發(fā)光二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以均勻的膜厚形成有保護(hù)膜及電極膜的發(fā)光二極管。這種發(fā)光二極管具備平坦部和臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，傾斜側(cè)面采用濕式蝕刻形成，并且水平方向的截面積朝向頂面連續(xù)變小地形成，保護(hù)膜覆蓋平坦部、臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的傾斜側(cè)面、和臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面的周緣區(qū)域，并且具有配置在周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)、且光射出孔的周圍而使化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗，電極膜是被形成為與從通電窗露出來(lái)的層的表面接觸、并且覆蓋在平坦部上形成的保護(hù)膜、在頂面上具有光射出孔的連續(xù)膜，在反射層和層之間、且通電窗和被其包圍的范圍內(nèi)具備透明導(dǎo)電膜。
【專利說(shuō)明】發(fā)光二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管及其制造方法。
[0002]本申請(qǐng)基于2011年12月19日在日本申請(qǐng)的專利申請(qǐng)2011-277535號(hào)要求優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]已知從元件上面的一部分取出在發(fā)光層發(fā)生的光的點(diǎn)光源型的發(fā)光二極管。已知在這種類型的發(fā)光二極管中具有用于將發(fā)光層的通電區(qū)域限制為其面內(nèi)的一部分的電流狹窄構(gòu)造(例如專利文獻(xiàn)I)。在具有電流狹窄構(gòu)造的發(fā)光二極管中發(fā)光區(qū)域被限定。由于使光從設(shè)置在該區(qū)域的正上方的光射出孔射出，因此能夠得到較高的光輸出，并且能夠高效地向光學(xué)部件等輸入所射出的光。
[0004]在點(diǎn)光源型的發(fā)光二極管中，已知以下的結(jié)構(gòu):在與基板平行的方向上為了使發(fā)光區(qū)域狹窄而將活性層等形成為柱狀構(gòu)造，在該柱狀構(gòu)造的頂面的光取出面具備具有光射出用的開口(光射出孔)的層(例如專利文獻(xiàn)2)。
[0005]圖16示出一種共振器型發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管是在基板131上依次具備下部鏡層(miiror layer) 132、活性層133、上部鏡層134、接觸層135的發(fā)光二極管，將活性層133、上部鏡層134、接觸層135形成為柱狀構(gòu)造137，用保護(hù)膜138覆蓋柱狀構(gòu)造137及其周圍，在該保護(hù)膜138上形成電極膜139，在柱狀構(gòu)造137的頂面137a(光取出面)上，在電極膜139上形成了光射出用的開口 139a。標(biāo)記140為背面電極。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-31842號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-283862號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在形成上述柱狀構(gòu)造時(shí)，通過(guò)各向異性的干式蝕刻來(lái)實(shí)施成膜活性層等之后的柱狀構(gòu)造以外的部分的除去。因此，如圖16所示，柱狀構(gòu)造137的側(cè)面137b相對(duì)于基板131垂直或者急傾斜地形成。在該柱狀構(gòu)造的側(cè)面，通過(guò)采用蒸鍍法、濺射法形成了保護(hù)膜以后，通過(guò)蒸鍍法形成電極用金屬(例如Au)膜。但是存在以下問(wèn)題:在該垂直或者急傾斜的側(cè)面，不容易以一樣的膜厚形成保護(hù)膜、電極用金屬膜，容易變成不連續(xù)的膜。在保護(hù)膜變?yōu)椴贿B續(xù)的膜的情況下(圖16中的標(biāo)記A)，電極用金屬膜進(jìn)入到該不連續(xù)部分而與活性層等相接觸，成為漏電的原因。另外，在電極用金屬膜變?yōu)椴贿B續(xù)的膜的情況下(圖16中的標(biāo)記B),成為通電不良的原因。
[0010]另外，當(dāng)使用干式蝕刻進(jìn)行柱狀構(gòu)造以外的部分的除去時(shí)，還存在需要高價(jià)格的裝置，蝕刻時(shí)間也花費(fèi)得很長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0011]而且，在如圖16所示的柱狀構(gòu)造的頂面具有光射出孔的點(diǎn)光源型的發(fā)光二極管中，在柱狀構(gòu)造內(nèi)的整個(gè)發(fā)光層流過(guò)電流。因而，發(fā)光層之中光射出孔的正下方以外的部分發(fā)出的光的量多，與光射出孔的正下方發(fā)出的光相比，光射出孔的正下方以外的部分發(fā)出的光向發(fā)光二極管的外部射出的概率較低。因而，阻礙了光取出效率的提高。
[0012]本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，提供一種發(fā)光二極管以及發(fā)光二極管的制造方法，該發(fā)光二極管是在保護(hù)膜及其上所形成的電極膜以均勻的膜厚形成、并且光取出效率高的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管的制造方法降低漏電、通電不良從而提高成品率，并且能夠用比以往低的成本來(lái)制造。
