TWI447956B - 發光二極體及其製造方法以及發光二極體燈 - Google Patents

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Description

發光二極體及其製造方法以及發光二極體燈
本發明關於發光二極體及其製造方法、以及發光二極體燈。
本案主張在2010年2月8日於日本申請之特願2010-025352號的優先權，在此引用其內容。
過去以來，作為發出紅外、紅色、橙色、黃色或黃綠色可見光的發光二極體(英文縮寫：LED)，已知有：具備由磷化鋁‧鎵‧銦(組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P；0≦X≦1，0＜Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦1)所構成之發光層的化合物半導體LED。在這樣的LED中，具備由(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)等所構成之發光層的發光部，一般來說對從發光層所出射的發光在光學上是不透明的，又係形成在沒有相當機械強度的砷化鎵(GaAs)等基板材料上因此，在最近，揭露一種技術：為了獲得更高輝度、高輸出的LED，將GaAs基板材料除去，然後，接合能透過發光的GaP基板，在側面形成傾斜面，構成高輝度化的發光二極體(例如，參照專利文獻1~5)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1　日本特開平6-302857號公報
專利文獻2　日本特開2007-173551號公報
專利文獻3　日本特開2007-173575號公報
專利文獻4　日本特開2007-194536號公報
專利文獻5　美國專利第6229160號公報
藉由透明基板的接合型LED，雖可提供高輝度的LED，但仍有進一步謀求高輝度LED的需求(needs)。又，在將電極形成在發光二極體的表面及背面之構造的元件方面提案了許多形狀，但將2個電極形成在光取出面的元件的構造，形狀是複雜的，無法針對側面狀態及電極的配置予以最適化。
本發明，係鑑於上述事情所成就者，目的在於提供在光取出面具有2個電極的發光二極體中，光取出效率高、高輝度之發光二極體。
即，本發明係與以下有關。
[1]一種發光二極體，係將具有包含由組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成之發光層的發光部的化合物半導體層、與透明基板予以接合的發光二極體，其特徵為，在前述化合物半導體層的主要光取出面側，設置第1電極、及極性與前述第1電極不同的第2電極，前述透明基板具有：與前述化合物半導體層接合的上面、面積比前述上面的面積還小的底面、及至少包含從前述上面側朝前述底面側傾斜之傾斜面的側面，當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極係配置在投影前述底面的區域內。
[2]如前項1記載之發光二極體，其特徵為前述透明基板的前述側面具有：第1側面，係在與前述化合物半導體層接合的上面側對前述光取出面約略垂直；及第2側面，係在前述底面側中對前述光取出面傾斜。
[3]如前項2記載之發光二極體，其特徵為當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極未被配置在投影前述第2側面的區域內。
[4]如前項1至3中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述底面的面積係在前述上面的面積之60~80%的範圍。
[5]如前項1至4中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述底面的面積係0.04mm2 以上。
[6]如前項1至5中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述透明基板係GaP單結晶。
[7]如前項1至6中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述透明基板的厚度係在50~300μm的範圍。
[8]如前項2至7中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述第2側面與前述光取出面的夾角係在60~80°的範圍。
[9]如前項2至8中任一項記載之發光二極體，其特徵為當剖面觀察該發光二極體時，前述第1側面的長度比前述第2側面的長度還長。
[10]如前項1至9中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述第1電極具有墊電極、及寬度10μm以下的線狀電極。
[11]如前項1至10中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述化合物半導體層包含GaP層，前述第2電極係設置在前述GaP層上。
[12]如前項1至11中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述第1電極的極性係n型，前述第2電極的極性係p型。
[13]如前項2至12中任一項記載之發光二極體，其特徵為前述第2側面被粗面化。
[14]一種發光二極體之製造方法，其特徵為具備：在GaAs基板形成化合物半導體層之製程，該化合物半導體層具有包含由組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成之發光層的發光部；將前述化合物半導體層與透明基板接合之製程；將前述GaAs基板除去之製程；在前述化合物半導體層之與前述透明基板相反側之主要光取出面側，形成第1電極、及極性與前述第1電極不同的第2電極之製程；及在前述透明基板的側面，形成傾斜面之製程，前述形成傾斜面之製程，係以使前述透明基板之底面的面積比與前述化合物半導體層接合之上面的面積還小，並且當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極係配置在投影前述底面的區域內之方式，在該透明基板的側面形成傾斜面。
[15]如前項14記載之發光二極體之製造方法，其特徵為前述形成傾斜面之製程，係在前述透明基板之與前述化合物半導體層接合的上面側，形成對前述光取出面成為約略垂直的第1側面，在前述底面側，形成對前述光取出面傾斜之第2側面。
[16]如前項14或15記載之發光二極體之製造方法，其特徵為前述形成傾斜面之製程係使用切片(dicing)法。
[17]一種發光二極體燈，其特徵為搭載如前項1至13中任一項記載之發光二極體。
