粗糙突起部F。

如圖1所示’電極導線1 7之一端，係透過辱線連接部 16接合於光取出側金屬電極9。又，在光取出側金屬電極9 與GaP光取出層20之間，依孔LP内面之形狀形成有AuBe 合金等所構成之接合合金化層9a。GaP光取出層20，由於形成為如上述之厚度’故透過光取出側金屬電極9之導電使發光驅動電流擴散於元件面内，而發揮電流擴散層（使發光層部24在面内均勻發光）之機能。且，具有增加自層側面部SS取出之光束、提升發光元件整體之亮度（積分球亮度）之作用° GaP之帶隙能量大於作為活性層5之Α1(}&ΐηρ，而可抑制發光光束之吸收。、又，如圖2及圖3所示’在光取出面20p分散形成有複數之孔LP ’該等孔LP之内面與各開口周緣區域皆經過異向性蝕刻處理，而因媒Λ ^ ’也刀散形成有微細之面粗糖突起部F。亦即，成為面粗輪豐粑對象面之光取出面2〇p的總表面積增加置係對應於孔LP的报#旦 y 的形成量，並且在其上進一步重聂形成面粗糖突起部F，盥沒 ι /、沒有形成孔LP的情形相較之下，藉此可增加面粗糙突缸逾士—此乾穴起4 F之總形成量。其結果，可更加擴大兀件的光取出面積， J旯加 .^ 槓進而可謀求光取出效率之更加摇升。又，如圖2及圖4所干如干<旯加扠 V不在側面部SS亦形成右相π + 面粗糙突起部F，自該側 ⑶成有相冋之面之光取出效率亦獲得提升。另， 11 201010143 如圖3所示，於光取出側金屬電極9所覆蓋之區域，

之内面則沒有形成面粗糙突起部F。 P 在本實施形態中，GaP光取出層2〇係藉由HvpE去成長者（亦可用齡㈣法）。另，在Gap光取出層2〇與= 光層部24間，藉由M0VPE法以接續於發光層部24之方：形成由GaP層所構成之連接層謝。另，連接層加，亦; 在AlGaInP所構成之發光層部24與㈣光取出層間°，採用晶格常數差（或混晶比）逐漸變化之A1Gainp層。另，

光取出層2G亦可藉由貼合Gap單結晶基板來形成，以取= 藉由HVPE法所形成之磊晶成長層。

又，GaP透明基板9〇係藉由貼合⑽單結晶基板而形成者（亦可為藉由HVPE法所形成之磊晶成長層：符號9丨係由AlGalnP所構成之連接層），第二主表面整面係以由八^ 電極等所構成之背面電極15覆蓋。Gap透明基板9g之結曰: 方向係與發光層部24 一致(亦即，使偏角角度一致)。：二透月基板90之厚度，例如在1〇μπι以上、200μιη以下。背面電極15亦兼作為由發光層部24透過Gap透明基板之發光光束的反射層，其有助於提升光取出效率。又，用以降低背面電極15與GaP透明基板90間之接觸電阻之由 Ni 5金專所形成之接合合金化層i5c，係呈散點狀分散形成於兩者間。GaP光取出層20及GaP透明基板9〇均將摻雜物濃度調整在5xl〇ie/cm3以上、2xl〇18/cm3以下 (另’在接合合金化層9a之正下方，形成有用以提高接觸電阻之南濃度捧雜區域的情形，其意指不包含此區域之摻雜 12 201010143 物濃度）。

GaP光取出層2〇之幸忠％ b 之主光取出區域（第一主表面）20p，其使凹Λ平坦化之基準平面俜係/、GaP皁結晶之（1〇〇)面大致一致（其中，亦可賦予丨。以上、2 。 .^ ^ 5以下（例如15 )之偏角），面粗糖犬起部F，如目5所示，係藉由使平坦之（_結晶主 :面與後述之異向性麵刻液接觸進行異向性餘刻而形成者。又，側面部以(圖υ亦同樣地與{1〇〇}面大致一致。

