TW201347226A - 發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Noriyuki Aihara
Noritaka Muraki
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Showa Denko Kk
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Abstract

根據本發明，提供一種保護膜及形成於其上之電極膜以均勻之膜厚而形成且光取出效率高之發光二極體及其製造方法。根據本發明之發光二極體係由具有上面(6a)及側面(6b)之支撐結構部(6)、以及配置於前述支撐結構部(6)上且具有傾斜側面(7a)及頂面(7b)之台面結構部(7)所構成。傾斜側面(7a)係藉由濕式蝕刻而形成。保護膜(8)係具有使化合物半導體層之表面的一部分露出之通電窗(8b)。第一電極膜(9)係接觸從通電窗(8b)露出之化合物半導體層的表面，同時具有光射出孔(9b)。於基板(1)之背面(1A)，在重疊於光射出孔(9b)之範圍內具備第二電極膜(10)。

Description

發光二極體及其製造方法
本發明有關於發光二極體及其製造方法。
本案根據2011年12月5日於日本申請專利之特願2011-265981號主張優先權，其內容援用於此。
已知從元件上面的一部分取出在發光層產生之光的點光源型之發光二極體。於此類型之發光二極體中，已知具有為了將發光層中之通電區域限制於其面內的一部分所用的電流限制結構(例如，專利文獻1)。在具有電流限制結構之發光二極體中，因為發光區域受限定，使光從設置於該區域之正上方的光射出孔射出，故可將在獲得高的光輸出之同時予以射出之光有效取入光學構件等。
點光源型之發光二極體之中，尤其共振腔發光二極體(RCLED：Resonant-Cavity Light Emitting Diode)係一種高效率的發光元件，其以在由兩個鏡子所構成之共振器內產生之駐波的波腹位於配置在共振器內之發光層的方式構成，並藉由將光出射側之鏡子的反射率設定成低於基板側之鏡子的反射率，以在不使雷射振盪之情況下以LED模式動作(專利文獻2、3)。共振腔發光二極體相較於通常之發光二極體，依共振器構造之效果，因為具有發光譜線寬度窄、出射光之指向性高、藉由自然放出之載子壽命短而可高速響應等之特徵，故適用於感測器等。
於共振腔發光二極體中，已知一種構造，其係為了於平行基板之方向將發光區域窄化而具備如下之層：將上鏡層及活性層等作成支柱構造，並於該支柱構造之頂面的光取出面具有光出射用之開口(例如專利文獻4)。
第12圖圖示一種共振腔發光二極體，其係於基板131上依序具備下鏡層132、活性層133、上鏡層134以及接觸層135，並將活性層133、上鏡層134以及接觸層135作成支柱構造137，將支柱構造137及其周圍以保護膜138披覆，於該保護膜138上形成電極膜139，於支柱構造137之頂面137a(光取出面)在電極膜139上形成光出射用之開口139a。符號140為背面電極。
如第12圖所示之支柱構造的電流限制結構亦可適用於非共振腔的點光源型之發光二極體。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-31842號公報
[專利文獻2]日本特開2002-76433號公報
[專利文獻3]日本特開2007-299949號公報
[專利文獻4]日本特開平9-283862號公報
形成上述支柱構造時，因為藉由各向異性之乾式蝕刻實施以活性層等作成膜後之支柱構造以外的部分之除去，所以如第12圖所示，支柱構造137之側面137b將以相對於基板131垂直或陡斜的方式形成。於支柱構造之側面 雖然通常在藉由蒸鍍法或濺鍍法而形成保護膜之後，藉由蒸鍍法而形成電極用金屬(例如Au)膜，但在此垂直或陡斜之側面以一樣的膜厚形成保護膜或電極用金屬膜並非容易，存在容易成為不連續之膜的問題。保護膜成為不連續的膜之情況(第12圖中之符號A)，電極用金屬膜進入該不連續部分而接觸活性層等而成為漏電流之原因。此外，電極用金屬膜成為不連續的膜之情況(第12圖中之符號B)係成為通電不良之原因。
此外，在第12圖所示之發光二極體方面，因為支持支柱構造的構造之側面132a露出，故存在側面接觸大氣或大氣中之水分而劣質化之問題。尤其，下鏡層132是Al之組成為高的半導體層之情況，側面會氧化而特性會降低。
此外，若以乾式蝕刻進行支柱構造以外之部分的除去，則高價之裝置成為必要，亦會有耗費長的蝕刻時間之問題。
再者，在如第12圖所示之在支柱構造之頂面具有光射出孔的點光源型之發光二極體方面，因為電流流過支柱構造內之發光層全體，發光層之中在光射出孔之正下方以外的部分所發出之光的量多，在光射出孔之正下方以外的部分所發出之光射出至發光二極體的外部之可能性比光射出孔之正下方所發出之光低，故光取出效率之提升受到阻礙。
本發明係鑑於上述情事而創作，目的在於提供：一種發光二極體，其係保護膜及形成於其上之電極膜以均 勻之膜厚而形成，同時光取出效率高；以及一種發光二極體之製造方法，其係能以減低漏電流或通電不良而提升產率且成本比以往低之方式製造。
本發明另一目的在於提供一種發光二極體及其製造方法，該發光二極體係擔保穩定、高亮度之發光，同時防止側面之劣質化，並企圖於高可靠度及長壽命化。
本發明提供以下手段。
(1)一種發光二極體，其係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該發光二極體之特徵在於：由支撐結構部及台面結構部所構成，該支撐結構部具有上面及側面，該台面結構部配置於前述支撐結構部上，並具有傾斜側面及頂面，前述台面結構部包含至少前述活性層之一部分，前述傾斜側面係藉濕式蝕刻而形成，並以水平方向之截面積朝向前述頂面不斷變小之方式形成，前述支撐結構部及前述台面結構部分別至少一部分由保護膜及第一電極膜依序披覆，前述保護膜披覆前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，同時具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出，前述第一電極膜係一連續膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，同時至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面 上具有光射出孔的方式而形成，在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與前述光射出孔重疊之範圍內具備第二電極膜。
(2)一種發光二極體，其係於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該發光二極體之特徵在於：由支撐結構部及台面結構部所構成，該支撐結構部具有上面及側面，該台面結構部配置於前述支撐結構部上，並具有傾斜側面及頂面，前述支撐結構部包含至少前述活性層之一部分，其側面係藉濕式蝕刻而形成，並包含從前述上面朝向前述基板側延伸到至少越過前述反射層之位置的傾斜部，且以包含前述傾斜部之水平方向之截面積朝前述上面不斷變小的方式形成，前述台面結構部包含至少前述活性層之一部分，前述傾斜側面係藉濕式蝕刻而形成，並以水平方向之截面積朝向前述頂面不斷變小之方式形成，前述支撐結構部及前述台面結構部分別至少一部分由保護膜及第一電極膜依序披覆，前述保護膜披覆前述上面之至少一部分、前述側面之中至少傾斜部、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，同時具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出，前述第一電極膜係一連續膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，同時至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的 方式而形成，在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與前述光射出孔重疊之範圍內具備第二電極膜。
(3)如第(1)或(2)項之發光二極體，其中前述反射層為DBR反射層。
(4)如第(3)項之發光二極體，其中在與前述活性層之基板相反之側具備上部DBR反射層。
(5)如第(1)至(4)項中任一項之發光二極體，其中前述傾斜部由兩個以上之傾斜部分所構成，各傾斜部分所包含的水平方向之截面積係分別朝前述上面而不斷變小，靠近前述上面之傾斜部分所包含的水平方向之截面積小於遠離前述上面之傾斜部分所包含的水平方向之截面積。
(6)如第(1)至(5)項中任一項之發光二極體，其中在前述第一電極膜及/或前述保護膜上具備防漏光膜。
(7)如第(1)至(6)項中任一項之發光二極體，其中前述化合物半導體層具有接觸前述電極膜之接觸層。
(8)如第(1)至(7)項中任一項之發光二極體，其中前述台面結構部包含前述活性層之全部與前述反射層的一部分或全部。
(9)如第(1)至(8)項中任一項之發光二極體，其中前述台面結構部係俯視下矩形。
(10)如第(9)項之發光二極體，其中前述台面結構部之各傾斜側面係相對於前述基板之定向平面作偏移而形成。
(11)如第(1)至(10)項中任一項之發光二極體，其中 前述台面結構部之高度為3~7μm，俯視下前述傾斜側面之寬度為0.5~7μm。
(12)如第(1)至(11)項中任一項之發光二極體，其中前述光出射孔係俯視下圓形或橢圓。
(13)如第(12)項之發光二極體，其中前述光出射孔之孔徑為50~150μm。
(14)如第(1)至(13)項中任一項之發光二極體，其中在前述第一電極膜之前述上面上的部分具有接合線。
(15)如第(1)至(14)項中任一項之發光二極體，其中前述活性層所包含之發光層由多重量子井所構成。
(16)如第(1)至(15)項中任一項之發光二極體，其中前述活性層所包含之發光層由((AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)、(AlX2Ga1-X2)As(0≦X2≦1)、(InX3Ga1-X3)As(0≦X3≦1))中之任一者所構成。