根據本發明之發光二極體，則成為如下的構成：在化合物半導體層的主要光取出面側，設置第1電極、及極性與第1電極不同的第2電極，透明基板具有：與化合物半導體層接合的上面、面積比該上面的面積還小的底面、及至少包含從上面側朝底面側傾斜之傾斜面的側面，當平面觀察發光二極體時，上述第1及第2電極係配置在投影上述底面的區域內。依此方式，藉由不在光取出效率高的區域之底面以外的區域(即傾斜面被投影的區域)形成不透明電極，能確保反射面的實效面積，所以能將來自發光部的光取出效率提高。因此，能提供高輝度的發光二極體。
根據本發明之發光二極體之製造方法，則成為如下的構成：在與化合物半導體層接合之透明基板的側面形成傾斜面之製程中，以使透明基板之底面的面積比與化合物半導體層接合之上面的面積還小，並且當平面觀察該發光二極體時，第1及第2電極係配置在投影上述底面的區域內之方式，在該透明基板的側面形成傾斜面。藉此，能製造高輝度的上述發光二極體。
根據本發明之發光二極體燈，由於搭載本發明之上述發光二極體，因此能提供高輝度的發光二極體燈。
 [用以實施發明的形態]
以下，使用圖式就應用本發明之一實施形態的發光二極體，連同搭載它的發光二極體燈詳細地加以說明。又，在以下說明中使用的圖式，為了使特徵容易瞭解，而有權宜上將成為特徵的部分放大顯示的情況，各構成要素的尺寸比率等不受限於與實際相同。
<發光二極體>
第1圖及第2圖係用於說明應用本發明之一實施形態的發光二極體的圖，第1圖係平面圖，第2圖係沿著第1圖中所示之A-A’線的剖面圖。
如第1圖及第2圖所示，本實施形態的發光二極體1，係接合化合物半導體層2與透明基板3的發光二極體。發光二極體1的概略構成係具備設在主要光取出面側2a的n型歐姆電極(第1電極)4及p型歐姆電極(第2電極)5。在本實施形態之主要光取出面側2a係指在化合物半導體層2中，貼附透明基板3的面之相反側的面。
化合物半導體層(亦稱為磊晶成長層)2，如第2圖所示，係依序積層發光部7及電流擴散層8之積層構造體，該發光部7係由磷化鋁‧鎵‧銦混晶(組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P；0≦X≦1，0＜Y≦1)層、或鋁‧鎵‧砷混晶(組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1))層、或銦‧鎵‧砷混晶(組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3))層所構成之pn接合型；該電流擴散層8係用於使元件驅動電流平面地擴散至整個發光部。能將習知的功能層適時添加至此化合物半導體層2的構造。例如，能設置用於將歐姆(Ohmic)電極的接觸電阻降低的接觸層、用於使元件驅動電流平面地擴散至整個發光部的電流擴散層、相反地用於限制元件驅動電流的流通區域的電流阻止層或電流狹窄層等習知的層構造。又，化合物半導體層2，較佳為使其在GaAs基板上磊晶成長所形成者。
發光部7的構成，係如第2圖所示，在電流擴散層8上，至少依序積層：p型的下部包覆層9、發光層10、n型的上部包覆層11。即，發光部7，包含為了將造成放射再結合的載子(carrier)及發光「封入」發光層10，而在發光層10的下側及上側對峙地配置的下部包覆(clad)層9及上部包覆層11，作成所謂的雙異質(double hetero，英文縮寫：DH)構造，在獲得高強度的發光上是較佳的。
發光層10係由半導體層所構成，該半導體層係由組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成。此發光層10可為雙異質構造、單一量子井(single quantum well，英文縮寫：SQW)構造、或多重量子井(multi quantum well，英文縮寫：MQW)構造之任一者，但為了獲得單色性優良的發光則較佳為作成MQW構造。又，構成形成量子井(英文縮寫：QW)構造的障壁(barrier)層及井(well)層之(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)的組成，能以使歸結所要的發光波長之量子位準在井層內形成的方式來決定。
發光層10的層厚，較佳為0.02~2μm的範圍。又，發光層10的傳導型並未特別限定，能選擇末掺雜、p型及n型之任一者。為了提高發光效率，較佳為作成結晶性良好的未掺雜或載子濃度低於3×1017 cm-3 。
下部包覆層9及上部包覆層11，係如第2圖所示，分別設置在發光層10的下面及上面。具體而言，在發光層10的下面設置下部包覆層9，在發光層10的上面設置上部包覆層11。
下部包覆層9及上部包覆層11係以極性不同的方式構成。又，下部包覆層9及上部包覆層11的載子濃度及厚度，能使用習知的合適範圍，較佳為以使發光層10的發光效率提高的方式將條件最適化。
具體而言，作為下部包覆層9，例如，較佳為使用由掺雜Mg之p型(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0.3≦X≦1，0＜Y≦1)、AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成的半導體材料。又，載子濃度較佳為2×1017 ~2×1018 cm-3 的範圍，層厚較佳為0.5~5μm的範圍。
另一方面，作為上部包覆層11，例如，較佳為使用由掺雜Si之n型(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0.3≦X≦1，0＜Y≦1)、AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成的半導體材料。又，載子濃度較佳為1×1017 ~1×1018 cm-3 的範圍，層厚較佳為0.5~2μm的範圍。
下部包覆層9及上部包覆層11的極性，能考慮化合物半導體層2的元件構造而適宜選擇。
又，亦可在下部包覆層9與發光層10之間、發光層10與上部包覆層11之間及上部包覆層11與電流擴散層8之間，設置用以使在兩層間之能帶(band)不連續性和緩地變化的中間層。此情況，各中間層，較佳為分別由具有上述兩層中間之禁止帶(forbidden band)寬度的半導體材料構成。
又，在發光部7的構成層上方，能設置用於將歐姆(Ohmic)電極的接觸電阻降低的接觸層、用於使元件驅動電流平面地擴散至整個發光部的電流擴散層、相反地用於限制元件驅動電流的流通區域的電流阻止層或電流狹窄層等習知的層構造。
電流擴散層8，係如第2圖所示，為了使元件驅動電流平面地擴散至整個發光部7，而設置在發光部7的下方。藉此，發光二極體1能從發光部7均勻地發光。
作為電流擴散層8，能應用具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦0.7，0≦Y≦1)的組成的材料。上述X，端視化合物半導體層2的元件構造而定，但因Al濃度低的材料在化學上是穩定的，所以較佳為0.5以下(以Al濃度而言為約12.5%以下)，更佳為0。又，上述Y，較佳為1。即，作為電流擴散層8，Al濃度較佳為25%以下，更佳為15%以下，最佳為使用不含Al的p型GaP。