„如圖6A所*，面粗輪突起部F的外面，可藉由Gap 單晶之化學異向性姑势丨#工，立刻特性而形成以{111}面為主體（突起面之50/6以上)者。若異向性蝕刻在理想狀態下進行，則{100}面上之.面粗糖突起部F，如圖6A所示，將會呈現由面方位不同之4種{111}面所圍繞之角錐狀的外觀形態但實際上因各種原因，而會產生半球狀（圖6B)、橢圓體狀（圖 6C)、圓錐狀（圖6D)、菇狀（圖6E)、三角錐狀（圖等各種之突起形態。另’突起部之平均高度，例如在0.1_以上、 5’以下’突起部之平均間隔在〇 1/m以上、ι〇㈣以下。又，形成此突起部之孔LP，例如開口徑在加以上、5〇阳以下’開口深度在〇.5_以上、25μιη以下，配置排列間隔則在Ο.ίμιη以上、20/m以下。以下，說明圖1之發光元件1〇〇的製造方法。首先，如圖7之步驟i所示’準備主表面為（1〇〇)面之 GaAs單甜基板1作為成長用基板。接著，如步驟2所示，在該基板1之主表面磊晶成長出例如〇 5μιη之n型GaAs緩衝層2，並且成長A1GaInP連接層91(4μηι)，接著依序磊 13 201010143 晶成長分別由（AlxGai-x)yini_yP所構成之厚度的n型包覆層4(n型摻雜物為Sl)、厚度〇.6/im之活性層（無摻雜）5、乂及厚度Mm之p型包覆層6(p型摻雜物為Mg :來自有機金屬分子之c亦可作為？型摻雜物），而構成發光層部24。 P型包覆層6與η型包覆層4之各摻雜物濃度例如在ΐχΐ〇η /cm3以上、2xl〇i8/cm3以下。並且，如圖8之步驟3所示，在P型包覆層6上，磊晶成長出連接層2〇J。上述各層之磊晶成長，係使用公知之MOVPE法來進行。為A卜Ga、In(銦）、P(磷）之各成分源的原料氣體可使用以下列舉者。 • A1源氣體：三甲基鋁（TMA1)、三乙基鋁（TEA1)等； .Ga源氣體：三甲基鎵（TM(Ja)、三乙基鎵（TEGa)等； .In源氣體：三曱基銦（TMIn)、三乙基銦（TEln)等； .P源氣體：三甲基磷（TMP)、三乙基磷（TEP)、麟（PH3) 等。進入步驟4，藉由HVPE法成長由p型GaP所構成之 GaP光取出層2〇。HVPE法，具體而言，係一邊在容器内將為ΙΠ族兀素之Ga加熱保持於既定的溫度，一邊在該Ga 上導入氣化氫，藉此依下述式（1)之反應生成GaC1，將其與載體氣體之氫氣一起供應至基板上。

Ga(液體）+HCl(氣體）~>GaCl(氣體）+l/2H2.·. (1) 成長溫度例如設定在640°C以上、86(TC以下。又，為 V族兀素之P，係以PR的方式和載體氣體& 一起供應至基板上。並且，為P型摻雜物之Zn，係以DMZn(二甲基鋅） 201010143 的方式來供應。（^(^與PH3之反應性優異，依下述式（2)的反應，能高效率地形成GaP光取出層20。

GaCl(氣體）+ ph3(氣體） ~>GaP(固體）+Hcl(氣體）+h2(氣體）...（2)