(17)一種發光二極體之製造方法，該發光二極體係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該製造方法之特徵在於具有以下步驟：於基板上，形成包含反射層與活性層之化合物半導體層；在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與預定形成之前述光射出孔重疊之範圍內形成第二電極膜；對前述化合物半導體層作濕式蝕刻而形成以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小之方式所形成之台面結構部、以及配置於前述台面結構部之周圍的上面；形成一保護膜，其至少披覆前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構 部之前述頂面的周邊區域，同時具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出；以及形成是連續膜的第一電極膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，同時至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成。
(18)一種發光二極體之製造方法，該發光二極體係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該製造方法之特徵在於具有以下步驟：於基板上，形成包含反射層與活性層之化合物半導體層；在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與預定形成之前述光射出孔重疊之範圍內形成第二電極膜；對前述化合物半導體層作濕式蝕刻而形成以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小之方式所形成之台面結構部、以及配置於前述台面結構部之周圍的上面；形成一保護膜，其至少披覆前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，同時具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出；以及形成是連續膜的第一電極膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，同時至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成。
(19)如第(17)或(18)項之發光二極體之製造方法，其中使用從磷酸/過氧化氫水混合液、氨/過氧化氫水混合液、溴甲醇混合液、碘化鉀/氨之群中所選出之至少一種以上而進行前述第一及第二濕式蝕刻。
根據本發明之一個態樣之發光二極體，其係於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，同時保護膜具有一通電窗，其配置於周邊區域之內側且光射出孔之周圍，並使化合物半導體層之表面的一部分露出，第一電極膜係一連續膜，其直接接觸從通電窗所露出之化合物半導體層的表面，同時至少披覆形成於上面上之保護膜的一部分，並以台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成，在與基板之反射層相反之側，於俯視下與光射出孔重疊之範圍內具備第二電極膜，而因為採用此構成，由於電流集中於第一電極膜之中埋住通電窗之部分及在與光射出孔重疊之範圍內所形成的第二電極膜之間，故活性層之中在光射出孔之正下方的部分所發出之光的量變成多於在其正下方以外的部分所發出之光的量，朝向光射出孔之光的比率結果變高，實現光取出效率之提升。
根據本發明之一個態樣之發光二極體，因為採用由支撐結構部及台面結構部所構成之構成，而該支撐結構部具有上面及側面，該台面結構部配置於前述支撐結構部上，並具有傾斜側面及頂面，故可將獲得高的光輸出之同時予以射出之光有效率地取入光學構件等。
根據本發明之一個態樣之發光二極體，因為採用台面結構部之傾斜側面係藉濕式蝕刻而形成並以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小之方式形成的構成，故由於比垂直側面之情況容易於側面形成保護膜及其上之電極膜，而能以均勻之膜厚形成連續之膜。結果，無不連續的膜為起因之漏電流或通電不良，擔保穩定的高亮度之發光。相關效果係只要具備具有藉濕式蝕刻而形成之傾斜側面的台面結構部即會奏效之效果，為即使不使用發光二極體之內部的積層構造或基板之構成仍能獲得之效果。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，支撐結構部包含至少反射層的一部分，其側面係藉濕式蝕刻而形成，並包含從上面朝向基板側延伸到至少越過反射層之位置的傾斜部，且以包含前述傾斜部之水平方向之截面積朝上面不斷變小的方式形成，而於此構成中，保護膜因為採用披覆上面之至少一部分、側面之中至少傾斜部、傾斜側面、以及頂面的周邊區域之構成，故支撐結構部之反射層之側面以保護膜所披覆，防止反射層之側面與大氣或水分接觸而劣質化，實現高可靠度及長壽命化。相關效果只要具備具有藉濕式蝕刻而形成之傾斜側面的台面結構部即可奏效之效果，為即使不使用發光二極體之內部的積層構造或基板之構成仍能獲得之效果。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，因為反射層採用是DBR反射層之構成，故發光譜線寬度為窄之發光成為可能。此外，因為進一步採用在與活性層之基板相 反之側具備上部DBR反射層之構成，故發光譜線寬度可變窄，出射光之指向性變高，高速響應變成可能。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，傾斜部由兩個以上之傾斜部分構成，各傾斜部分所包含的水平方向之截面積係分別朝上面而不斷變小，越靠近上面之傾斜部分所包含的水平方向之截面積越小，藉由採用此構成，由於比垂直側面之情況容易於側面形成保護膜及其上之電極膜，而能以均勻之膜厚形成連續之膜。結果，無不連續的膜為起因之漏電流或通電不良，擔保穩定的高亮度之發光。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，因為採用於第一電極膜及/或保護膜上具備防漏光膜之構成，故可防止活性層所發出之光透過第一電極膜及/或保護膜而漏出至元件外。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，因為採用化合物半導體層具有接觸第一電極膜之接觸層之構成，所以可降低歐姆電極之接觸電阻而使得低電壓驅動成為可能。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，因為台面結構部採用包含活性層之全部與反射層的一部分或全部之構成，故發光變成全部在台面結構部內產生，光取出效率會提升。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，因為台面結構部採用俯視下矩形之構成，故製造時之濕式蝕刻中的各向異性之影響使得台地形狀之變化因蝕刻深度而受抑 制，而因為台地部面積之控制容易，故獲得高精度之尺寸形狀。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用台面結構部之各傾斜側面相對於基板之定向平面偏移而形成之構成，因為對於構成矩形台面結構部之4邊，藉由基板方位之各向異性的影響緩和，故可獲得均等之台地形狀、坡度。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用台面結構部之高度為3~7μm且俯視下傾斜側面之寬度為0.5~7μm的構成，為了與垂直側面之情況相比在側面容易形成保護膜及其上之電極膜而以均勻之膜厚形成連續之膜。結果，無不連續的膜為起因之漏電流或通電不良，擔保了穩定的高亮度之發光。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用光射出孔在俯視下為圓形或橢圓之構成，與具有矩形等之角的構造相比可容易形成均勻之接觸區域，抑制角部之電流集中等的發生。此外，適於受光側之光纖等之耦合。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用光射出孔之孔徑為50~150μm之構成，未滿50μm之情況下台面結構部之電流密度提高，以低電流輸出飽和，另一方面因為若超越150μm則往台面結構部全體之電流擴散為困難，故迴避了輸出會飽和之問題。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用第一電極膜之上面上的部分具有接合線之構成，因為施有 足夠的負載(及超音波)之第一電極膜之上面未作接合線，故實現了接合強度強的接合線。
根據本發明之其他態樣之發光二極體，藉由採用活性層所包含之發光層由多重量子井所構成之構成，並藉由充分之注入載體封入阱層內，阱層內之載體密度提高，使得輻射複合可能性增大，響應速度高。
根據本發明之一個態樣之發光二極體之製造方法，是具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層、從光射出孔將光射出至外部的發光二極體之製造方法，因為採用具有在基板上形成包含反射層與活性層之化合物半導體層之步驟、在與基板之反射層相反之側與俯視下預定形成之前述光射出孔重疊之範圍內形成第二電極膜之步驟的構成，藉由電流集中於第一電極膜之中埋住通電窗之部分與貫通電極之間，活性層之中光射出孔之正下方的部分所發出之光的量多於該正下方以外的部分所發出之光的量，使得朝向光射出孔之光的比率提高，可製造光取出效率提升之發光二極體。
根據本發明之一個態樣之發光二極體之製造方法，因為採用具有對化合物半導體層作濕式蝕刻而形成以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小的方式所形成之台面結構部與配置於前述台面結構部之周圍的上面之步驟、以具有配置於台面結構部之周邊區域之內側且光射出孔之周圍而使化合物半導體層之表面的一部分露出的通電窗的方式形成保護膜之步驟、形成是直接接觸從通電窗所露出之化合物半導體層的表面且至少披覆形成於上面 上之保護膜的一部分並在台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式所形成之連續膜的第一電極膜之步驟，故具有高的光輸出且使光學構件等效率佳地取入予以射出之光且為了比起垂直側面之情況容易於傾斜斜面形成保護膜及其上之電極膜而以均勻之膜厚形成連續之膜。結果，可製作無不連續的膜為起因之漏電流或通電不良、擔保穩定的高亮度之發光之發光二極體。雖若藉由以往的各向異性之乾式蝕刻形成支柱構造則側面會形成為垂直，但藉由採取濕式蝕刻形成台面結構部，可將側面形成為緩斜之側面。此外，藉由採用濕式蝕刻形成台面結構部，與以往之藉由乾式蝕刻形成支柱構造之情況相比，可縮短形成時間。
根據本發明之其他態樣之發光二極體之製造方法，因為採用具有沿著個片化用切斷線而進行第二濕式蝕刻來形成支撐結構部之側面之傾斜部的步驟、及形成披覆傾斜部的保護膜之步驟的構成，可製造防止了側面與大氣或水分接觸而劣質化的情況的發光二極體。
[實施發明之形態]