在將GaP應用於電流擴散層8的情況，藉由將透明基板3作成GaP基板，能容易接合，獲得高接合強度。
又，電流擴散層8的厚度較佳為0.5~20μm的範圍。這是因為若為0.5μm以下則電流擴散不足，若為20μm以上則為了使其結晶成長至該厚度的成本會增大的緣故。
透明基板3，係接合至化合物半導體層2之與主要光取出面側2a相反側的面。即，透明基板3，係如第2圖所示，接合至構成化合物半導體層2的電流擴散層8側。此透明基板3，較佳為由具有用以機械性支撐發光部7的充分強度、且能讓從發光部7所出射的發光透過的禁止帶寬度是寬的、在光學上對來自發光層10的發光波長是透明的材料來構成。又，為了容易進行後述的接合製程，與接合表面的電流擴散層8相同的材質是最適合的。
作為透明基板3，例如，能使用磷化鎵(GaP)、砷化鋁‧鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)等之三五族化合物半導體結晶體、或六方晶或立方晶之碳化矽(SiC)等之四族半導體結晶體及藍寶石、玻璃等。
透明基板3，為了以充分的強度機械性支撐發光部7，較佳為作成例如約50μm以上的厚度。又，為了在接合至化合物半導體層2後容易對透明基板3施加機械性加工，較佳為作成不超過約300μm的厚度者。即，透明基板3，從透明度、成本面來看，由具有約50μm以上、約300μm以下厚度之由GaP單結晶體所構成之基板來構成是最適合的。
又，如第2圖所示，透明基板3的側面，係在靠近化合物半導體層2的側中作成對主要光取出面2a約略垂直的垂直面(第1側面)3a，在遠離化合物半導體層2的側中作成對主要光取出面朝內側傾斜的傾斜面(第2側面)3b。藉此，能效率佳地將來自發光層10而放出至透明基板3側的光取出至外部。又，來自發光層10而放出至透明基板3側的光當中，一部分能在垂直面3a被反射而在傾斜面3b取出。另一方面，在傾斜面3b被反射的光能在垂直面3a取出。依此方式，能藉由垂直面3a與傾斜面3b的相乘效果，提高光取出效率。又，約略垂直係表示容許離垂直方向-5°~5°左右的偏差，該偏差較佳為-3°~3°，更佳為-1°~1°。
又，在本實施形態，係如第2圖所示，較佳為將傾斜面3b與平行於發光面的面的夾角α定在60度~80度的範圍內。藉由定在這樣的範圍，能效率佳地將在透明基板3底部被反射的光取出至外部。
又，較佳為將垂直面3a的寬度(厚度方向)定在30μm~200μm的範圍內。藉由將垂直面3a的寬度定在上述範圍內，能效率佳地將在透明基板3底部被反射的光在垂直面3a中送回發光面，進一步地，可使其從主要光取出面2a放出。因此，能提高發光二極體1的發光效率。
進一步地，較佳為將垂直面3a的長度(厚度方向)作成比傾斜面3b的長度還長。藉此，能增大透明基板3的底面3B的面積，在晶粒接合製程的發光二極體的穩定性增加，而容易組裝。又，與n型歐姆電極(第1電極)4的形成區域的平衡(balance)成為良好的範圍，可高輝度化。
又，透明基板3的傾斜面3b，較佳為予以粗面化。藉由將傾斜面3b粗面化，可獲得將在此傾斜面3b的光取出效率提升的效果。即，能藉由將傾斜面3b粗面化，來抑制在傾斜面3b的全反射，提升光取出效率。
如上述，本實施形態之構成發光二極體1的透明基板3，係在側面形成有傾斜面3b，因此使得底面3B的面積S比與化合物半導體層2接合的上面3A的面積小。
在此，在本實施形態，底面3B的面積，較佳為在上面3A的面積的60~80%的範圍。若在上述範圍，便能提高光取出效率。
又，較佳為將底面3B的面積定為0.04mm2 以上。藉此，使晶粒接合製程的組裝變得容易。
又，底面3B，能具有對發光波長90%以上的反射率，具備與前述發光部對向配置的反射面(未圖示)。以此構成，能有效率地從主要光取出面取出光。
例如，反射面，能使用Ag、Al、Au等，除了此反射面以外，能附加用於共晶晶粒接合之AuIn、AuGe、AuSn等共晶金屬，簡化組裝製程。
為了不讓電流擴散層、反射金屬及共晶金屬相互擴散，亦插入例如Ti、W、Pt等高熔點金屬、或例如ITO等透明導電性氧化物，從品質的穩定性來看是較佳的。
化合物半導體層2與透明基板3的接合界面，有成為高電阻層的情況。即，在化合物半導體層2與透明基板3之間，有設置省略圖示的高電阻層的情況。此高電阻層，表示電阻值比透明基板3還高，在設置有高電阻層的情況下具有將化合物半導體層2之從電流擴散層8側朝透明基板3側的逆向電流降低的功能。又，構成對從透明基板3側朝電流擴散層8側意外被施加之逆向電壓發揮耐電壓性的接合構造，較佳為以使其降伏電壓的值成為比pn接合型的發光部7的逆向電壓還低的方式來構成。
n型歐姆電極4及p型歐姆電極5，如第2圖所示，係設置在發光二極體1之主要光取出面2a側的低電阻的歐姆接觸電極。藉由作成這樣的單側電極構造，就不必將電流流入與化合物半導體層2接合的透明基板3。因此，消除電性阻抗的限制，能選擇透過率高的基板材料作為透明基板3，能謀求發光二極體1的高輝度化。
n型歐姆電極4，係設置在上部包覆層11的上方，例如，能使用AuGe、由Ni合金/Au所構成的合金。另一方面，p型歐姆電極5，係在露出的電流擴散層8的表面使用由AuBe/Au、或AuZn/Au所構成的合金。
在本實施形態之發光二極體1，較佳為在電流擴散層8上形成p型歐姆電極5作為第2電極。藉由作成這樣的構成，可獲得降低作動電壓的效果。又，藉由在由p型GaP所構成之電流擴散層8上形成p型歐姆電極5，由於可獲得良好的歐姆接觸，所以能降低作動電壓。
在本實施形態，較佳為將第1電極的極性定為n型，將第2電極的極性定為p型。藉由作成這樣的構成，能達成發光二極體1的高輝度化。另一方面，若將第1電極作成p型，則電流擴散變差，導致輝度降低，對此，藉由將第1電極作成n型，來使電流擴散變好，能達成發光二極體1的高輝度化。
在本實施形態之發光二極體1，如第1圖所示，較佳為以使n型歐姆電極4及p型歐姆電極5成為對角的位置的方式配置。又，最佳為作成以化合物半導體層2包圍p型歐姆電極5的周圍的構成。藉由作成這樣的構成，可獲得降低作動電壓的效果。又，藉由以n型歐姆電極4包圍p型歐姆電極5的四方，使電流成為容易流向四方，其結果作動電壓降低。
又，在本實施形態之發光二極體1，如第1圖所示，較佳為將n型歐姆電極4作成蜂巢、格子形狀等網目。藉由作成這樣的構成，可獲得使輝度及可靠性提高的效果。又，藉由作成格子狀，能將電流均勻地注入發光層10，其結果，可獲得使輝度及可靠性提高的效果。又，在本實施形態之發光二極體1，如第1圖所示，較佳為以帶形狀的電極(帶電極)4a、及寬度10μm以下的線狀的電極(線狀電極)4b來構成n型歐姆電極4。藉由作成這樣的構成，能謀求高輝度化。進一步地，藉由縮減線狀電極的寬度，能將光取出面的開口面積提高，能達成高輝度化。