在GaP光取出層20之成長結束後，進入圖9之步驟弘藉由使用氨/過氧化氫混合液等蝕刻液對GaAs基板！進行濕式蝕刻，而將GaAs基板i加以去除。接著，進入步驟。在將GaAs基板1去除後之發光層部24的第二主表面側（係連接層91之第二主表面）貼合另外準備之卫型單晶基板以形成GaP透明基板90，得到發光元件晶圓w。以上之步驟結束後，如圖1〇之步驟7所示，係對發光元件晶圓W’使雷射光束LB—邊改變位置—邊依序照射在㈣光取出層2G主表面，藉此分散形成複數之孔 P孔LP之配置排列形態並無特別限制，可採用格子狀、交錯狀 '同心圓狀或者是旋渦狀等，於待形成之孔“的配置排列方向’-邊重複雷射光束LB與發光元件晶圓1之相對移動、停止，一邊間斷地照射雷射光束LB，藉此可將配置排列形成為所欲之圖案。例如，可例舉藉由將發 2晶® W加以固定，然後掃晦移動雷射光束LB的方式來形成孔LP的方法，但亦然後移動發光元件晶圓…。雷射先束LB加以固定，孔二了圖11所示，於藉由雷射光束LB所穿孔形成之質層Γ如有時候化合物組成偏離化學計量比之組成變 (例如，㈣錄出層⑼之情形，為？組成小於化學計 15 201010143 . 量比之p欠缺層）、氧化膜會以變質層DL的形態殘留。因 ' 此，如圖13所示，係藉由濕式蝕刻將該組成變質層加以去除。蚀刻液SEA，可使用硫酸—過氧化氫水溶液。具體而言，例如可使用濃硫酸（硫酸濃度98% ):過氧化氫水（過氧化氫濃度30% ):水之體積配合比率為3 : 1 : 1者，液溫可調整在30 C以上、70 C以下。另，若僅欲將氧化膜加以去除，則亦可使用氫氟酸。回到圖10,於GaP光取出層2〇之第一主表面及Gap 透明基板90之第二主表面’形成電極圖案化用之光阻層，❹ 藉由進行曝光、顯影對電極用之窗部進行圖案化。接著，藉由濺鍍或真空蒸鍍法從上形成接合合金化層形成用之金屬層，然後再將光阻層與不要之蒸鍍金屬加以剝離 (liftoff)，並且進行合金化之熱處理（所謂之燒結處理），藉此製成接合合金化層9a、15c(參照圖1，於圖10中係省略表示）然後’以覆蓋該等接合合金化層9a、15c之方式，形成光取出側金屬電極9及背面電極15(步驟8)。於Gap 光取出層20之第一主表面侧，藉由濺鍍或蒸鍍，一樣地亦❿ 會在孔LP之内面附著金屬（尤其是使用減鍵之情形，亦能以較為均勻之厚度使金屬堆積在孔LP之内側面），依孔LP 内面之形狀开）成接合合金化層9a及光取出側金屬電極9。接著進入步驟9 ’沿著2個< 100 >方向對發光元件晶圓W進订切割’藉此切割成一片片的元件晶片100,。於本實施形態中’係將具有柔軟性之樹脂製黏著片AS貼附在發光兀件晶圓W的第二主表面（背面），接著從第一主表面側 16 201010143 進行半切割JL晶圓厚度之中途位置，'然後將黏著片AS加以伸展，進订分離成元件晶片1〇〇,之擴展處理（expanding P1*〇CeSS)，但疋亦可進行全切割操作（full dicing)。另，於進㈣㈣時’會在各元件晶片之側面部形成結晶缺陷密度較高的加工損害層’而此加工損害層有時會對後述之面粗链處理造成妨礙。因此，較佳為將切割後之元件晶片浸潰於上述硫酸—過氧化氫水溶液所構成之㈣液而將上述加工損害層加以去除。