以下，針對適用本發明之發光二極體及其製造方法，使用圖式說明其構成。此外，以下說明所使用之圖面有為了使特徵易於了解而方便起見將作為特徵之部分放大而顯示之情況，各構成要素之尺寸比等不完全與實際相同。此外，以下所例示之材料、尺寸等為一例，本發明並不限定於該等，在不變更其要旨之範圍下可作適當 變更而實施。例如，一實施形態所示之構成亦可適用於其他實施形態。
此外，在無損本發明之效果之範圍下亦可具備以下未記載之層。
[發光二極體(第一實施形態)]
第1圖係作為適用本發明之第一實施形態之發光二極體的一例的共振腔發光二極體的剖面模式圖。第2圖係形成於包含第1圖所示之發光二極體之晶圓上的發光二極體之斜視圖。
第1圖所示之發光二極體100具備於基板1上依序包含反射層2與活性層3之化合物半導體層，並從光射出孔9b將光射出至外部，由具有上面6a及側面6b之支撐結構部6、以及配置於前述支撐結構部6上且具有傾斜側面7a及頂面7b之台面結構部7所構成，且台面結構部7至少包含活性層3的一部分，傾斜側面7a藉濕式蝕刻而形成，同時以朝向頂面7b水平方向之截面積不斷變小的方式形成，支撐結構部6及台面結構部7係分別至少一部分由保護膜8、第一電極膜9依序披覆，保護膜8披覆上面6a之至少一部分、台面結構部7之傾斜側面7a、以及台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba，同時配置於俯視下周邊區域7ba之內側且光射出孔9b之周圍，並具有露出化合物半導體層(接觸層5)的表面的一部分之通電窗8b，第一電極膜9直接接觸從通電窗8b所露出之化合物半導體層(接觸層5)的表面，同時至少披覆形成於上面6a上之保護膜8的一部分，並在與基板1之反射層2相反之側，於俯視下與光 射出孔9b重疊之範圍內具備第二電極膜10，即在台面結構部7之頂面7b上以具有光射出孔9b的方式所形成之連續膜。
此外，在本實施形態中，反射層2係DBR反射層(下部DBR反射層)，在與活性層3之基板1相反之側具備上部DBR反射層4，化合物半導體層係具有接觸於第一電極膜9之接觸層5。
此外，台面結構部7係俯視下矩形，第一電極膜9之光射出孔9b係俯視下圓形。其中，台面結構部7之俯視不限定為矩形，且光射出孔9b之俯視亦不限定為圓形。
在台面結構部7之第一電極膜上，具備為了防止來自側面之光的洩漏而使用的防漏光膜16。
本發明之發光二極體係如第2圖所示，可藉由於晶圓狀之基板上製作多數個之發光二極體100之後，依各發光二極體沿著切割道(切斷預定線)21(虛線22係切割道21之長邊方向的中心線)切斷而製造。亦即，可藉由沿著虛線22而於切割道21的部分接觸雷射或刀片等，以依各發光二極體作切斷。
台面結構部7係相對於支撐結構部6之上面6a突出於上方之構造，具有傾斜側面7a與頂面7b。第1圖所示之例之情況，傾斜側面7a係由活性層3之全層、上部DBR反射層4及接觸層5之傾斜剖面所構成，並在傾斜側面7a上，依序設有保護膜8、第一電極膜(表面電極層)9、及防漏光膜16。頂面7b係由接觸層5的表面構成，於頂面7b之上，設有保護膜8(符號8ba及符號8d的部分)及第一電極膜 9(符號9ba、9bb及9d的部分)。
此外，本發明之台面結構部7之內部包含接觸層5、上部DBR反射層4、及活性層3之至少一部分。
第1圖所示之例之情況，台面結構部7之內部係包含接觸層5、上部DBR反射層4、及活性層3之全層。於台面結構部7之內部，雖可包含活性層3的僅一部分，但較佳為活性層3之全層包含於台面結構部7之內部。原因在於藉此活性層3所發出之光全部在台面結構部內產生，光取出效率提升。此外，在台面結構部7之內部亦可包含下部DBR反射層2的一部分。
此外，台面結構部7係其傾斜側面7a藉濕式蝕刻而形成，同時以水平方向之截面積從基板1側朝向頂面不斷變小的方式形成。因為傾斜側面7a係藉由濕式蝕刻而形成，故下方形成為凸狀。較佳為台面結構部7之高度h係3~7μm，俯視下傾斜側面7a之寬度w為0.5~7μm。此外，更佳為高度h係5~7μm，寬度w係3~7μm，再更佳為寬度w係4~6μm。此情況下，因為台面結構部7之側面非垂直或陡斜而是緩斜，故將保護膜或電極用金屬膜形成為一樣的膜厚變容易，不會有成為不連續的膜之虞，因而無不連續的膜為起因之漏電流或通電不良，可擔保穩定的高亮度之發光。
此外，若進行濕式蝕刻直到高度超過7μm，則因為傾斜側面容易成為懸伸狀(倒推拔狀)，故不佳。懸伸狀(倒推拔狀)的情況，變得更不易將保護膜或電極膜在無不連續部分下形成為均勻之膜厚。
此外，於本說明書中，高度h係指從隔著上面6a上之保護膜而形成之電極膜9(符號9c的部分)的表面至披覆保護膜8之符號8ba的部分之電極膜9(符號9ba的部分)的表面為止的垂直方向之距離(參照第1圖)。此外，寬度w係指從披覆保護膜8之符號8ba的部分之電極膜9(符號9ba的部分)的邊緣至連接該邊緣之傾斜側面之電極膜9(符號9a的部分)的最下之邊緣的水平方向之距離(參照第1圖)。
第3圖係台面結構部7附近之剖面的電子顯微鏡照片。
第3圖所示之例的層構成係接觸層由Al0.3Ga0.7As所構成，層厚為3μm之點以外，為與後述之實施例同樣的構成。
本發明之台面結構部因為藉濕式蝕刻而形成，故形成為從其頂面側越往基板側(圖中越往下方)，台面結構部之水平截面積(或者寬度或直徑)之增大率越大。依此形狀可判別台面結構部非藉乾式蝕刻而形成，而是藉濕式蝕刻而形成。
第3圖所示之例中，高度h係7μm，寬度w係3.5~4.5μm。
台面結構部7係較佳為俯視下矩形。原因在於製造時之濕式蝕刻中之各向異性的影響會使得台地形狀之變化因蝕刻深度受抑制，容易控制台面結構部之各面的面積之控制，而可獲得高精度之尺寸形狀。
發光二極體中之台面結構部7的位置係如第1圖及第 2圖，為了元件之小型化，較佳為偏向發光二極體之長軸方向的一側。原因在於支撐結構部6之上面6a因為需要安裝接合線(未圖示)所需之面積，故就窄化而言存在界限，而藉由將台面結構部7另外靠向一側，可將支撐結構部6之上面6a的範圍最小化，可實現元件之小型化。
支撐結構部6具備上面6a與側面6b。支撐結構部6之上面6a係配置於台面結構部7之周圍的部分。本發明而言，因為在位於可施加足夠的負載(及超音波)之第一電極膜之上面的部分進行接合線，故可實現接合強度強的接合線。
支撐結構部6之上面6a之上係、依序形成保護膜8、第一電極膜(表面電極層)9，第一電極膜9之上安裝有接合線(未圖示)。配置於上面6a的保護膜8之正下方的材料係、依台面結構部7之內部的構成而定。第1圖所示之例之情況，台面結構部7之內部因為包含接觸層5、上部DBR反射層4、及活性層3之全層，是活性層3之正下方的層之下部DBR反射層的最上面配置於支撐結構部6之上面6a的保護膜8之正下方，故配置於上面6a的保護膜8之正下方之材料係下部DBR反射層之最上面的材料。
在基板1之背面1A係於俯視下與光射出孔9b重疊的範圍內具備第二電極膜(背面電極)10。
因為電流集中於第一電極膜之中埋住通電窗8b之部分(「接觸部分9bb」)與在俯視下與配置於通電窗8b之內側的光射出孔9b重疊之範圍內所形成的第二電極膜10之間，使得活性層3之中光射出孔9b之正下方的部分所發出 之光的量多於該正下方以外的部分所發出之光的量，因而朝向光射出孔之光的比率提高，光取出效率提升。
第二電極膜10之形狀無特別限制，作為其材料可使用周知的電極材料，可使用例如Au、AuBe合金、AuGe合金。
保護膜8係由披覆台面結構部7之傾斜側面7a的部分8a、披覆支撐結構部6之上面6a之至少一部分的部分8c(包含夾著台面結構部7而披覆相反側之上面的部分8cc)、披覆台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba的部分8ba、以及披覆前述頂面7b之中央部分的部分8d所構成，並在俯視下周邊區域7ba之內側具有露出接觸層5的表面的一部分之通電窗8b。
本實施形態之通電窗8b係露出台面結構部7之頂面7b中接觸層5的表面之中的位於周邊區域7ba之下的部分8ba、及位於披覆中央部分的部分8d之下的部分之間之孔徑不同的兩個同心圓間之區域。
通電窗8b之形狀無限制。可以不是環狀，亦可由不連續而離散之複數個區域所構成。
保護膜8之第一功能係為了將發光發生之區域及取出光之範圍窄化，而將保護膜8配置於表面電極層9之下層，以於表面電極層9之中，接觸化合物半導體層20而將與化合物半導體層20之間的電流之流入或流出之區域限制於頂面7b之通電窗8b的部分。亦即，雖然在形成保護膜8之後，於包含保護膜8之全面形成表面電極層，然後將表面電極層圖案化，但形成有保護膜8之部分即使不除 去表面電極層，電流亦不會流動於與第二電極膜(背面電極)10之間。在打算使與第二電極膜(背面電極)10之間的電流流動之處形成保護膜8之通電窗8b。
因此，若要具有第一功能，只要為在台面結構部7之頂面7b的一部分形成通電窗8b之構成，則通電窗8b之形狀或位置並不限定為如第1圖之形狀或位置。
保護膜8之第二功能與第一功能為必須的功能之情況相反，並非為必須的功能。第1圖所示之保護膜8之情況，第二功能係配置於俯視下表面電極層9之光射出孔9b內的接觸層5的表面而可隔著保護膜8取出光，且保護取出光之接觸層5的表面。
此外，後述之第二實施形態而言，在光射出孔之下不具有保護膜，不隔著保護膜而直接從光射出孔9b將光取出之構成，並不具有第二功能。
作為保護膜8之材料雖可使用周知者作為絕緣層，但基於容易形成穩定之絕緣膜來考量，較佳為矽氧化膜。
此外，在本實施形態中，因為隔著此保護膜8(8d)來取出光，故保護膜8需要具有透光性。
此外，保護膜8之膜厚較佳為0.3~1μm，更佳為0.5~0.8μm。原因在於未滿0.3μm之情況絕緣不足，超過1μm之情況形成過於耗費時間。此外，保護膜8之膜厚係在如支撐結構部6之上面6a或頂面7b之平坦部分的膜厚。
第一電極膜(表面電極層)9係由披覆保護膜8之中披覆傾斜側面7a的部分8a之部分9a、披覆保護膜8之中披覆上面6a之至少一部分的部分8c之部分9c、披覆保護膜8之 中披覆台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba的部分8ba之部分9ba、埋住保護膜8之通電窗8b的部分9bb(以下酌情稱作「接觸部分」)、以及披覆台面結構部7之頂面7b中保護膜8之中披覆頂面7b之中央部分之部分8d的外周邊部之部分9d所構成。
第一電極膜(表面電極層)9之第一功能係使電流在與第二電極膜(背面電極)10之間流動，第二功能係限制發出之光所射出之範圍。第1圖所示之例之情況，第一功能係由接觸部分9bb擔負，第二功能係由將披覆中央部分之部分8d的外周邊部披覆之部分9d擔負。
就第二功能而言，亦可為使用非透光性的保護膜而使該保護膜擔負之構成。
第一電極膜9可披覆支撐結構部6之上面6a的保護膜8全體，亦可披覆其一部分，但若要適當安裝接合線，較佳為披覆盡可能廣的範圍。基於降低成本的觀點而言，較佳為如第2圖所示，依各發光二極體切斷時之切割道21上不披覆第一電極膜。
第一電極膜9因為於台面結構部7之頂面7b中僅以接觸部分9bb接觸接觸層5，故第一電極膜9與第二電極膜(背面電極)10係電流僅在接觸部9bb與第二電極膜(背面電極)10之間流動。為此，因為電流在發光層13中集中於俯視下與光射出孔9b重疊之範圍，發光集中於該範圍，故可有效將光取出。