在此，在本實施形態的發光二極體1，如第1圖所示，其特徵為n型歐姆電極4(4a、4b)及p型歐姆電極5，係配置在當平面觀察時之投影底面3B的區域內。換言之，其特徵為使任何電極都不會配置在透明基板3之傾斜面3b的投影區域內。
依此方式，因不在被認為是利用傾斜面效果之光取出效率高的區域之投影底面3B的區域以外的區域(即傾斜面3b被投影的區域)，形成不透明的電極，所以光損失減少。因此，能提高來自發光部7的光取出效率。因此，能達成發光二極體1的進一步高輝度化。
又，必須利用構成n型歐姆電極(第1電極)4的線狀電極4b來使電流擴散到周邊。在過去之在中央部附近只形成歐姆電極的構造，元件周邊部的發光弱，無法期待顯著的效果。
<發光二極體之製造方法>
接著，就本實施形態之發光二極體之製造方法加以說明。第3圖係使用本實施形態的發光二極體1之磊晶晶圓的剖面圖。又，第4圖係使用本實施形態的發光二極體1之接合晶圓的剖面圖。
(化合物半導體層之形成製程)
首先，如第3圖所示，製作化合物半導體層2。化合物半導體層2之製作，係在GaAs基板14上依序積層：由GaAs所構成之緩衝層15、為了利用於選擇性蝕刻所設置之蝕刻中止層(etching stop layer，未圖示)、由掺雜Si之n型AlGaInP所構成之接觸層16、n型的上部包覆層11、發光層10、p型的下部包覆層9、由掺雜Mg之p型GaP所構成之電流擴散層8。
GaAs基板14，能使用以習知的製法所製作之市售品的單結晶基板。GaAs基板14之使磊晶成長的表面，較佳為平滑的。從品質的穩定性方面來看，較佳為GaAs基板14的表面的面方位係容易磊晶成長、可量產的(100)面及從(100)偏離±20°以內的基板。進一步地，GaAs基板14的面方位的範圍更佳為從(100)方向朝(0-1-1)方向偏離15°±5°。
為了改善化合物半導體層2的結晶性，GaAs基板14的差排密度(dislocation density)越低越好。具體而言，例如，較佳為10,000個cm-2 以下，最佳是1,000個cm-2 以下。
GaAs基板14，可為n型亦可為p型。GaAs基板14的載子濃度，能依所須的導電度及元件構造來適當地選擇。例如，在GaAs基板14為掺雜矽的n型的情況，載子濃度較佳為1×1017 ~5×1018 cm-3 的範圍。相對於此，在GaAs基板14為掺雜鋅的p型的情況，載子濃度較佳為2×1018 ~5×1019 cm-3 的範圍。
GaAs基板14的厚度，係因應基板尺寸而有適切的範圍。若GaAs基板14的厚度比適切的範圍還薄，則有在化合物半導體層2之製造製程中破裂之虞。另一方面，若GaAs基板14的厚度比適切的範圍還厚，則使材料成本增加。因此，在GaAs基板14的基板尺寸是大的情況，例如，在直徑75 mm的情況下，為了防止處理時破裂較佳是250~500μm的厚度。同樣地，在直徑50 mm的情況下，較佳是200~400μm的厚度，在直徑100 mm的情況下，較佳是350~600μm的厚度。
依此方式，藉由因應GaAs基板14的基板尺寸而增厚基板厚度，能減低起因於發光層7之化合物半導體層2的翹曲。藉此，使磊晶成長中的溫度分布成為均勻，所以能將發光層10之面內的波長分布縮小。又，GaAs基板14的形狀，並未特別限定為圓形，即使是矩形等也沒問題。
緩衝層(buffer)15，係為了減低GaAs基板14與發光部7的構成層之缺陷傳播而設置。因此，只要選擇基板的品質或磊晶成長條件的話，便未必須要緩衝層15。又，緩衝層15的材質，較佳為與使磊晶成長的基板相同的材質。因此，在本實施形態，對於緩衝層15，較佳為使用與GaAs基板14相同的GaAs。又，對於緩衝層15，為了減低缺陷的傳播，亦可使用由與GaAs基板14不同的材質所構成的多層膜。緩衝層15的厚度，較佳為0.1μm以上，更佳為0.2μm以上。
接觸層16，係為了使與電極的接觸電阻降低而設置。接觸層16的材質，較佳為帶隙比發光層12還大的材質，AlX Ga1-X As、(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)是合適的。又，接觸層16的載子濃度的下限值，為了使與電極的接觸電阻降低而較佳為5×1017 cm-3 以上，更佳為1×1018 cm-3 以上。載子濃度的上限值，較佳是容易引起結晶性降低的2×1019 cm-3 以下。接觸層16的厚度較佳為0.5μm以上，最佳是1μm以上。接觸層16的厚度的上限值並未特別限定，但是為了使磊晶成長的成本落在適當範圍，最佳是作成5μm以下。
在本實施形態，能應用分子線磊晶法(MBE)或減壓有機金屬化學氣相堆積法(MOCVD法)等習知的成長方法。其中，最佳是應用量產性優良的MOCVD法。具體而言，使用於化合物半導體層2之磊晶成長的GaAs基板14，較佳是在成長前實施洗淨製程或熱處理等之前處理，除去表面的污染或自然氧化膜。構成上述化合物半導體層2的各層，係能將直徑50~150 mm的GaAs基板14放置(set)在MOCVD裝置內，使其同時地磊晶成長而積層。又，作為MOCVD裝置，能應用自公轉型、高速旋轉型等之市售的大型裝置。
當磊晶成長上述化合物半導體層2之各層時，作為三族構成元素的原料，例如，能使用三甲基鋁((CH3 )3 Al)、三甲基鎵((CH3 )3 Ga)及三甲基銦((CH3 )3 In)。又，作為Mg的掺雜原料，能使用例如，雙環戊二烯鎂(bis-(C5 H5 )2 Mg)等。又，作為Si的掺雜原料，能使用例如，二矽烷(Si2 H6 )等。又，作為五族構成元素的原料，能使用膦(PH3 )、及胂(AsH3 )等。又，作為各層的成長溫度，在使用p型GaP作為電流擴散層8的情況，能應用720~770℃，其他的各層能應用600~700℃。進一步地，能適宜選擇各層的載子濃度及層厚、溫度條件。
如此進行所製造的化合物半導體層2，儘管具有發光層7但仍可獲得結晶缺陷少的良好表面狀態。又，化合物半導體層2，亦可因應元件構造而施加研磨等之表面處理。
(透明基板之接合製程)
接下來，接合化合物半導體層2與透明基板3。化合物半導體層2與透明基板3之接合，首先，將構成化合物半導體層2之電流擴散層8的表面加以研磨、鏡面加工。接下來，準備貼附至此電流擴散層8之已鏡面研磨之表面的透明基板3。又，此透明基板3的表面，在使其接合至電流擴散層8以前研磨成鏡面。接下來，將化合物半導體層2及透明基板3搬入一般的半導體材料貼附裝置，在真空中使電子碰撞已鏡面研磨的雙方表面而照射已中性(neutral)化的Ar束。之後，藉由在維持真空的貼附裝置內將雙方的表面對齊地重疊並施加荷重，能在室溫下接合(參照第4圖)。關於接合，從接合條件的穩定性來看，更佳為接合面係相同的材質。
接合(貼附)，在這樣的真空下之常溫接合是最合適的，但亦能使用在高溫處理、高壓下之壓著、接著劑來接合。
(第1及第2電極之形成製程)