❿ 接著，如步驟10所示，將各元件晶片1〇〇，浸潰於異向性蝕刻液EA’進行異向性蝕刻處理。異向性蝕刻液μ，係接觸於元件晶片之未被金屬電極9，15覆蓋的表面區域’具體而言，係接觸於光取出φ 2〇p與側面部Μ兩者。其結果，係在各孔LP之内面及其開口周圍區域與側面部“ 全體形成面粗糙突起部F。異向性蝕刻液為含有醋酸、氫氟酸、硝酸與碘的水溶液，具體而言，係採用於以下之範圍含有以下各成分：醋酸（以CHsCOOH換算）：37.4質量％以上、94 &質量 %以下；氫氟酸（以HF換算）：〇·4質量％以上、14 8質量％以下；硝酸（以HN〇3換算）：U質量％以上 1 * · ’買篁％以下；碘（以I2換算）：0.12質量％以上、〇 84質量％以下且水的含量在2.4質量％以上、45質量％以下者，更佳為 17 201010143 採用於以下之範圍含有以下各成分：醋酸（以CHsCOOH換算）：45.8質量％以上、94 8 %以下；量氫氟酸（以HF換算）：〇·5質量％以上、 μ·0買1 %以下；硝酸（以ΗΝ〇3換算）：丨.6質量％以上 ^•’買量％以下；以下；液溫較

峨（以12換算）：0.15質量％以上、〇84質量^ 且水的含量在2.4質量％以上、32 7質量％以下者。適當在40°C以上、60°C以下。若面粗糙突起部F之形成結束後，則對元件晶片進水洗、乾燥，並且進行引線接合，而完成圖i之發^元件^ 以下，說明本發明之發光元件的各種變形例。孔LP，如圖U所示，若使用雷射光束lb時則可子成具有大致呈圓形之開口形狀者。另一方面，如圖U所八亦可以抗㈣ER覆蓋Gap光取出層2〇(光取出側化不

導體然後藉由曝光 '顯影，在對應於孔Lp之形成: 域的窗部形成圖案’舞德茲 "後’藉由施加乾式蝕刻，來總括开 S使用乾式㈣時，有時亦會在孔LP内面產4 變質層DL，故較佳為鱼圖屋4 成變質層加以去除。與圖13相同地’以濕式_將該翻 ^LP% 排列形成為格子狀：之開口形狀的孔LP配置此時右以使孔LP之内壁面成為 18 201010143 彼此垂直之{100}面（亦即，若晶圓之主表面為（1〇〇)面，則為面）的方式rnLP相對發光元件晶圓的形成方位時，則孔LP的底面及侧面皆會成為有助於異向性蝕刻的{1〇〇}面，而可形成更加顯著的面粗糙突起部。° 又’亦可如圖15所示’形成以規定間隔所配置排列之溝LG作為凹部，以代替孔。圖16,係顯示在彼此交叉的2 方向上將此種溝LG之組形成為格子狀之例。溝lg亦可藉由乾式蝕刻來形成圖案，或是亦可藉由一邊使雷射光束移動於溝形成方向，一邊進行連續照射來形成。此處，亦可以使内壁面成為{100}面的方式來形成溝LG。圖17，係顯示將光取出側電極9之覆蓋區域形成為無形成孔LP之平坦面的發光元件之例。又，圖18，係顯示不將作為不透明基板之GaAs基板i去除，而直接挪用作為元件基板的發光元件之例。上述兩發光元件之其他各點，則與圖1的發光元件完全相同，故在共通部位賦予相同的符號，省略詳細説明。營接著，圖19係顯示在以HVPE法所成長之Qap光取出層的主表面（為發光元件晶圓之第一主表面），藉由雷射光束穿孔（雷射輸出功率：約1〇〇mW)將孔形成為同心圓狀之例的光學顯微鏡攝影影像（倍率：約100倍）。晶圓的直徑為 5〇mm，上圖係顯示晶圓中心附近，下圖則是顯示該晶圓外周附近。圖20係將孔之其中之一加以放大顯示者，孔的開口徑約為1 Ι/m，深度則約為4 。圖21之右下圖顯示未對GaP光取出層進行孔形成（雷 19 201010143 射穿孔）與異向性蝕刻（霜面）之發光元件晶片（號碼4)的光學、顯微鏡觀察影像’右上圖顯示僅進行雷射穿孔之發光元件晶片（號碼3)的光學顯微鏡觀察影像’左下圖顯示僅進行異向性#刻（霜面）之發光元件晶片（號碼2)的光學顯微鏡觀察景> 像’左上圖則顯示進行雷射穿孔後，進一步進行異向性蚀刻（霜面）之發光元件晶片（號碼υ的光學顯微鏡觀察影像。藉由雷射穿孔所形成之孔的深度約為6 〇/xm，藉由jIS —B0601(1 994)所規定之方法測得之主表面的算術平均粗糙度Ra之值亦一併加以圖示。與僅進行雷射穿孔之發光元件 ❹ 晶片相較之下’可知藉由進一步進行異向性蝕刻處理，可使算術平均粗糙度Ra之值降低若干。又，異向性蝕刻處理，係使用由醋酸81.7質量％、氫氟酸5質量％、硝酸5質量 %、碘〇·3質量％、水8質量％之組成所構成的蝕刻液，以例如為2 5 °C的液溫，進行1 5 0秒。圖22’係顯示以各種驅動電流值使上述各發光元件晶片發光時，發光輸出功率p〇、積分球亮度pv及直上亮度 IV的各測量結果（所顯示之測量值，係分別為1〇片晶片的❹ 平均值）。當驅動電流值為2〇mA時，孔形成（雷射穿孔）與異向性蝕刻（霜面）皆有進行之發光元件晶片（號碼丨），與僅進行異向性蝕刻（霜面）之發光元件晶片（號碼2)相較之下，於ΡΟ為7.49%、於PV為ίο.?%、於IV為6 37%，可知分別確實受到改善。【圖式簡單說明 20 201010143 圖1，係顯示本發明之發光元件第一例之側面截面示意圖及光取出侧電極週邊的放大俯視圖。圖2’係圖1之A部放大圖。圖3 ’係圖1之b部放大圖。圖4，係圖1之c部放大圖。圖5，係概念地顯示（^!){1()〇}面上之藉由異向性蝕刻所形成之面粗糙突起部的形成形態。