作為第一電極膜9之材料雖可只用周知之電極材料，但基於獲得良好之歐姆接觸作考量，最佳為AuBe/Au。
此外，第一電極膜9之膜厚較佳為0.5~2.0μm，更佳為1.2~1.8μm。因為若未滿0.5μm，則難以獲得均勻且良好之歐姆接觸，造成接合時之強度、厚度不足，而若超過2.0μm，則成本過高。此外，第一電極膜9之膜厚係在如支撐結構部6之上面6a或頂面7b之平坦部分的膜厚。
如第1圖所示，亦可具備一防漏光膜16，期防止活性層所發出之光從台面結構部7之側面漏出至元件外。
作為防漏光膜16之材料可使用周知之反射材料。亦可與第一電極膜9相同為AuBe/Au。
本實施形態係在光射出孔9b之下形成有保護膜8d(8)且在台面結構部7之頂面隔著保護膜8d(8)而從光射出孔9b將光取出之構成。
光射出孔9b之形狀較佳為俯視下圓形或橢圓。相較於矩形等之有角之構造，可容易形成均勻之接觸區域，並可抑制發生電流集中在角部。此外，適於與受光側之光纖等之結合。
光射出孔9b之孔徑較佳為50~150μm。原因在於未滿50μm之情況一方面在射出部之電流密度會提高，在低電流下輸出恐飽和，另一方面超過150μm之情況往射出部全體之電流擴散困難，與注入電流對應之發光效率降低。
作為基板1，可使用例如GaAs基板。
使用GaAs基板之情況可使用以周知之製法所製作之市售品的單結晶基板。GaAs基板之予以磊晶成長之表面較佳為平滑。從品質之穩定性面來看，GaAs基板的表 面之面方位從容易磊晶成長、量產之(100)面及(100)傾斜±20°以內之基板為佳。再者，GaAs基板之面方位的範圍較佳為從(100)方向朝(0-1-1)方向傾斜15°±5°。
為了使下部DBR反射層2、活性層3及上部DBR反射層4之結晶性優良化，GaAs基板之錯位密度較佳為低。具體而言，例如10,000個cm-2以下，較佳為1,000個cm-2以下。
GaAs基板可為n型亦可為p型。GaAs基板之載子濃度可從所期望之電導率與元件構造作適當選擇。例如GaAs基板為摻雜Si之n型的情況，較佳為載子濃度在1×1017~5×1018cm-3的範圍。相對於此，GaAs基板為摻雜Zn之p型之情況，較佳為載子濃度在2×1018~5×1019cm-3的範圍。
GaAs基板之厚度依基板之尺寸而有適當的範圍。若GaAs基板之厚度比適當範圍薄，則在化合物半導體層之製程中恐破裂。另一方面，若GaAs基板之厚度比適當之範圍還厚，則材料成本會增加。為此，GaAs基板之基板尺寸為大之情況，例如直徑75mm之情況，為了防止處理時之破裂，較佳為250~500μm之厚度。同樣地，直徑50mm之情況，較佳為200~400μm之厚度，直徑100mm之情況，較佳為350~600μm之厚度。
如此般，藉由依GaAs基板之基板尺寸將基板之厚度變厚，可減低活性層3為起因之化合物半導體層的翹曲。藉此，為了使磊晶成長中之溫度分布均勻，可縮小活性層3之面內的波長分布。此外，GaAs基板之形狀不特別限定為圓形，為矩形等亦沒有問題。
反射層(下部DBR反射層2)及化合物半導體層(活性層3、上部DBR反射層4、接觸層5)之構造係可適當增加周知之機能層。可設置使例如元件驅動電流平面地擴散於發光部之全面所用的電流擴散層、相反地限制元件驅動電流之流通的區域所用之電流阻止層或電流狭窄層等周知之層構造。
形成於基板1上之反射層(下部DBR反射層)及化合物半導體層係依續積層下部DBR反射層2、活性層3及上部DBR反射層4而構成。
DBR(Distributed Bragg Reflector)層係由交互積層λ/(4n)之膜厚(λ：應反射光之真空中的波長，n：層材料之折射率)、折射率相異之兩種類的層之多層膜所構成。反射率係在兩種類之折射率的差為大時，以比較少之層數的多層膜獲得高反射率。特徵在於並非如通常之反射膜般以某面反射，而是多層膜之全體基於光之干涉現象發生反射。
DBR反射層之材料較佳為相對於發光波長是透明，此外較佳為以成為構成DBR反射層的兩種類之材料的折射率之差為大之組合的方式作選擇。
下部DBR反射層2較佳為折射率不同之兩種類的層交互積層10~50而形成。未滿10對之情況因為反射率過低而無助於輸出之增大，而作成超越50對時，進一步之反射率的增大為小。
構成下部DBR反射層2之折射率的不同之兩種類的層係從組成不同之兩種類的(AlXhGa1-Xh)Y3In1-Y3P(0< Xh≦1、Y3=0.5)、(AlX1Ga1-X1)Y3In1-Y3P(0≦X1<1、Y3=0.5)之對、兩者之Al的組成差△X=xh-x1大於或等於0.5之組合、GaInP與AlInP之組合、或組成不同之兩種類的Alx1Ga1-x1As(0.1≦x1≦1)、AlxhGa1-xhAs(0.1≦xh≦1)對、兩者之組成差△X=xh-x1大於或等於0.5之組合中之任一者作選擇因為可獲得效率佳高反射率故較佳。
組成不同之AlGaInP的組合因為不含容易發生結晶缺陷之As，故較佳，GaInP與AlInP因為在其中可取得最大之折射率差，可減少反射層之數量，組成之切換亦單純，故較佳。此外，AlGaAs具有容易取得大折射率差之優點。
上部DBR反射層4亦可使用與下部DBR反射層2同樣的層構造，但因為需要透過上部DBR反射層4使光射出，故以反射率低於下部DBR反射層2之方式構成。具體而言，由與下部DBR反射層2相同材料所構成之情況，較佳為以層數少於下部DBR反射層2之方式交互積層3~10對之折射率相異的兩種類之層。2對以下的情況，反射率過低，無助於輸出之增大，11對以上的情況，透過上部DBR反射層4之光量過於降低。
本發明之發光二極體係藉由採取以低反射率之上部DBR反射層4與高反射率之下部DBR反射層2夾住活性層3、活性層3所發出之光在上部DBR反射層4與下部DBR反射層2之間共振、駐波的波腹位於發光層之構成，以在不予以雷射震盪之情況下，指向性高於以往之發光二極體，且高效率。
如第4圖所示，活性層3係依續積層下敷層11、下導層12、發光層13、上導層14、上敷層15而構成。亦即，活性層3係為了將導致放射複合之載體(載體；carrier)及發光「封入」發光層13而採取包含在發光層13之下側及上側相持而配置之下敷層11、下導層12、及上導層14、上敷層15之所謂的雙異質(英縮寫：DH)構造的情況在取得高強度之發光上較佳。
如第4圖所示，為了控制發光二極體(LED)之發光波長，發光層13可構成量子阱構造。亦即，發光層13可作成於兩端具有阻隔層(亦稱作障壁層)18之阱層17與阻隔層18之多層構造(積層構造)。
發光層13之層厚較佳為0.02~2μm的範圍。發光層13之傳導型不特別限定，可選擇未摻雜、p型及n型任一者。要提高發光效率，較佳為作成結晶性良好之未摻雜或未滿3×1017cm-3之載子濃度。
作為阱層17之材料可使用周知之阱層材料。可使用例如AlGaAs、InGaAs、AlGaInP。
阱層17之層厚較佳為3~30nm的範圍。更佳為3~10nm的範圍。
作為阻隔層18之材料，較佳為選擇對於阱層17之材料合適之材料。為了防止在阻隔層18之吸收而提高發光效率，較佳為作成帶隙大於阱層17之組成。
使用例如AlGaAs或InGaAs作為阱層17之材料的情況，作為阻隔層18之材料較佳為AlGaAs或AlGaInP。使用AlGaInP作為阻隔層18之材料的情況，因為不含容易作 成缺陷之As，故結晶性高，有助於高輸出。
使用(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)作為阱層17之材料的情況，作為阻隔層18之材料可使用Al組成更高(AlX4Ga1-X4)Y1In1-Y1P(0≦X4≦1，0<Y1≦1，X1<X4)或帶隙能量大於阱層(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)之AlGaAs。
阻隔層18之層厚較佳為等於阱層17之層厚或比阱層17之層厚還厚。藉由在產生隧道效應之層厚範圍下作成足夠厚度，可抑制隧道效應造成之往阱層間之擴大，增大載體之封閉效果，電子與電洞之輻射複合可能性增大，可謀求發光輸出之提升。
在阱層17與阻隔層18之多層構造中，阱層17與阻隔層18交互積層之對的數量不特別限定，但較佳為2對以上40對以下。亦即，發光層13較佳為阱層17包含2~40層含。於此，發光層13之發光效率適當的範圍，較佳為阱層17是5層以上。另一方面，阱層17及阻隔層18因為載子濃度為低，故若作成多對，則順向電壓(VF)恐增大。為此，較佳為40對以下，更佳為20對以下。
下導層12及上導層14係如第4圖般分別設於發光層13之下面及上面。具體而言，發光層13之下面設有下導層12，發光層13之上面設有上導層14。
作為下導層12及上導層14之材料，可使用周知之化合物半導體材料，較佳為選擇對於發光層13之材料合適之材料。可使用例如AlGaAs、AlGaInP。
使用AlGaAs或InGaAs作為例如阱層17之材料，使用 AlGaAs或AlGaInP作為阻隔層18之材料的情況，作為下導層12及上導層14之材料較佳為AlGaAs或AlGaInP。使用AlGaInP作為下導層12及上導層14之材料之情況，因為不含容易作出缺陷之As，故結晶性高，有助於高輸出。
使用(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)作為阱層17之材料的情況，作為上導層14之材料，可使用Al組成更高(AlX4Ga1-X4)Y1In1-Y1P(0≦X4≦1，0<Y1≦1，X1<X4)或帶隙能量比阱層(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)大之AlGaAs。
下導層12及上導層14分別係為了減低下敷層11及上敷層15與發光層13之缺陷的傳播而設置。為此，下導層12及上導層14之層厚較佳為10nm以上，更佳為20nm~100nm。
下導層12及上導層14之傳導型未特別限定，可選擇未摻雜、p型及n型任一者。若要提高發光效率，則較佳為作成結晶性良好之未摻雜或未滿3×1017cm-3之載子濃度。
下敷層11及上敷層15係如第4圖所示般分別設於下導層12之下面及上導層14上面。
作為下敷層11及上敷層15之材料，可使用周知之化合物半導體材料，較佳為選擇對於發光層13之材料合適之材料。可使用例如AlGaAs、AlGaInP。
使用例如AlGaAs或InGaAs作為阱層17之材料，並使用AlGaAs或AlGaInP作為阻隔層18之材料的情況，作為下敷層11及上敷層15之材料，較佳為AlGaAs或AlGaInP 。使用AlGaInP作為下敷層11及上敷層15之材料的情況，因為不包含容易作成缺陷之As，故結晶性高，有助於高輸出。
使用(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)作為阱層17之材料的情況，作為上敷層15之材料可使用Al組成更高(AlX4Ga1-X4)Y1In1-Y1P(0≦X4≦1，0<Y1≦1，X1<X4)或帶隙能量大於阱層(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)之AlGaAs。