接下來，形成第1電極之n型歐姆電極4及第2電極之p型歐姆電極5。n型歐姆電極4及p型歐姆電極5的形成，首先，利用氨系蝕刻劑將GaAs基板14及緩衝層15從已與透明基板3接合的化合物半導體層2中選擇性除去。接下來，在已露出的接觸層16表面形成n型歐姆電極4。具體而言，例如，利用真空蒸鍍法、以成為任意厚度的方式積層AuGe、Ni合金/Au後，利用一般的光微影手段進行圖案化來形成n型歐姆電極4b的形狀。
接下來，選擇性除去接觸層16、上部包覆層11、發光層10、下部包覆層9而使電流擴散層8露出，在此露出的電流擴散層8的表面形成p型歐姆電極5。具體而言，例如，利用真空蒸鍍法、以成為任意厚度的方式積層AuBe/Au後，利用一般的光微影手段進行圖案化來形成p型歐姆電極5的形狀。之後，藉由以例如400~500℃、5~20分鐘的條件進行熱處理而合金化，能形成低電阻的n型歐姆電極4及p型歐姆電極5。
(透明基板之加工製程)
接下來，加工透明基板3的形狀。透明基板3的加工，首先，在表面進行V字狀的挖溝。此時，V字狀的溝的內側面成為傾斜面3b，該傾斜面3b具有與平行於發光面的面的夾角α。接下來，從化合物半導體層2側開始以既定的間隔進行切片而晶片化。藉由晶片化時之切片來形成透明基板3的垂直面3a。
又，注意的是，以當平面觀察該發光二極體時，第1及第2電極係配置在加工後之透明基板3之投影底面3B的區域(參照第1圖)內的方式在該透明基板的側面形成傾斜面3b。
傾斜面3b的形成方法，並未特別限定，能組合濕蝕刻、乾蝕刻、刻劃法、雷射加工等之過去以來的方法來使用，最佳為應用形狀控制性及生產性高的切片法。藉由應用切片法，能提高製造良率。
又，垂直面3a的形成方法，並未特別限定，較佳為以雷射加工、刻劃-裂片(scribe-break)法或切片法來形成。藉由採用雷射加工、刻劃-裂片法，能使製造成本降低。即，不必設置晶片分離時的切割留白，能製造數量多的發光二極體，所以能降低製造成本。另一方面，在切片法方面，切斷的穩定性優良。
最後，依須要，以硫酸-過氧化氫混合液等來蝕刻除去破碎層及污染。如此地進行而製造發光二極體1。
<發光二極體燈>
第5圖及第6圖係用於說明使用應用本發明之一實施形態的發光二極體之發光二極體燈的圖，第5圖為平面圖，第6圖係沿著第5圖中所示之B-B’線的剖面圖。
如第5圖及第6圖所示，使用本實施形態之發光二極體1的發光二極體燈41，係將1個以上的發光二極體1構裝在安裝基板42的表面。更具體而言，在安裝基板42的表面，設置n電極端子43及p電極端子44。又，發光二極體1之第1電極的n型歐姆電極4及安裝基板42之n電極端子43係使用金線45來連接(打線(wire bonding))。另一方面，發光二極體1之第2電極的p型歐姆電極5及安裝基板42之p電極端子44係使用金線46來連接。進一步地，藉由Ag膏或共晶金屬層等之連接層(省略圖示)，如第6圖所示，將發光二極體1連接至n電極端子43上而固定在安裝基板42。然後，安裝基板42之已構裝發光二極體1的表面，係藉由環氧樹脂等之一般的密封劑47來密封。
<發光二極體燈之製造方法>
接下來，針對使用上述發光二極體1之發光二極體燈41之製造方法，即，發光二極體1的構裝方法加以說明。
如第5圖及第6圖所示，將既定數量的發光二極體1構裝在安裝基板42的表面。發光二極體1的構裝，首先，進行安裝基板42與發光二極體1的對位，將發光二極體1配置在安裝基板42表面的既定位置。接下來，以Ag膏等進行晶粒接合，將發光二極體1固定在安裝基板42的表面。接下來，使用金線45來連接發光二極體1的n型歐姆電極4與安裝基板42的n電極端子43(打線)。接下來，使用金線46來連接發光二極體1的p型歐姆電極5與安裝基板42的p電極端子44。最後，將安裝基板42之已構裝發光二極體1的表面，利用密封劑47加以密封。如此地進行，製造使用發光二極體1的發光二極體燈41。
第5圖及第6圖所示之發光二極體燈41，係藉由上述構成，將已施加在n電極端子43與p電極端子44之間的電壓，透過負極側的n型歐姆電極4與正極側的p型歐姆電極5來施加在化合物半導體層2，而發光層10發光。出射自發光層10的光，係從發光二極體燈41的光取出面取出。
又，使用上述發光二極體1的發光二極體燈，能用於一般用途的砲彈型、攜帶機器用途的側視型、用在顯示器的頂視型等任何的用途。
又，在上述構成的發光二極體燈41中，作為安裝基板42的形狀，在第5圖及第6圖所示的例中係形成為板狀，但不限定於此，亦可採用其他的形狀。
如以上說明，根據本實施形態的發光二極體1，在化合物半導體層2的主要光取出面2a側，設置n型歐姆電極(第1電極)4(4a、4b)、及p型歐姆電極(第2電極)5，具有：透明基板3與化合物半導體層2接合的上面3A、面積比該上面3A的面積還小的底面3B、及至少包含朝透明基板3的內側傾斜的傾斜面3b的側面，以當平面觀察時，n型及p型歐姆電極4、5係配置在透明基板3之投影底面3A的區域內的方式構成。在此，投影底面3A的區域以外的區域(即傾斜面3b被投影的區域)，由於是光取出效率高的區域，所以藉由不在此區域內形成不透明的n型及p型歐姆電極4、5，能確保反射面的實效面積。藉此，由於能提高來自發光部7的光取出效率，所以能達成發光二極體1的高輝度化。
根據本實施形態之發光二極體1之製造方法，在已與化合物半導體層2接合的透明基板3的側面，在形成傾斜面3b的製程中，成為如下的構成：以使透明基板3之底面3B的面積比與化合物半導體層2接合的上面3A的面積還小，並且當平面觀察該發光二極體1時，n型及p型歐姆電極4、5係配置在投影底面3B的區域內的方式，在該透明基板3的側面形成傾斜面3b。
藉此，能製造高輝度的上述發光二極體1。
根據本實施形態之發光二極體燈41，由於搭載本發明之上述發光二極體1，所以能提供高輝度的發光二極體燈。
[實施例]
以下，基於實施例具體地說明本發明。但是，本發明並非限定於這些實施例者。
(實施例1)
在本實施例製作之半導體發光二極體，係具有第1圖及第2圖所示之上述實施形態的AlGaInP發光部的紅色發光二極體(LED)。
在本實施例，係以使設置在GaAs基板上之磊晶積層構造體(磊晶晶圓)與GaP基板接合來製作發光二極體的情況為例，具體地說明本發明。
實施例1的LED，係使用在由已掺雜Si之n型的具有從(100)面傾斜15°的面之GaAs單結晶所構成之半導體基板上，具備依序積層的半導體層的磊晶晶圓來製作。經積層的半導體層係指由掺雜Si之n型GaAs所構成之緩衝層、由掺雜Si之n型(Al0.5 Ga0.5 )0.5 In0.5 P所構成之接觸層、由掺雜Si之n型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之下部包覆層、由20對之未掺雜的(Al0.2 Ga0.8 )0.5 In0.5 P/(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之發光層、及由掺雜Mg之p型(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之上部包覆層及由薄膜(Al0.5 Ga0.5 )0.5 In0.5 P所構成之中間層、掺雜Mg之p型GaP層。