圖6A’係顯示（5^{1〇〇}面上之面粗糙突起部之外形第 —例的立體圖。乂 _ 圖6B，係顯示Gap{1〇〇}面上之面粗糙突起部之外报笙一例的立體圖。圖6C，#曰，三係顯示GaP{100}面上之面粗糙突起部之外形第的立體圖。四例沾，係顯示Gap{100}面上之面粗糙突起部之外形第 J的立體圖。你顯示GaP{100}面上之面粗糙突起部之外例的立體圖。 6 ’係顯示Gap{ 100}面上之面粗糙突起部之外形蝥、例的立體圖。 I之外形第 =Y係顯示圖i之發光元件之製造方法的步驟説明圖。 ’係接續圖7之步驟説明圖。圖9，仫技土 1糸接續圖8之步驟説明圖。圖 10，α 係接續圖9之步驟説明圖。圖 11 ’係顯示藉由雷射光束穿孔形成凹部之狀離 21 201010143 意圖。圖 12 9 ’係顯示藉由乾式蝕刻穿孔形成凹部之狀態的意圖。圖係顯示藉由濕式触刻去除凹部内面之變質層之狀態的示意圖。圖14, 的俯視圖。圖15，的俯視圖。圖16，的俯視圖。圖17，意囷及光取圖18，意圖。圖19，例之影像。係顯示於光取出面之凹部形成形態第一變形例係顯示於光取出面之凹部形成形態第二變形例

係顯示於光取出面之凹部形成形態第三變形例係顯示本發明之發光元件第二例之側面截面示出側電極週邊的放大俯視圖。係顯示本發明之發光元件第三例的侧面戴面示係顯示藉由雷射光束所形成之凹部穿孔圖案實圖2〇，係圖