下敷層11與上敷層15係以極性不同的方式構成。
此外，下敷層11及上敷層15之載子濃度及厚度可使用周知之適當的範圍，以發光層13之發光效率提高的方式將條件最適化較佳。此外，亦可不設置下部及上敷層。
此外，藉由控制下敷層11及上敷層15之組成，可減低化合物半導體層20之翹曲。
接觸層5係為了使與第一電極膜9之接觸電阻降低而設置。
接觸層5之材料較佳為帶隙大於發光層13之材。此外，為了使與電極之接觸電阻降低，接觸層5之載子濃度之下限值較佳為5×1017cm-3以上，更佳為1×1018cm-3以上。載子濃度之上限值較佳為結晶性之降低容易發生之2×1019cm-3以下。接觸層5之厚度係較佳為0.05μm以上。接觸層5之厚度之上限值雖無特別限定，但為了使磊晶成長相關之成本落在適當範圍，較佳為作成10μm以下。
[發光二極體(第二實施形態)]
於第5圖中，圖示一剖面模式圖，其圖示適用本發明之第二實施形態之發光二極體的一例之共振腔發光二極體之例子。
在第一實施形態中，支撐結構部之側面為垂直，但第二實施形態係該側面藉濕式蝕刻而形成、包含從支撐結構部之上面至基板側延伸到至少超越反射層之位置的傾斜部之構成。
以下，主要針對與第一實施形態相異之構成作說明。
第5圖所示之發光二極體200係由具有上面6a及側面6b之支撐結構部6、及配置在前述支撐結構部6上並具有傾斜側面7a及頂面7b之台面結構部7所構成，支撐結構部6至少包含反射層2的一部分，其側面6b藉濕式蝕刻而形成，並包含從上面6a至基板1側延伸到至少超越反射層2之位置的傾斜部6ba，以包含前述傾斜部6ba之水平方向之截面積朝向上面6a不斷變小之方式形成，保護膜8係除了與第一實施形態相同之部分以外，覆蓋側面6b之中至少傾斜部6ba，在與基板1之反射層2相反之側，於俯視下與光射出孔9b重疊之範圍內具備第二電極膜10。
在本實施形態中，支撐結構部6之側面6b係由傾斜部6ba(在本實施形態中，由反射層2之側面與基板1之側面所構成)、及基板之側面的一部分6bb所構成。
在本實施形態中，在支撐結構部6之側面6b的傾斜部6ba上隔著保護膜而具備防漏光膜24。
支撐結構部6係配置於台面結構部7之下部的構造， 具有上面6a及側面6b作為外面。該側面6b係藉濕式蝕刻而形成，並包含從上面6a至基板1側延伸到至少超越反射層2之位置的傾斜部6ba。支撐結構部6係以包含此傾斜部6ba之水平方向之截面積朝向上面6a(上方)不斷變小的方式形成。包含傾斜部6ba以外之側面的水平方向之截面積不變。
傾斜部6ba係在進行濕式蝕刻直到其高度超越7μm時，容易成為懸伸狀(倒推拔狀)，故較佳為7μm以下。
傾斜部6ba可由複數個傾斜部分所構成。此情況下，各傾斜部分所包含的水平方向之截面積分別朝向上面(上方)不斷變小，靠近上面之(上方側之)傾斜部分所包含的水平方向之截面積以小於遠離上面之(下方側之)傾斜部分所包含的水平方向之截面積的方式形成各傾斜部分。此情況下，上下毗鄰之傾斜部分間的邊界部分之水平方向之截面積可於整個垂直方向不連續。尤其，與形成台面結構部時相同，傾斜部6ba之高度超越7μm之情況下，若以濕式蝕刻形成一個傾斜部分，則因為容易變成懸伸狀(倒推拔狀)，故較佳為以7μm以下之複數個傾斜部分形成傾斜部6ba。
此外，若藉由濕式蝕刻將傾斜部以深(高)的方式形成，則會有蝕刻亦於橫向行進造成台面結構部變小發光面積變小之問題、傾斜部方面傾斜之角度變長成接近垂直之範圍的問題、或蝕刻之各向異性的影響下俯視下縱與橫之蝕刻速度不同造成僅有一個方向形成較深之問題，故要將傾斜部以深(高)的方式形成之情況，較佳為由 複數段之傾斜部分所構成。
保護膜8係具有披覆上面6a之至少一部分的部分8c(亦包含夾著台面結構部7而披覆相反側之上面的部分8cc))、側面6b之中至少披覆傾斜部6ba之部分8f、披覆傾斜側面7a之部分8a、披覆頂面7b的周邊區域7ba之部分8ba、披覆前述頂面7b之中央部分的部分8d，並具有在俯視下周邊區域7ba之內側使化合物半導體層之表面的一部分露出之通電窗8b。
本實施形態之通電窗8b係在台面結構部7之頂面7b，接觸層5的表面之中，露出位於周邊區域7ba之下的部分8ba與位於披覆中央部分之部分8d之下的部分間之孔徑不同的兩個之同心圓間的區域。
保護膜8具備側面6b之中至少披覆傾斜部6ba之部分8f，並披覆支撐結構部之反射層之側面，故防止反射層之側面與大氣或水分接觸而劣質化，謀求高可靠度及長壽命化。
防漏光膜24防止活性層所發出之光透過支撐結構部6之側面6b之傾斜部6ba上的保護膜8f而漏出至元件外。
在第1圖所示之防漏光膜24僅具備於傾斜部6ba上(隔著保護膜8f)及上面6a之電極膜9c上的一部分，但亦可形成於支撐結構部6之上面6a之其他部分或台面結構部7上。
作為防漏光膜24之材料，雖可使用周知之反射材料，但從可與第一電極膜9同時形成來看，較佳為AuBe/Au。
[發光二極體(第三實施形態)]
於第6圖圖示一剖面模式圖，其圖示適用本發明之第三實施形態之發光二極體一例的共振腔發光二極體之例子。
在第一實施形態中，雖為在光射出孔之下形成有保護膜且在台面結構部之頂面透過保護膜從光射出孔將光取出之構成，但第三實施形態係、在光射出孔之下不具有保護膜且不透過保護膜而從光射出孔9b直接將光取出之構成。相關構成亦可適用於第二實施形態。
亦即，在根據第三實施形態之共振腔發光二極體300中，保護膜28係披覆上面6a之至少一部分28c、台面結構部7之傾斜側面7a、台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba，同時具有在俯視下周邊區域7ba之內側露出接觸層5的表面的通電窗28b。電極膜29係隔著保護膜28而披覆上面6a之至少一部分、隔著保護膜28而披覆台面結構部7之傾斜側面7a、隔著保護膜28而披覆台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba，並在台面結構部7之頂面具有僅披覆從通電窗28b露出之接觸層5的表面的一部分而露出接觸層5的表面之其他部分5a的光射出孔29b。此外，在與基板1之反射層2為相反之側，於與俯視下光射出孔29b重疊之範圍內具備第二電極膜10。
如第6圖所示，第三實施形態的保護膜28係具有：披覆台面結構部7之傾斜側面7a的部分28a；披覆上面6a之至少一部分的部分28c(包含夾著台面結構部7而披覆相反側之上面的部分28cc)；由披覆台面結構部7之頂面7b 的周邊區域7ba的部分28ba所構成，並在俯視下周邊區域7ba之內側露出接觸層5的表面之通電窗28b。亦即，通電窗28b係露出在台面結構部7之頂面7b上、接觸層5的表面之中、位於周邊區域7ba之下的部分以外。在保護膜8之上雖形成第一電極膜(表面電極層)29，但在此第一電極膜29與第二電極膜10之間不使電流流通之部分形成有保護膜8。
此外，第6圖如所示，第三實施形態之第一電極膜(表面電極層)29係、由以下所構成：披覆保護膜28之中披覆傾斜側面7a的部分28a之部分29a；披覆保護膜28之中披覆上面6a之至少一部分的部分28c之部分29c；披覆保護膜28之中披覆台面結構部7之頂面7b的周邊區域7ba之部分28ba之部分29ba；在台面結構部7之頂面7b上以超越保護膜28之中符號28ba的部分而開設有光射出孔29b的方式披覆接觸層5之部分29bb。
在第三實施形態之第一電極膜(表面電極層)29中，部分29bb承擔上述的第一功能及第二功能之兩者。
在第三實施形態中，因為電流集中於第一電極膜29之中埋住通電窗之部分(接觸部分29bb)與形成於俯視下與配置於通電窗28b之內側的光射出孔29b重疊之範圍內的第二電極膜10之間，活性層3之中光射出孔29b之正下方的部分所發出之光的量多於該正下方以外的部分所發出之光的量，使得朝向光射出孔29b之光的比率提高，光取出效率提升。
[發光二極體(第四實施形態)]
於第7圖圖示一剖面模式圖，其圖示適用本發明之第四實施形態之發光二極體之一例。
第四實施形態之發光二極體400在與第一實施形態之發光二極體比較時，不同點在於無上部DBR反射層替而代之具備電流擴散層40。
本實施形態不具備上部DBR反射層故並非共振腔之發光二極體。
在本實施形態中，作為電流擴散層40之材料，可使用例如AlGaAs等。
電流擴散層40之厚度較佳為0.1μm以上10μm以下。
未滿0.1μm的情況電流擴散效果不充分，若超過10μm則對於效果與磊晶成長相關之成本過大。
本發明之發光二極體係可安裝於燈、背光、手機、顯示器、各種面板類、電腦、遊戲機、照明等的電子機器或安裝有該等電子機器之自動車等的機械裝置等。
[發光二極體(第一實施形態)之製造方法]
以下，作為本發明之發光二極體之製造方法之一實施形態，說明第一實施形態之發光二極體之製造方法。
第8圖係圖示發光二極體之製造方法的一步驟之剖面模式圖。此外，第9圖係圖示第8圖之後的一步驟之剖面模式圖。
(化合物半導體層之形成步驟)
首先，製作第8圖所示之化合物半導體層20。
化合物半導體層20係於基板1上依序積層下部DBR反射層2、活性層3、上部DBR反射層4、接觸層5而製作。
在基板1與下部DBR反射層2之間亦可設置緩衝層(buffer)。緩衝層係為了減低基板1與活性層3之構成層的缺陷之傳播而設置。為此，只要選擇基板之品質或磊晶成長條件即可，未必需要緩衝層。此外，緩衝層之材質較佳為與予以磊晶成長之基板相同的材質。
為了減低缺陷之傳播，緩衝層亦可使用由與基板相異之材質所構成的多層膜。緩衝層之厚度較佳為0.1μm以上，更佳為0.2μm以上。
在本實施形態中，可應用分子束磊晶法(MBE)或減壓有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD法)等周知之成長方法。其中，最佳為應用在量產性方面優異之MOCVD法。具體而言，在化合物半導體層之磊晶成長所使用的基板1較佳在成長前實施洗淨步驟或熱處理等之預處理而除去表面之汚染或自然氧化膜。構成上述化合物半導體層之各層係可將直徑50~150mm之基板1設置於MOCVD裝置內，同時予以磊晶成長而作積層。此外，作為MOCVD裝置，可應用自公轉型、高速旋轉型等之市售的大型裝置。
使上述化合物半導體層20之各層作磊晶成長時，作為III族構成元素之原料，可使用例如三甲基鋁((CH3)3Al)、三甲基鎵((CH3)3Ga)及三甲基銦((CH3)3In)。此外，作為Mg之摻雜原料，可使用例如雙(環戊二烯基)鎂(bis-(C5H5)2Mg)等。此外，作為Si之摻雜原料，可使用例如矽烷(Si2H6)等。此外，作為V族構成元素之原料，可使用膦(PH3)、砷化氫(AsH3)等。
再者，各層之載子濃度及層厚、溫度條件可酌情作選擇。
採取此種方式所製作之化合物半導體層雖有活性層3仍可獲得結晶缺陷少之良好的表面狀態。此外，化合物半導體層20亦可因應於元件構造而施行研磨等的表面加工。