[0013]本發(fā)明提供以下方案。
[0014](I) 一種發(fā)光二極管，在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光，所述發(fā)光二極管的特征在于，在其上部具備平坦部和具有傾斜側(cè)面及頂面的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，所述平坦部和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，分別至少一部分被保護(hù)膜、電極膜依次覆蓋，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部包含至少所述活性層的一部分，所述傾斜側(cè)面采用濕式蝕刻形成，并且水平方向的截面積朝向所述頂面連續(xù)變小地形成，所述保護(hù)膜覆蓋所述平坦部的至少一部分、所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述傾斜側(cè)面、和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述頂面的周緣區(qū)域，并且具有配置在俯視為所述周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)且所述光射出孔的周圍而使所述化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗，所述電極膜是被形成為與從所述通電窗露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層的表面接觸、并且至少覆蓋在所述平坦部上形成的保護(hù)膜的一部分、在所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上具有所述光射出孔的連續(xù)膜，在所述反射層與所述化合物半導(dǎo)體層之間、且俯視下所述通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)具備透明導(dǎo)電膜。
[0015](2)根據(jù)⑴所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜是ΙΤ0、ΙΖ0、Ζη0中的任一種。
[0016](3)根據(jù)(I)或⑵所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在所述透明導(dǎo)電膜與所述化合物半導(dǎo)體層之間的所述透明導(dǎo)電膜的周緣部、且俯視下與所述光射出孔不重疊的范圍，具備由AuBe、AuZn中的任一種形成的歐姆金屬部。
[0017](4)根據(jù)(I)~(3)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述接觸層與所述電極膜接觸。
[0018](5)根據(jù)(I)~(4)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部在俯視下為矩形。
[0019](6)根據(jù)(I)~(5)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的高度為3~7 μ m,俯視下的所述傾斜側(cè)面的寬度為0.5~7 μ m。
[0020](7)根據(jù)⑴~(6)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述光射出孔在俯視下為圓形或橢圓。
[0021](8)根據(jù)(7)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述光射出孔的徑為50~150 μπι。
[0022](9)根據(jù)(I)~(8)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在所述電極膜的所述平坦部上的部分具有接合線。
[0023](10)根據(jù)(I)~(9)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述活性層所含有的發(fā)光層包含多量子阱。
[0024] (11)根據(jù)⑴~(10)的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述活性層所含有的發(fā)光層由(AlxiGa^il)Y1 IrvY1P、(Alx2Ga卜X2)As、(Inx3Ga1I3)As 中的任一種形成,其中,O≤Xl≤1,0 < Yl≤ 1,0 ≤ X2 ≤ 1,0 ≤ X3 ≤ 1。
[0025](12) 一種發(fā)光二極管的制造方法，所述發(fā)光二極管在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光，所述制造方法的特征在于，具有:在生長(zhǎng)用基板上形成依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層的工序；在所述化合物半導(dǎo)體層上俯視下預(yù)定形成的通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)形成透明導(dǎo)電膜的工序；在所述化合物半導(dǎo)體層上以覆蓋所述透明導(dǎo)電膜的方式形成包含金屬的反射層的工序；在所述反射層上接合支持基板的工序；除去所述生長(zhǎng)用基板的工序；對(duì)所述化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻，形成臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部和配置在該臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