在本實施例，上述半導體層的各層，係藉由使用三甲基鋁((CH3 )3 Al)、三甲基鎵((CH3 )3 Ga)及三甲基銦((CH3 )3 In)為三族構成元素的原料之減壓有機金屬化學氣相堆積法(MOCVD法)來在GaAs基板上進行積層，而形成磊晶晶圓。Mg的掺雜原料，係使用雙環戊二烯鎂(bis-(C5 H5 )2 Mg)。Si的掺雜原料，係使用二矽烷(Si2 H6 )。又，作為五族構成元素的原料，係使用膦(PH3 )或胂(AsH3 )。使GaP層在750℃成長，使構成半導體層之其他的半導體層在730℃成長。
GaAs緩衝層的載子濃度係定為約2×1018 cm-3 ，又，層厚係作成0.2μm。接觸層，係由(Al0.5 Ga0.5 )0.5 In0.5 P構成，載子濃度係定為約2×1018 cm-3 ，層厚係作成1.5μm。n型包覆層的載子濃度係定為約8×1017 cm-3 ，又，層厚係作成約1μm。發光層係作成未掺雜的0.8μm。p型包覆層的載子濃度係定為2×1017 cm-3 ，又，層厚係作成1μm。GaP層的載子濃度係定為3×1018 cm-3 ，層厚係作成9μm。
p型GaP層，係研磨從表面到深度約1μm的區域，進行鏡面加工。藉由鏡面加工，將p型GaP層的表面粗糙度作成0.18nm。另一方面，準備貼附在上述p型GaP層之已鏡面研磨的表面的n型GaP基板。此貼附用GaP基板，係使用以使載子濃度成為約2×1017 cm-3 的方式添加Si及Te之將面方位作成(111)的單結晶。貼附用GaP基板的直徑為50公厘(mm)，厚度為250μm。此GaP基板的表面，係在使其接合至p型GaP層以前研磨成鏡面，將表面粗糙度加工成0.12nm(以平方平均平方根值(rms)表示)。
將上述GaP基板及磊晶晶圓搬入一般的貼附裝置，將裝置內排氣成真空直到3×10-5 Pa為止。
接下來，將Ar束照射在GaP基板、及GaP層雙方的表面。然後，在維持為真空的貼附裝置內，使雙方的表面對齊地重疊，以使在各自表面的壓力成為20g/cm2 的方式施加荷重，在室溫下將雙方接合。
接下來，利用氨系蝕刻劑將GaAs基板及GaAs緩衝層從已接合的晶圓選擇性除去。
在接觸層的表面，利用真空蒸鍍法以使厚度成為0.3μm的方式形成AuGe、Ni合金，以使厚度成為0.3μm的方式形成Au，形成n形歐姆電極(4b)來作為第1線狀歐姆電極。利用一般的光微影手段實施圖案化，形成電極。
接下來，將形成p電極的區域的磊晶層選擇性地除去，使GaP層露出。在GaP層的表面，利用真空蒸鍍法，以使AuBe成為0.2μm、使Au成為0.4μm的方式形成p形歐姆電極。
以450℃進行10分鐘的熱處理而合金化，形成低電阻的p型及n型歐姆電極(5)。
接下來，在n電極墊區域(4a)與p電極上的墊區域(5)形成0.2μm的Au、0.2μm的Pt、1μm的Au之打線用電極。
接下來，將成為切斷區域的化合物半導體層蝕刻除去。
使用切片鋸(dicing saw)，從GaP基板的背面(3B)，以使傾斜面的角度α成為70°的方式、以使第1側面(3a)成為160μm的方式進行V字狀的挖溝。
接下來，使用切片鋸從表面側開始以320μm的間隔切斷而晶片化。以硫酸-過氧化氫混合液來蝕刻除去因切片所產生之破碎層及污染，製作半導體發光二極體(晶片)。
第1側面的長度為160μm，傾斜面(3b)的長度為96μm。底面係一邊為約250μm的約略正方形，面積為約0.062mm2 。
被第1側面包圍的上面，係約290μm的正方形，面積為0.084mm2 。底面與上面的比率為74%。
如第5圖及第6圖所示，將以上述方式製作的LED晶片組裝成發光二極體燈。此LED燈，係以銀(Ag)膏固定、支撐(mount)在安裝基板，將LED晶片的n型歐姆電極與設置在安裝基板表面的n電極端子，或將p型歐姆電極與p電極端子以金線打線後，以一般的環氧樹脂密封來製作。組裝100個燈，評估特性及組裝不良率。
透過設置在安裝基板表面的n電極端子與p電極端子而將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出主波長為620nm的紅色光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)反映各歐姆電極之良好的歐姆特性，100個燈的平均值成為2.0伏特(V)。又，順向電流為20mA時的發光強度，反映發光效率高的發光部的構成及將當截斷時朝晶片發生的破碎層除去等使朝外部的取出效率提高，成為3.2流明(lumen)之高輝度。無組裝不良。
(比較例1)
比較例1的LED，與上述實施例1同樣地進行，形成p型及n型歐姆電極。
接下來，從背面側，即透明基板側以使第1側面成為30μm的方式加以切斷，從表面側使用切片鋸以320μm間隔加以切斷而晶片化。以硫酸、過氧化氫混合液將因切片所造成的破碎層及污染除去，製作如第7圖及第8圖所示之半導體發光二極體(晶片)21。
與實施例1的情況同樣地進行，將以上述方式製作之LED晶片21組裝成100個發光二極體燈。
如第7圖及第8圖所示，比較例1的LED，透明基板23的第2側面之傾斜面23b的長度比第1側面之垂直面23a還長，透明基板23的底面23B的面積成為比實施例1的LED還小。進一步地，當平面觀察LED時，墊電極4a及線狀電極4b被配置在透明基板23之投影傾斜面23a的區域內，即傾斜面23b的上方。
具體而言，α=約70度，垂直面23a的長度為60μm，傾斜面23b的長度為200μm。底面23B係一邊為約150μm的約略正方形，面積為0.023mm2 。
相對於此，被第1側面之垂直面23a包圍的上面23A為約略290μm的正方形，面積為0.084mm2 。又，底面23B與上面23A的比率為27%。
透過設置在安裝基板表面的n電極端子及p電極端子而將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出主波長為620nm的紅色光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)成為2.0伏特(V)。又，順向電流為20mA時的輝度為2.9流明。當晶粒接合時發生2個晶片倒下的組裝不良。
與應用本發明之上述實施例1相比較，比較例1的LED21，係將電極4(4a、4b)形成在底面23B的上方，所以輝度低。底面小而平衡差，所以發生組裝不良。
(比較例2)
比較例2的LED，與上述實施例1同樣地進行，形成p型及n型歐姆電極。