(第二電極膜之形成步驟)
其次，如第8圖所示，在基板1之背面，於俯視下與預定形成之光射出孔9b重疊之範圍內形成第二電極膜(背面電極)10。第二電極膜(背面電極)10可藉由周知之方法而形成。
具體而言，例如基板1為n型基板之情況，於基板1之背面1A全面藉由例如蒸鍍法而依序以Au膜、AuGe膜作成膜。其次，利用光刻法而將該膜圖案化而於既定的位置形成n型歐姆電極的第二電極膜10。
第二電極膜10亦可藉由掀離而形成。亦即，亦可在基板1之背面1A上，於第二電極膜10之形成位置形成具有與其形狀對應之開口部的遮罩，並於其上藉由蒸鍍法等而以由構成第二電極膜10之材料所構成之膜作成膜，然後藉由除去遮罩而形成第二電極膜10。
(台面結構部之形成步驟)
其次，為了形成台面結構部(除了保護膜及電極膜)，對台面結構部以外之部分的化合物半導體層進行濕式蝕刻，亦即接觸層5、上部DBR反射層4、及活性層3之至少一部分。
具體而言，首先如第9圖所示，在是化合物半導體層的最上層之接觸層上沉積光罩，藉由光刻形成在台面結構部以外具有開口23a之抗蝕圖案23。
台面結構部之俯視形狀取決於抗蝕圖案23的開口23a之形狀。於抗蝕圖案23形成與所期望之俯視形狀對應之形狀的開口23a。
抗蝕圖案方面較佳為將台面結構部形成預定部分之大小形成各邊上下左右大小大於「台面結構部」之頂面10μm左右。
此外，蝕刻之深度，亦即化合物半導體層之中蝕刻除去直到何層係取決於蝕刻劑之種類及蝕刻時間。
在進行濕式蝕刻之後，將抗蝕層除去。
其次，針對台面結構部以外之部分的化合物半導體層進行濕式蝕刻。
作為濕式蝕刻所使用之蝕刻劑雖無限定，對於AlGaAs等As系之化合物半導體材料，氨系蝕刻劑(例如氨/過氧化氫水混合液)為適合的，對於AlGaInP等之P系的化合物半導體材料，碘系蝕刻劑(例如碘化鉀/氨)為適合的，磷酸/過氧化氫水混合液適於AlGaAs系，溴甲醇混合液適於P系。
此外，僅以As系所形成之構造方面可使用磷酸混合液，混有As/P系之構造方面於As系構造部可使用氨混合液，於P系構造部可使用碘混合液。
化合物半導體層依序積層有As系之化合物半導體層與P系之化合物半導體層的情況，因為As系之化合物半導 體層與其他P系之As系之化合物半導體層各自蝕刻速度為高，較佳為使用相異之蝕刻劑。
例如P系之層的蝕刻方面較佳為使用碘系蝕刻劑，As系之接觸層及發光層之蝕刻方面較佳為使用氨系蝕刻劑。
作為碘系蝕刻劑，可使用混合例如碘(I)、碘化鉀(KI)、純水(H2O)、氨水(NH4OH)之蝕刻劑。
此外，作為氨系蝕刻劑可使用例如氨/過氧化氫水混合液(NH4OH：H2O2：H2O)。
以下說明在例如化合物半導體層從最上層側依序以由AlGaAs所構成之接觸層5、由AlGaAs所構成之上部DBR反射層4、活性層3(由AlGaInP所構成之上敷層、由AlGaAs所構成之發光層、由AlGaInP所構成之下敷層)、由AlGaAs所構成之下部DBR反射層2之順序所積層的構造之情況下使用適當之蝕刻劑而將台面結構部以外的部分除去的情況。
首先，使用氨系蝕刻劑除去台面結構部以外之部分的由AlGaAs所構成之接觸層5及由AlGaAs所構成之上部DBR反射層4。
此蝕刻時，因為是下一層的由AlGaInP所構成之上敷層作用為蝕刻截止層，故無須嚴密管理蝕刻時間，但若將例如接觸層及由AlGaAs所構成之上部DBR反射層4合起來的厚度作成1.0μm左右，則蝕刻只要進行100秒左右即可。
其次，使用碘系蝕刻劑將台面結構部以外之部分的 由AlGaInP所構成之上敷層蝕刻除去。
使用以碘(I)500cc、碘化鉀(KI)100g、純水(H2O)2000cc、水氧化氨水(NH4OH)90cc之比率所混合的蝕刻劑之情況，蝕刻速度為0.72μm/min。
此蝕刻時，亦因為是下一層之由AlGaAs所構成之發光層作用為蝕刻截止層故無須嚴密管理蝕刻時間，但此蝕刻劑之情況，若上敷層之厚度作成4μm左右，則蝕刻進行6分鐘左右即可。
以下，使用氨系蝕刻劑將台面結構部以外之部分的由AlGaAs所構成之發光層蝕刻除去。
此蝕刻時，亦因為是下一層之由AlGaInP所構成之下敷層作用為蝕刻截止層，故無須嚴密管理蝕刻時間，但若發光層之厚度作成0.25μm左右，則蝕刻進行40秒左右即可。
其次，使用碘系蝕刻劑蝕刻除去台面結構部以外之部分的由AlGaInP所構成之下敷層。
於此下敷層之下，因為由AlGaAs所構成之下部DBR反射層2作用為蝕刻截止層，故無須嚴密管理蝕刻時間，但若下敷層之厚度作成0.5μm，則使用上述之碘系蝕刻劑的情況下蝕刻進行4分鐘以下即可。
此外，對於As系之化合物半導體層，亦可使用磷酸/過氧化氫水混合液(例如H2PO4：H2O2：H2O=1~3：4~6：8~10)而進行上述蝕刻除去。
於第10圖圖示使用H2PO4：H2O2：H2O=2：5：9(100：250：450)、56%(H2O)、液溫30℃~34℃之蝕刻劑而對 於後述之實施例所示之化合物半導體層進行濕式蝕刻之情況下之與蝕刻時間相對之深度及寬度的關係。於表1以數值顯示該條件及結果。
從第10圖及表1可得知蝕刻深度(相當於第1圖之「h」)係與蝕刻時間(sec)大致成比例，但蝕刻寬度係蝕刻時間越長增大率越大。亦即，如第3圖所示，形成為深度越深(圖中越往下方)，台面結構部之水平截面積(或者寬度或者徑)之增大率越大。此蝕刻形狀係不同於採用乾式蝕刻之蝕刻形狀。因此，從台面結構部之傾斜斜面之形狀可判別台面結構部以乾式蝕刻形成或者以濕式蝕刻形成。
(保護膜之形成步驟)
其次，於整面以保護膜8之材料作成膜。具體而言，以例如SiO2於整面利用濺鍍法作成膜。
(切割道及接觸層之部分的保護膜之除去步驟)
其次，於整面沉積光罩，並藉由光刻形成以與接觸層上之通電窗8b對應之部分及與切割道對應部分作為開口之抗蝕圖案。
然後，使用例如緩衝氫氟酸，藉由濕式蝕刻而除去與台面結構部之頂面的通電窗8b對應之部分及與切割道對應之部分的保護膜8之材料而形成保護膜8。
於第11圖圖示保護膜8之通電窗8b附近之平面圖。
然後，將抗蝕層除去。
(表面電極層之形成步驟)
其次，形成表面電極層9。亦即，在保護膜8上及從保護膜8之通電窗8b露出之接觸層5上形成具有光射出孔9b之表面電極層9。
具體而言，於整面沉積光罩，藉由光刻形成包含與光射出孔9b對應之部分及晶圓基板上之多數個之發光二極體間之切斷部分(切割道)、以不需要電極膜之部分以外作為開口的抗蝕圖案。然後，蒸鍍電極層材料。在僅靠蒸鍍無法於台面結構部之傾斜側面充分蒸鍍電極層材料之情況下，為了於台面結構部之傾斜側面蒸鍍電極層材料而進一步使用蒸鍍金屬容易圍住之行星式蒸鍍裝置進行蒸鍍。
然後，將抗蝕層除去。
光射出孔9b之形狀係取決於抗蝕圖案(未圖示)之開口的形狀。形成將此開口形狀作成與所期望之光射出孔9b之形狀對應的形狀之抗蝕圖案。
(個片化工程)
以下，將晶圓基板上之發光二極體個片化。
具體而言，藉由例如劃片機或者雷射將切割道部分切斷而按晶圓基板上之發光二極體作切斷而個片化。
(金屬基板側面之金屬保護膜形成步驟)
關於經個片化之發光二極體之經切斷的金屬基板之側面，亦能以與上面及下面之金屬保護膜的形成條件相同之條件形成金屬保護膜。
[發光二極體(第二實施形態)之製造方法]
本發明之發光二極體(第二實施形態)之製造方法對於化合物半導體層之形成步驟、第二電極膜之形成步驟、及台面結構部之形成步驟可與本發明之發光二極體(第一實施形態)之製造方法之步驟同樣地進行。關於台面結構部之形成步驟的濕式蝕刻，換稱作本實施形態之「第一濕式蝕刻」而於以下作。
(支撐結構部之傾斜部之形成步驟)
藉由台面結構部之形成步驟的第一濕式蝕刻，晶圓基板之台面結構部以外的部分(切割道及支撐結構部)係呈同等高度。
在本工程中，沿著個片化用切斷線(第2圖之虛線22)而進行第二濕式蝕刻，形成支撐結構部6之側面6a之傾斜部6ba。
具體而言，首先，於晶圓基板之整面沉積光罩，並藉由光刻，形成在切割道21及從支撐結構部6之上面6a之外周既定距離d(參照第2圖)的範圍具有開口之抗蝕圖案。
第一濕式蝕刻及第二濕式蝕刻可使用相同蝕刻劑來進行。
然後使用例如磷酸/過氧化氫水混合液、氨/過氧化 氫水混合液、溴甲醇混合液、碘化鉀/氨之群中所選出之至少一種以上而進行第二濕式蝕刻。
使用例如H3PO4：H2O2：H2O=1~3：4~6：8~10之磷酸/過氧化氫水混合液，並使濕式蝕刻時間為30~60秒鐘，可形成支撐結構部6之側面6a之傾斜部6ba。
然後，將抗蝕層除去。
傾斜部6ba之傾斜角度、長度或深度係取決於蝕刻劑之種類及蝕刻時間。
之後的步驟可藉由與發光二極體(第一實施形態)之製造方法相同之方法來進行。
[發光二極體(第三實施形態)之製造方法]
本發明之發光二極體(第三實施形態)與發光二極體(第一實施形態)僅在保護膜及電極之配置構成上不同，其製造方法可與發光二極體(第一實施形態)之製造方法同樣地進行。
[發光二極體(第四實施形態)之製造方法]
在本發明之發光二極體(第四實施形態)之製造方法方面，與發光二極體(第一實施形態)之製造方法相異之點係在化合物半導體層之形成步驟中在將下部DBR反射層2與活性層3積層於基板1上之後於活性層3上積層電流擴散層40這一點，其他可與發光二極體(第一實施形態)之製造方法同樣地進行。
[實施例]
以下，雖藉由實施例進一步詳細說明本發明之發光二極體及其製造方法，但本發明不僅限定為此實施例。 本實施例中，為了特性評價而將發光二極體晶片裝配於基板上之發光二極體燈。
本實施例中，參照第1圖及第4圖，將通電窗8b之外徑作成166μm、其內徑154μm、光射出孔之孔徑150μm、第二電極膜俯視下圓形，並將其外徑作成100μm。
(實施例)
實施例之發光二極體係首先在由摻雜摻雜Si之之n型的GaAs單結晶所構成的GaAs基板上依序積層化合物半導體層而製作磊晶晶圓。GaAs基板係以(100)面作為成長面，將載子濃度作成2×1018cm-3。
此外，GaAs基板之層厚係作成約250μm。化合物半導體層係由摻雜Si之GaAs所構成之n型的緩衝層、摻雜Si之Al0.9Ga0.1As與Al0.1Ga0.9As之40對的重複構造之n型之下部DBR反射層、由摻雜Si之Al0.4Ga0.6As所構成之n型之下敷層、由Al0.25Ga0.75As所構成之下導層、由GaAs/Al0.15Ga0.85As之3對所構成之阱層/阻隔層、由Al0.25Ga0.75As所構成之上導層、由摻雜C之Al0.4Ga0.6As所構成的p型之上敷層、摻雜C之Al0.9Ga0.1As與Al0.1Ga0.9As之5對的重複構造之p型之上部DBR反射層、由摻雜C之p型Al0.1Ga0.9As所構成之接觸層。
本實施例中，使用減壓有機金屬化學氣相沉積裝置法(MOCVD裝置)，於直徑50mm、厚度250μm之GaAs基板使化合物半導體層予以磊晶成長而形成磊晶晶圓。予以磊晶成長層時，作為III族構成元素之原料，使用了三甲基鋁((CH3)3Al)、三甲基鎵((CH3)3Ga)及三甲基銦 ((CH3)3In)。此外，作為C之摻雜原料係使用了四溴甲烷(CBr4)。此外，作為Si之摻雜原料係使用了矽烷(Si2H6)。此外，作為V族構成元素之原料係使用了膦(PH3)、砷化氫(AsH3)。此外，各層之成長溫度係以700℃予以成長。