的周圍的平坦部的工序，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部是水平方向的截面積朝向頂面連續(xù)變小地形成的；形成保護(hù)膜的工序，所述保護(hù)膜至少覆蓋所述平坦部的至少一部分、所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述傾斜側(cè)面、和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述頂面的周緣區(qū)域，并且具有配置在俯視為所述周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)且所述光射出孔的周圍而使所述化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗；和形成電極膜的工序，所述電極膜是被形成為與從所述通電窗露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層的表面直接接觸、并且至少覆蓋在所述平坦部上形成的保護(hù)膜的一部分、在所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上具有所述光射出孔的連續(xù)膜。
[0026](13)根據(jù)(12)所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，在形成所述化合物半導(dǎo)體層的工序與形成所述透明導(dǎo)電膜的工序之間，具有在所述化合物半導(dǎo)體層上的預(yù)定形成的所述透明導(dǎo)電膜的周緣部、且俯視下與所述光射出孔不重疊的范圍形成歐姆金屬部的工序，所述歐姆金屬部由AuBe、AuZn中的任一種形成。
[0027](14)根據(jù)(12)或(13)所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，使用從磷酸/過(guò)氧化氫水混合液、氨/過(guò)氧化氫水混合液、溴甲醇混合液、碘化鉀/氨中選擇的至少一種以上來(lái)進(jìn)行所述濕式蝕刻。
[0028]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了如下結(jié)構(gòu):在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含接觸層和活性層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光，并且在反射層與化合物半導(dǎo)體層之間、且俯視下所述通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)具備透明導(dǎo)電膜。其結(jié)果，活性層之中通電窗以及被其包圍的范圍的正下方的部分發(fā)出的光的量比其正下方以外的部分發(fā)出的光的量多。而且，通過(guò)由反射層以高效率反射從發(fā)光層朝向支持基板方向的光，朝向光射出孔的光的比例變高，能謀求光取出效率的提高。
[0029]本發(fā)明的發(fā)光二極管，采用了在其上部具備平坦部、和具有傾斜側(cè)面及頂面的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，能得到較高的光輸出，并且能夠?qū)⑺涑龅墓飧咝У剌斎氲焦鈱W(xué)部件等中。
[0030]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管，采用了臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的傾斜側(cè)面通過(guò)濕式蝕刻來(lái)形成、并且水平方向的截面積朝向頂面連續(xù)變小地形成的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，與垂直側(cè)面的情況相比，在側(cè)面容易形成保護(hù)膜及其上的電極膜，因此能以均勻的膜厚形成連續(xù)的膜。因而，沒有由不連續(xù)的膜引起的漏電、通電不良，擔(dān)保了穩(wěn)定而高輝度的發(fā)光。該效果是只要具備具有通過(guò)濕式蝕刻形成的傾斜側(cè)面的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部就能獲得的效果，是無(wú)論發(fā)光二極管的內(nèi)部的層疊結(jié)構(gòu)、基板的結(jié)構(gòu)如何都能得到的效果。
[0031]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了透明導(dǎo)電膜為ITO、IZO、ZnO中的任一種的構(gòu)成。由此，利用較高的導(dǎo)電性而可謀求工作電壓的降低，同時(shí)確保被反射層反射的光的較高的透射性，能謀求高輸出。
[0032]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管，采用了在透明導(dǎo)電膜與化合物半導(dǎo)體層之間的透明導(dǎo)電膜的周緣部、且俯視下與光射出孔不重疊的范圍具備由AuBe、AuZn中的任一種形成的歐姆金屬部的結(jié)構(gòu)。由此，確保了相對(duì)于接觸層的充分的歐姆接觸，并且在透明導(dǎo)電膜之中光射出孔的正下方形成沒有被歐姆金屬部覆蓋的透射部。其結(jié)果，由反射層反射而透過(guò)了該透射部的光大部分從光射出孔射出。
[0033]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了接觸層與電極膜接觸的結(jié)構(gòu)。由此，降低歐姆電極的接觸電阻，能夠進(jìn)行低電壓驅(qū)動(dòng)。