圖21，光取出面侧圖22, 評價的結果 19之放大影像。系對用於本發明之效果確認評價之測試元件從進行攝影之光學顯微鏡影像。係顯示使用圖2丨之測試元件所進行之效果確認【主要元件符號說明】 22 201010143

4 第二導電型包覆層 5 活性層 6 第一導電型包覆層 9 光取出側金屬電極 16 導線連接部 20 GaP光取出層 20p 光取出面 SS 側面部 24 發光層部 W 發光元件晶圓 F 面粗彳造突起部 LP 孔（凹部） LG 溝 100 發光元件

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Claims

201010143 七、申請專利範圍： 1·一種發光元件，其特徵在於：係由一方之主表面形虑右土或有先取出面之化合物半導體的積層體所構成，在形成嗜朵街山 Φ成該先取出面之化合物半導體層，亦即光取出侧化合物半導體居的I 干导媸層的表層部，分散形成有凹部，且在該凹部的内表面進一步分 7刀散形成有藉由異向性蝕刻處理所形成之面粗糙突起部。 2. 如申請專利範圍第丨項之發光元件，其中，該凹部係以複數之孔的形式分散形成為散點狀。 3. 如申請專利範圍第2項之發光元件，其中，該孔係藉由雷射光束所穿孔形成者。吟4.如中請專利範圍第i項之發光元件，其中，該面粗链大起亦为散形成在該光取出面之成為該凹部開口周緣的區域。 5. 如申凊專利範圍第1項之發光元件，其中，在該光取出側化合物半導體層沒有形成該凹部的側面部，亦分散形成有藉由異向性蝕刻處理所形成的該面粗糙突起部。 6. 如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該化合物半導體之積層體，係包含發光層部、與積層於該發光層部且厚度大於該發光層部的電流擴散層，該電流擴散層係構成該光取出側化合物半導體層。 7. 如申請專利範圍第6項之發光元件，其中，該發光層部係形成為具有依序積層第一導電型包覆層、活性層及第二導電型包覆層之雙異質結構者，其中，該第一導電型包 24 201010143 覆層、活性層及第二導電型包覆層，> 別係以組成式 (AlxGai-x)yIni.yP(其中’ ，〇9叫所表示之化合物中，具有與GaAs晶格匹配之組成的化合物所構成；該電流擴散層係形成為厚度ΙΟμηι以上之GaP光取出層。 8. 如中請專利範圍第7項之發光元件，其中，該凹部係以複數之孔的形式分散形成為散點狀’該孔之開口徑在㈣以上、50/m以下，孔深度則在〇 5㈣以上、25㈣以下，

該面粗糙突起部係以平均高度在〇1μιη以上、郎以以下之方式形成在該孔之内面。 9. 一種發光元件之製造方法，其特徵在於：依序實施下列步驟：凹部形成步驟，係將凹部分散形成於為化合物半導體之積層體之光取出面側的主表面；以及異向性蝕刻步驟，係對該凹部之内表面實施異向性蝕刻處理，藉此進一步分散形成面粗糙突起部。 10. 如申請專利範圍第9項之發光元件之製造方法其中，係藉由雷射穿孔來形成該凹部。 11. 如申請專利範圍第9項之發光元件之製造方法其中，係藉由乾式蝕刻來形成該凹部。 12.如申請專利範圍第10項之發光元件之製造方法，其中，形成該凹部後，藉由藉濕式蝕刻將殘留於凹部内面之變質層加以去除，然後對該凹部之内面進行異向性蝕理。 13.如申請專利範圍第9項之發光元件之製造方法其 25 201010143 中，在做為該積層體所形成之發光元件晶圓的該主表面整 ®分散形成該凹部，然後將形成該凹部後之發光元件晶圓加以切割成元件晶片後，再將各個元件晶片浸潰於異向性蝕刻液，來對該凹部之内面進行該異向性蝕刻處理。八、圖式： (如次頁） 26