由GaAs所構成之緩衝層係載子濃度作成約2×1018cm-3、層厚作成約0.5μm。下部DBR反射層係交互積層40對之載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成約54nm之Al0.9Ga0.1As與載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成約51nm之Al0.1Ga0.9As。下敷層係載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成約54nm。下導層係未摻雜下層厚作成約50nm。阱層係採用未摻雜下層厚作成約7nm之GaAs、阻隔層係採用未摻雜下層厚作成約7nm之Al0.15Ga0.85As。此外，將阱層與阻隔層交互積層了3對。上導層係未摻雜下層厚作成約50nm。上敷層係載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成54nm。此外，上部DBR反射層係交互積層50對之載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成約54nm之Al0.9Ga0.1As與載子濃度作成約1×1018cm-3、層厚作成約51nm之Al0.1Ga0.9As。
由Al0.1Ga0.9As所構成之接觸層係載子濃度作成約3×1018cm-3、層厚作成約250nm。
其次，於基板背面藉由真空蒸鍍法以AuGe、Ni合金之厚度為0.5μm、Pt為0.2μm、Au為1μm之方式作成膜，並在與預定形成之光射出孔重疊之範圍內以外徑100μm之俯視為圓形的方式圖案化而形成n型的第二電極膜。
其次，為了形成台面結構部，使用已圖案化之抗蝕層(AZ5200NJ(Clariant公司製造))，利用H2PO4：H2O2：H2O=2：5：9之磷酸/過氧化氫水混合液進行60秒鐘之濕式蝕刻而形成台面結構部及上面。藉由此濕式蝕刻來除去接觸層、上部DBR反射層及活性層之全層而形成頂面之大小為190μm×190μm、高度h為7μm、寬度w為5μm之俯視下矩形的台面結構部(除去保護膜及電極膜)。
其次，為了保護膜，將由SiO2所構成之保護膜形成0.5μm左右。
然後，在利用抗蝕層(AZ5200NJ(Clariant公司製造))之圖案化之後，緩衝氫氟酸而形成俯視下同心圓形(外徑dout：166μm、內徑din：154μm)之開口(參照第11圖參照)及切割道部之開口。
其次，為了形成表面電極(膜)，在利用抗蝕層(AZ5200NJ(Clariant公司製造))之圖案化後，依據將Au蒸鍍1.2μm、AuBe蒸鍍0.15μm，並藉由掀離形成將形成具有俯視下圓形(徑：150μm)之光射出孔9b之長邊350μm、短邊250μm的表面電極(p型歐姆電極)。
然後，以450℃進行10分鐘熱處理而合金化，形成低阻抗之p型及n型歐姆電極。
其次，為了於台面結構部之側面形成防漏光膜16，在利用抗蝕層(AZ5200NJ(Clariant公司製造))之圖案化後，依序將Ti蒸鍍0.5μm、Au蒸鍍0.17μm，藉由掀離而形成防漏光膜16。
其次，從化合物半導體層側利用劃片機在切割道部 作切斷，作晶片化。以硫酸、過氧化氫混合液來蝕刻除去因切割所產生之破碎層及汙垢，製成實施例之發光二極體。
組裝100個將採用上述方式所製成之實施例之發光二極體晶片裝配於裝配基板上之發光二極體燈。此發光二極體燈係裝配上黏片機作支持(裝配)，在將p型歐姆電極與p電極端子以金線作接合線後，以一般的環氧樹脂作封止而製成。
針對此發光二極體(發光二極體燈)，於n型及p型電極間使電流流動時，射出鋒值波長為730nm之紅外光。於順向使20毫安培(mA)之電流流動時之順向電壓(VF)為1.8V。順向電流作成20mA時之發光輸出為1.7mW。此外，響應速度(上升時間：Tr)為12nsec。
所製成之100個之發光二極體燈之任一者皆獲得同程度上的特性，並無被認為保護膜成為不連續的膜之情況的漏電流(短路)或電極用金屬膜成為不連續的膜之情況的通電不良為原因之不良。
(比較例)
比較例之發光二極體係利用以往技術之液相磊晶法來形成。變更為在GaAs基板具有作為Al0.2Ga0.8As發光層之雙異質結構之發光部的發光二極體。
比較例之發光二極體之製作具體而言係在n型的(100)面之GaAs單結晶基板以由Al0.7Ga0.3As所構成之n型的上敷層為20μm、由Al0.2Ga0.8As所構成之未摻雜之發光層為2μm、由Al0.7Ga0.3As所構成之p型之下敷層為20μm 、由相對於發光波長為透明之Al0.6Ga0.4As所構成之p型之厚膜層為120μm的方式藉由液相磊晶方法而製作。在此磊晶成長後將GaAs基板除去。其次，在n型AlGaAs的表面形成直徑100μm之n型歐姆電極。其次，在p型AlGaAs之背面將直徑20μm之p型歐姆電極形成為間隔80μm。其次，藉由劃片機而以350μm間隔作切斷後，將破碎層蝕刻除去而製成比較例之發光二極體晶片。
於n型及p型歐姆電極間使電流流過時，射出峰值波長為730nm之紅外光。此外，於順向使20毫安培(mA)之電流流通時的順向電壓(VF)係約1.9伏特(V)。此外，使順向電流為20mA時之發光輸出係5mW。此外，響應速度(Tr)為15.6nsec，遲於本發明之實施例。
[產業上之可利用性]
根據本發明，提供一種保護膜及形成於其上之電極膜以均勻之膜厚而形成且光取出效率高之發光二極體、以及及一種漏電流或通電不良減低而產率提升且能以比以往低成本製造之發光二極體之製造方法。此外，根據本發明，提供一種擔保穩定的高亮度之發光且防止側面之劣質化、謀求高可靠度及長壽命化之發光二極體及其製造方法。因此，本發明可適當應用於發光二極體及其製造方法。為此，本發明在產業上極為有用。
1‧‧‧基板
1A‧‧‧背面
2‧‧‧下部DBR反射層
3‧‧‧活性層
4‧‧‧上部DBR反射層
5‧‧‧化合物半導體層(接觸層)
5a‧‧‧接觸層5之表面的其他部分
6‧‧‧支撐結構部
6a‧‧‧上面
6b‧‧‧側面
6ba‧‧‧傾斜部
6bb‧‧‧基板之側面的一部分
7‧‧‧台面結構部
7a‧‧‧傾斜側面
7b‧‧‧頂面
7ba‧‧‧周邊區域
8、8a、8ba、8c、8cc、8d、8f‧‧‧保護膜
8b‧‧‧通電窗
9、9a、9ba、9c、9d‧‧‧第一電極膜(表面電極層)
9b‧‧‧光射出孔
9bb‧‧‧接觸部分
10‧‧‧第二電極膜(背面電極)
11‧‧‧下敷層
12‧‧‧下導層
13‧‧‧發光層
14‧‧‧上導層
15‧‧‧上敷層
16‧‧‧防漏光膜
17‧‧‧阱層
18‧‧‧阻隔層
20‧‧‧化合物半導體層
21‧‧‧切割道(切斷預定線)
22‧‧‧虛線
23‧‧‧抗蝕圖案
23a‧‧‧開口
24‧‧‧防漏光膜
28、28c、28a、28cc、28ba‧‧‧保護膜
28b‧‧‧通電窗
29、29a、29c、29ba、29bb‧‧‧第一電極膜(表面電極層)
29b‧‧‧光射出孔
40‧‧‧電流擴散層
100、200、300、400‧‧‧發光二極體
131‧‧‧基板
132‧‧‧下鏡層
132‧‧‧側面
133‧‧‧活性層
134‧‧‧上鏡層
135‧‧‧接觸層
137‧‧‧支柱結構
137a‧‧‧頂面
137b‧‧‧側面
138‧‧‧保護膜
139‧‧‧電極膜
139a‧‧‧開口
140‧‧‧背面電極
A‧‧‧保護膜變成不連續的膜之情況
B‧‧‧電極用金屬膜變成不連續膜之情況
d‧‧‧既定距離
din‧‧‧內徑
dout‧‧‧外徑
h‧‧‧台面結構部之高度
Tr‧‧‧響應速度
VF‧‧‧順向偏壓
w‧‧‧傾斜側面7a之寬度
第1圖係本發明之第一實施形態的發光二極體之剖面模式圖。
第2圖係本發明之第一實施形態的發光二極體之斜 視圖。
第3圖係顯示本發明之第一實施形態的發光二極體之傾斜斜面的剖面之電子顯微鏡照片。
第4圖係本發明之第一實施形態的發光二極體之活性層的剖面模式圖。
第5圖係本發明之第二實施形態的發光二極體的剖面模式圖。
第6圖係本發明之第三實施形態的發光二極體的剖面模式圖。
第7圖係本發明之第四實施形態的發光二極體的剖面模式圖。
第8圖係為了說明本發明之第一實施形態之發光二極體之製造方法所使用的剖面模式圖。
第9圖係為了說明本發明之第一實施形態之發光二極體之製造方法所使用的剖面模式圖。
第10圖係顯示相對於濕式蝕刻之蝕刻時間的深度及寬度之關係的圖表。
第11圖係為了說明本發明之第一實施形態之發光二極體之製造方法所使用的剖面模式圖。
第12圖係以往之發光二極體的剖面模式圖。
1‧‧‧基板
1A‧‧‧背面
2‧‧‧下部DBR反射層
3‧‧‧活性層
4‧‧‧上部DBR反射層
5‧‧‧化合物半導體層(接觸層)
5a‧‧‧接觸層5之表面的其他部分
6‧‧‧支撐結構部
6a‧‧‧上面
6b‧‧‧側面
7‧‧‧台面結構部
7a‧‧‧傾斜側面
7b‧‧‧頂面
7ba‧‧‧周邊區域
8、8a、8ba、8c、8cc、8d‧‧‧保護膜
8b‧‧‧通電窗
9、9a、9ba、9c、9d‧‧‧第一電極膜(表面電極層)
9b‧‧‧光射出孔
9bb‧‧‧接觸部分
10‧‧‧第二電極膜(背面電極)
16‧‧‧防漏光膜
100‧‧‧發光二極體
h‧‧‧台面結構部之高度
w‧‧‧傾斜側面7a之寬度

Claims (19)

  1. 一種發光二極體，其係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該發光二極體之特徵在於：由支撐結構部及台面結構部所構成，該支撐結構部具有上面及側面，該台面結構部配置於前述支撐結構部上，並具有傾斜側面及頂面，前述台面結構部包含至少前述活性層之一部分，前述傾斜側面係藉濕式蝕刻而形成，並以水平方向之截面積朝向前述頂面不斷變小之方式形成，前述支撐結構部及前述台面結構部分別至少一部分由保護膜及第一電極膜依序披覆，前述保護膜披覆前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，且具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出，前述第一電極膜係一連續膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，且至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成，在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與前述光射出孔重疊之範圍內具備第二電極膜。