[0034]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部在俯視下為矩形的結(jié)構(gòu)。由此，能抑制由于制造時(shí)的濕式蝕刻中的各向異性的影響而導(dǎo)致臺(tái)面形狀根據(jù)蝕刻深度發(fā)生變化的情況。并且，容易進(jìn)行臺(tái)面部面積的控制，能得到高精度的尺寸形狀。
[0035]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的各傾斜側(cè)面相對(duì)于基板的定向平面偏斜地形成的結(jié)構(gòu)。由此，對(duì)于構(gòu)成矩形臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的4邊，由基板方位所致的各向異性的影響得到緩解。其結(jié)果，能得到均等的臺(tái)面形狀、坡度。
[0036]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的高度為3?7μπι，俯視下的傾斜側(cè)面的寬度為0.5?7μπι的結(jié)構(gòu)。由此，與垂直側(cè)面的情況相比，在側(cè)面容易形成保護(hù)膜及其上的電極膜，因此能以均勻的膜厚形成連續(xù)的膜。其結(jié)果，沒有由不連續(xù)的膜引起的漏電、通電不良，擔(dān)保了穩(wěn)定而高輝度的發(fā)光。
[0037]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了光射出孔在俯視下為圓形或橢圓的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，與矩形等的具有角的結(jié)構(gòu)相比，容易形成均勻的接觸區(qū)域，能夠抑制在角部的電流集中等的發(fā)生。另外，適于與受光側(cè)的光纖等的結(jié)合。
[0038]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了光射出孔的徑為50?150μπι的結(jié)構(gòu)。由此避免了下述問(wèn)題:當(dāng)小于50 μπι時(shí)，在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的電流密度變高，在低電流下輸出就飽和；而另一方面，當(dāng)超過(guò)150μπι時(shí)，很難進(jìn)行向臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部整體的電流擴(kuò)散，因此仍然輸出飽和。
[0039]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管采用了在電極膜的平坦部上的部分具有接合線的結(jié)構(gòu)。由此，在施加了充分的載荷(和超聲波)的平坦部形成線接合。其結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)接合強(qiáng)度較強(qiáng)的線接合。
[0040]本發(fā)明的發(fā)光二極管采用了活性層所含有的發(fā)光層包含多量子阱的結(jié)構(gòu)。由此，在阱層內(nèi)被關(guān)入充分的注入載流子。由此，阱層內(nèi)的載流子密度變高，其結(jié)果，發(fā)光再結(jié)合概率增大，應(yīng)答速度高。
[0041]在此，將使用具有不同帶隙的兩種以上的材料，且用帶隙大的材料的薄膜夾著帶隙小的材料的薄膜(nm級(jí))的結(jié)構(gòu)稱作量子阱結(jié)構(gòu)，而“多量子阱”是具有多個(gè)阱層的量子阱結(jié)構(gòu)。
[0042]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管的制造方法采用了如下方案:所述發(fā)光二極管在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含接觸層和活性層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光，該制造方法具有:在生長(zhǎng)用基板上形成依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層的工序；和在化合物半導(dǎo)體層上、俯視下預(yù)定形成的通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)形成透明導(dǎo)電膜的工序。其結(jié)果，活性層之中通電窗以及被其包圍的范圍的正下方的部分發(fā)出的光的量多于其正下方以外的部分發(fā)出的光的量，且由反射層以高效率反射從發(fā)光層朝向支持基板方向的光。由此，能夠制造朝向光射出孔的光的比例變高、光取出效率提高了的發(fā)光二極管。
[0043]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管的制造方法，采用了具有在反射層上接合支持基板的工序、和除去生長(zhǎng)用基板的工序的方案。其結(jié)果，避免了由作為化合物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)基板而通常使用的GaAs基板等的生長(zhǎng)用基板所導(dǎo)致的光的吸收，能夠制造發(fā)光輸出提高了的發(fā)光二極管。