接下來，從背面側，即透明基板側，使用切片鋸以320μm間隔加以切斷而晶片化。比較例2的LED並無第1側面之垂直面，僅以角度(α)85度的傾斜面形成側面(參照第10圖)。之後，以硫酸、過氧化氫混合液將破碎層及污染除去，製作如第9圖及第10圖所示之半導體發光二極體(晶片)31。
與實施例1的情況同樣地進行，將以上述方式製作之LED晶片31組裝成100個發光二極體燈。
如第9圖及第10圖所示，比較例2的LED32，係透明基板33的側面僅由傾斜面33b構成。當平面觀察LED32時，墊電極4a及線狀電極4b未被配置在透明基板33之投影傾斜面33a的區域內，即傾斜面33b的上方。
具體而言，底面33B的長度為290μm，面積為0.085mm2 。
相對於此，上面33A為約310μm的正方形，面積為0.096mm2 。又，底面33B與上面33A的比率為88%。
透過設置在安裝用基板表面的n電極端子及p電極端子而將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出主波長為620nm的紅色光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)成為2.0伏特(V)。又，順向電流為20mA時的輝度為2.6流明。無組裝不良。
與應用本發明之上述實施例1相比較，比較例2的LED31，傾斜角α大，所以輝度低。
(實施例2)
在本實施例，係就與實施例1同樣的構造，發光層的材質為AlGaAs發光部的紅外發光二極體(LED)加以說明。
在本實施例，與實施例1同樣，使設置在GaAs基板上之磊晶積層構造體(磊晶晶圓)與GaP基板接合而在發光二極體中，發光部以外的製造製程係與實施例1相同。
實施例2的LED的發光部係利用以下來構成：由掺雜Si之(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之n型上部包覆層、由Al0.3 Ga0.7 As所構成之上部導引層、由Al0.03 Ga0.97 As/Al0.2 Ga0.8 As的對所構成之井層/障壁層、由Al0.3 Ga0.7 As所構成之下部導引層、由掺雜Mg之(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之p型下部包覆層。
前述，上部包覆層係將載子濃度定為約1×1018 cm-3 ，將層厚作成約0.5μm。上部導引層係未掺雜，將層厚作成約50nm。井層係未掺雜，作成層厚為約17nm之Al0.03 Ga0.97 As，障壁層係未掺雜、作成層厚為約19nm之Al0.2 Ga0.8 As。又，將18對的井層與障壁層交替地積層。下部導引層係未掺雜，將層厚作成約50nm。下部包覆層係將載子濃度定為約8×1017 cm-3 ，將層厚作成約0.5μm。
與實施例1同樣地，如第5圖及第6圖所示，將以上述方式製作之LED晶片組裝成100個燈，評估特性及組裝不良率。
將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出峰波長為830nm的紅外光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)反映了在構成化合物半導體層之電流擴散層與功能性基板之接合界面的低電阻、及各歐姆電極之良好的歐姆特性，成為1.9伏特(V)。又，順向電流為20mA時的發光輸出為18mW。又，無組裝不良。
(實施例3)
在本實施例，係就與實施例1同樣的構造，發光層的材質為lnGaAs發光部的紅外發光二極體(LED)加以說明。
在本實施例，與實施例1同樣，使設置在GaAs基板上之磊晶積層構造體(磊晶晶圓)與GaP基板接合而在發光二極體中，發光部以外的製造製程係與實施例1相同。
實施例3的LED的發光部係利用以下來構成：由掺雜Si之(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P所構成之n型上部包覆層、由(Al0.3 Ga0.7 )0.52 In0.48 P所構成之上部導引層、由5對之In0.2 Ga0.8 As/(Al0.1 Ga0.9 )0.55 In0.45 P所構成之井層/障壁層、由(Al0.3 Ga0.7 )0.52 In0.48 P所構成之下部導引層、由掺雜Mg之(Al0.7 Ga0 3 )0.5 In0.5 P所構成之p型下部包覆層。
前述，上部包覆層係將載子濃度定為約1×1018 cm-3 ，將層厚作成約0.5μm。上部導引層係未掺雜，將層厚作成約50nm。井層係未掺雜，作成層厚為約5nm之In0.2 Ga0.8 As，障壁層係未掺雜、作成層厚為約10nm之(Al0.1 Ga0.9 )0.55 In0.45 P。又，將5對的井層與障壁層交替地積層。下部導引層係未掺雜，將層厚作成約50nm。下部包覆層係將載子濃度定為約8×1017 cm-3 ，將層厚作成0.5μm。
與實施例1同樣地，如第5圖及第6圖所示，將以上述方式製作之LED晶片組裝成100個燈，評估特性及組裝不良率。
評估此發光二極體(發光二極體燈)的特性。將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出峰波長為920nm的紅外光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)反映了在構成化合物半導體層之電流擴散層與功能性基板之接合界面的低電阻、及各歐姆電極之良好的歐姆特性，成為1.22伏特(V)。順向電流為20mA時的發光輸出為8mW。又，無組裝不良。
(比較例3)
使用記載在實施例2之AlGaAs發光部，在比較例2的製造製程(晶片形狀)製作。
透過設置在安裝基板表面的n電極端子及p電極端子而將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出峰波長為830nm的紅色光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)成為1.9伏特(V)。又，順向電流為20mA時的發光輸出為15mW。當晶粒接合時發生1個晶片倒下的組裝不良。
與應用本發明之上述實施例1相比較，比較例1的LED21，係將電極4(4a、4b)形成在底面23B的上方，所以輸出低。底面小而平衡差，所以發生組裝不良。
(比較例4)
使用記載在實施例3之InGaAs發光部，在比較例2的製造製程(晶片形狀)製作。
透過設置在安裝基板表面的n電極端子及p電極端子而將電流流入n型及p型歐姆電極間後，便射出峰波長為920nm的紅色光。在順方向上流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)成為1.22伏特(V)。又，順向電流為20mA時的發光輸出為6.5mW。當晶粒接合時發生2個晶片倒下的組裝不良。