  2. 一種發光二極體，其係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出 至外部，該發光二極體之特徵在於：由支撐結構部及台面結構部所構成，該支撐結構部具有上面及側面，該台面結構部配置於前述支撐結構部上，並具有傾斜側面及頂面，前述支撐結構部包含至少前述活性層之一部分，其側面係藉濕式蝕刻而形成，並包含從前述上面朝向前述基板側延伸到至少越過前述反射層之位置的傾斜部，且以包含前述傾斜部之水平方向之截面積朝前述上面不斷變小的方式形成，前述台面結構部包含至少前述活性層之一部分，前述傾斜側面係藉濕式蝕刻而形成，並以水平方向之截面積朝向前述頂面不斷變小之方式形成，前述支撐結構部及前述台面結構部分別至少一部分由保護膜及第一電極膜依序披覆，前述保護膜披覆前述上面之至少一部分、前述側面之中至少傾斜部、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，且具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出，前述第一電極膜係一連續膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，且至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成，在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與前 述光射出孔重疊之範圍內具備第二電極膜。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述反射層為DBR反射層。
  4. 如申請專利範圍第3項之發光二極體，其中在與前述活性層之基板相反之側具備上部DBR反射層。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之發光二極體，其中前述傾斜部由兩個以上之傾斜部分所構成，各傾斜部分所包含的水平方向之截面積係分別朝前述上面而不斷變小，靠近前述上面之傾斜部分所包含的水平方向之截面積小於遠離前述上面之傾斜部分所包含的水平方向之截面積。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之發光二極體，其中在前述第一電極膜及/或前述保護膜上具備防漏光膜。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之發光二極體，其中前述化合物半導體層具有接觸前述第一電極膜之接觸層。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之發光二極體，其中前述台面結構部包含前述活性層之全部與前述反射層的一部分或全部。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之發光二極體，其中前述台面結構部係俯視下矩形。
  10. 如申請專利範圍第9項之發光二極體，其中前述台面結構部之各傾斜側面係相對於前述基板之定向平面作偏移而形成。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之發光二極體，其中前述台面結構部之高度為3~7μm，俯視下前述傾斜側面之寬度為0.5~7μm。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之發光二極體，其中前述光出射孔係俯視下圓形或橢圓。
  13. 如申請專利範圍第12項之發光二極體，其中前述光出射孔之孔徑為50~150μm。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項之發光二極體，其中在前述第一電極膜之前述上面上的部分具有接合線。
  15. 如申請專利範圍第1至14項中任一項之發光二極體，其中前述活性層所包含之發光層由多重量子井所構成。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項之發光二極體，其中前述活性層所包含之發光層由(AlX1Ga1-X1)Y1In1-Y1P(0≦X1≦1，0<Y1≦1)、(AlX2Ga1-X2)As(0≦X2≦1)、(InX3Ga1-X3)As(0≦X3≦1)中之任一者所構成。
  17. 一種發光二極體之製造方法，該發光二極體係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該製造方法之特徵在於具有以下步驟：於基板上，形成包含反射層與活性層之化合物半導體層；在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與預定形成之前述光射出孔重疊之範圍內形成第二電極膜； 對前述化合物半導體層作濕式蝕刻而形成以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小之方式所形成之台面結構部、以及配置於前述台面結構部之周圍的上面；形成一保護膜，其至少披覆前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面、以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，且具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出；以及形成是連續膜的第一電極膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，且至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成。
  18. 一種發光二極體之製造方法，該發光二極體係具備於基板上依序包含反射層與活性層之化合物半導體層，並從光射出孔將光射出至外部，該製造方法之特徵在於具有以下步驟：於基板上，形成包含反射層與活性層之化合物半導體層；在與前述基板之反射層相反之側，於俯視下與預定形成之前述光射出孔重疊之範圍內形成第二電極膜；對前述化合物半導體層進行第一濕式蝕刻而形成以水平方向之截面積朝向頂面不斷變小之方式所形成之台面結構部、以及配置於前述台面結構部之周圍的支撐結構部之上面； 沿著個片化用切斷線進行第二濕式蝕刻而形成支撐結構部之側面之傾斜部；形成一保護膜，其至少披覆前述傾斜部、前述上面之至少一部分、前述台面結構部之前述傾斜側面以及前述台面結構部之前述頂面的周邊區域，且具有一通電窗，其配置於俯視下前述周邊區域之內側且前述光射出孔之周圍，以圍繞前述光射出孔之方式配置，並使前述化合物半導體層之表面的一部分露出；以及形成是連續膜的第一電極膜，其直接接觸從前述通電窗所露出之化合物半導體層的表面，且至少披覆形成於前述上面上之保護膜的一部分，並以前述台面結構部之頂面上具有光射出孔的方式而形成之連續膜。
  19. 如申請專利範圍第17或18項之發光二極體之製造方法，其中使用磷酸/過氧化氫水混合液、氨/過氧化氫水混合液、溴甲醇混合液、碘化鉀/氨之群中所選出之至少一種以上而進行前述第一及第二濕式蝕刻。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9876145B2 (en) 2015-01-05 2018-01-23 Lextar Electronics Corporation Flip-chip light emitting diode chip
TWI751670B (zh) * 2020-08-31 2022-01-01 聯嘉光電股份有限公司 一種具有可測試及保護側壁之金屬層的垂直式發光二極體結構

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102422380B1 (ko) * 2016-01-08 2022-07-20 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광 소자
KR102651547B1 (ko) 2018-09-07 2024-03-28 삼성전자주식회사 발광 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
CN111864018A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 扬州乾照光电有限公司 一种正极性led芯片及其制作方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645650A (ja) * 1992-07-24 1994-02-18 Omron Corp 半導体発光素子、ならびに当該発光素子を用いた光学検知装置、光学的情報処理装置及び発光装置。
JPH07142427A (ja) * 1993-11-12 1995-06-02 Mitsubishi Cable Ind Ltd 発光素子の製造方法
JPH1083149A (ja) * 1996-06-18 1998-03-31 Sony Corp 自発光表示装置
JP3654745B2 (ja) * 1997-07-28 2005-06-02 沖電気工業株式会社 半導体発光装置
JP2000196149A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Kyocera Corp 半導体発光装置およびその製造方法
JP2004111648A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Hamamatsu Photonics Kk 半導体発光素子
JP2010226085A (ja) * 2009-02-26 2010-10-07 Kyocera Corp 発光装置およびその製造方法
JP5538006B2 (ja) * 2010-03-15 2014-07-02 昭和電工株式会社 発光ダイオード
JP2011222950A (ja) * 2010-03-24 2011-11-04 Showa Denko Kk 発光ダイオード
JP5961358B2 (ja) * 2011-03-14 2016-08-02 昭和電工株式会社 発光ダイオード及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9876145B2 (en) 2015-01-05 2018-01-23 Lextar Electronics Corporation Flip-chip light emitting diode chip
TWI620349B (zh) * 2015-01-05 2018-04-01 隆達電子股份有限公司 覆晶式發光二極體晶片
TWI751670B (zh) * 2020-08-31 2022-01-01 聯嘉光電股份有限公司 一種具有可測試及保護側壁之金屬層的垂直式發光二極體結構

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