與應用本發明之上述實施例1相比較，比較例1的LED21，係將電極4(4a、4b)形成在底面23B的上方，所以輸出低。底面小而平衡差，所以發生組裝不良。
[產業上的可利用性]
本發明之發光二極體可發出紅外光、紅色光、橙色光、黃色光或黃綠色光等，而且因為高輝度所以能作為各種的顯示燈、感測器用光源、照明來利用。
1．．．發光二極體
2．．．化合物半導體層
2a．．．光取出面
3．．．透明基板
3A．．．上面
3B．．．底面
3a．．．垂直面(第1側面)
3b．．．傾斜面(第2側面)
4．．．n型歐姆電極(第1電極)
5．．．p型歐姆電極(第2電極)
7．．．發光部
8．．．電流擴散層
9．．．下部包覆層
10．．．發光層
11．．．上部包覆層
14．．．GaAs基板
15．．．緩衝層
16．．．接觸層
41．．．發光二極體燈
42．．．安裝基板
43．．．n電極端子
44．．．p電極端子
45、46．．．線
47．．．密封劑
第1圖係本發明之一實施形態的發光二極體之平面圖。
第2圖係本發明之一實施形態的發光二極體之沿著第1圖中所示之A-A’線的剖面示意圖。
第3圖係使用本發明之一實施形態的發光二極體之磊晶晶圓的剖面示意圖。
第4圖係使用本發明之一實施形態的發光二極體之接合晶圓的剖面示意圖。
第5圖係使用本發明之一實施形態的發光二極體之發光二極體燈的平面圖。
第6圖係使用本發明之一實施形態的發光二極體之發光二極體燈之沿著第5圖中所示之B-B’線的剖面示意圖。
第7圖係顯示比較例1之發光二極體的構成之平面圖。
第8圖係比較例1之發光二極體之沿著第7圖中所示之C-C’線的剖面示意圖。
第9圖係顯示比較例2之發光二極體的構成之平面圖。
第10圖係比較例2之發光二極體之沿著第9圖中所示之D-D’線的剖面示意圖。
1．．．發光二極體
2．．．化合物半導體層
2a．．．光取出面
3．．．透明基板
3A．．．上面
3B．．．底面
3a．．．垂直面(第1側面)
3b．．．傾斜面(第2側面)
4、4a、4b．．．n型歐姆電極(第1電極)
5．．．p型歐姆電極(第2電極)
7．．．發光部
8．．．電流擴散層
9．．．下部包覆層
10．．．發光層
11．．．上部包覆層

Claims (17)

  1. 一種發光二極體，係將具有包含由組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0<Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成之發光層的發光部的化合物半導體層、與透明基板予以接合的發光二極體，其特徵為，在前述化合物半導體層的主要光取出面側，設置第1電極、極性與前述第1電極不同的第2電極，前述透明基板具有：與前述化合物半導體層接合的上面、面積比前述上面的面積還小的底面、及至少包含從前述上面側朝前述底面側傾斜之傾斜面的側面，當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極係配置在前述底面的投影區域內，而不會配置在透明基板之傾斜面的投影區域內。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體，其中前述透明基板的前述側面具有：第1側面，係在與前述化合物半導體層接合的上面側對前述光取出面約略垂直；及第2側面，係在前述底面側中對前述光取出面傾斜。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光二極體，其中當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極未被配置在投影前述第2側面的區域內。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述底面的面積係在前述上面的面積之60~80%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述底面的面積係0.04mm2 以上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述透明基板係GaP單結晶。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述透明基板的厚度係在50~300μm的範圍。
  8. 如申請專利範圍第2項之發光二極體，其中前述第2側面與前述光取出面的夾角係在60~80°的範圍。
  9. 如申請專利範圍第2項之發光二極體，其中當剖面觀察該發光二極體時，前述第1側面的長度比前述第2側面的長度還長。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述第1電極具有墊電極、及寬度10μm以下的線狀電極。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述化合物半導體層包含GaP層，前述第2電極係設置在前述GaP層上。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體，其中前述第1電極的極性係n型，前述第2電極的極性係p型。
  13. 如申請專利範圍第2項之發光二極體，其中前述第2側面被粗面化。
  14. 一種發光二極體之製造方法，其特徵為具備：在GaAs基板形成化合物半導體層之製程，該化合物半導體層具有包含由組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X ≦1，0<Y≦1)、組成式AlX Ga1-X As(0≦X≦1)、或組成式InX Ga1-X As(0≦X≦0.3)所構成之發光層的發光部；將前述化合物半導體層與透明基板接合之製程；將前述GaAs基板除去之製程；在前述化合物半導體層之與前述透明基板相反側之主要光取出面側，形成第1電極、及極性與前述第1電極不同的第2電極之製程；及在前述透明基板的側面，形成傾斜面之製程，前述形成傾斜面之製程，係以使前述透明基板之底面的面積比與前述化合物半導體層接合之上面的面積還小，並且當平面觀察該發光二極體時，前述第1及第2電極係配置在前述底面的投影區域內，而不會配置在透明基板之傾斜面的投影區域內之方式，在該透明基板的側面形成傾斜面。
  15. 如申請專利範圍第14項之發光二極體之製造方法，其中前述形成傾斜面之製程，係在前述透明基板之與前述化合物半導體層接合的上面側，形成對前述光取出面成為約略垂直的第1側面，在前述底面側，形成對前述光取出面傾斜之第2側面。
  16. 如申請專利範圍第14或15項之發光二極體之製造方法，其中前述形成傾斜面之製程，係使用切片(dicing) 法。
  17. 一種發光二極體燈，其特徵為搭載如申請專利範圍第1至13項中任一項記載之發光二極體。
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