[0044]本發(fā)明的一種方式涉及的發(fā)光二極管的制造方法，采用了下述方案:具有:對(duì)化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻，形成水平方向的截面積朝向頂面連續(xù)變小地形成的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部和配置在該臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的周圍的平坦部的工序；以在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面具有使化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗的方式在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部和平坦部上形成保護(hù)膜的工序；形成電極膜的工序，所述電極膜是使得與從通電窗露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層的表面直接接觸，并且至少覆蓋在平坦部上形成的保護(hù)膜的一部分，在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上具有光射出孔的連續(xù)膜。其結(jié)果，能夠具有較高的光輸出，并且將所射出的光高效地輸入到光學(xué)部件等中。進(jìn)而，與垂直側(cè)面的情況相比，在傾斜斜面容易形成保護(hù)膜及其上的電極膜，因此能以均勻的膜厚形成連續(xù)的膜。因而，能夠制造沒有由不連續(xù)的膜引起的漏電、通電不良，擔(dān)保了穩(wěn)定而高輝度的發(fā)光的發(fā)光二極管。當(dāng)采用以往的各向異性的干式蝕刻來(lái)構(gòu)成柱狀結(jié)構(gòu)時(shí)，側(cè)面垂直地形成，而通過(guò)采用濕式蝕刻形成臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，能夠形成使側(cè)面平緩地傾斜的側(cè)面。另外，通過(guò)采用濕式蝕刻來(lái)形成臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，與采用以往的干式蝕刻來(lái)形成柱狀結(jié)構(gòu)的情況相比，能夠縮短形成時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的剖面示意圖。
[0046]圖2是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的立體圖。
[0047]圖3是表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的傾斜斜面的剖面的電子顯微鏡照片。
[0048]圖4是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的透明導(dǎo)電膜和通電窗附近的放大剖視圖。
[0049]圖5是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的活性層的剖面示意圖。
[0050]圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的發(fā)光二極管的剖面示意圖。
[0051]圖7是表示本發(fā)明的支持基板所使用的金屬基板的制造工序的一例的工序剖視圖。
[0052]圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的剖面示意圖。
[0053]圖9是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。
[0054]圖10是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。
[0055]圖1lA是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。[0056]圖1lB是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的變形例的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。
[0057]圖12是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。
[0058]圖13是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的制造方法的一例的工序剖視圖。
[0059]圖14是表示濕式蝕刻的相對(duì)于蝕刻時(shí)間的深度以及寬度的關(guān)系的曲線圖。
[0060]圖15是用于說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式的發(fā)光二極管的保護(hù)膜的通電窗的平面圖。
[0061]圖16是現(xiàn)有的發(fā)光二極管的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]以下，針對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光二極管及其制造方法，使用附圖來(lái)說(shuō)明其構(gòu)成。再有，在以下的說(shuō)明中使用的附圖存在為了便于理解特征而將成為特征的部分放大來(lái)示出的情況，各構(gòu)成要素的尺寸比率等未必與實(shí)際相同。另外，在以下的說(shuō)明中所例示的材料、尺寸等為一例，本發(fā)明并不被它們限定，在不改變其主旨的范圍能夠適當(dāng)?shù)刈兏鼇?lái)實(shí)施。
[0063]再有，在不損害本發(fā)明的效果的范圍也可以具備以下未記載的層。
[0064]〔發(fā)光二極管(第I實(shí)施方式)〕
[0065]圖1是應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光二極管的一例的剖面示意圖。圖2是在包含圖1所示的發(fā)光二極管的晶片上所形成的發(fā)光二極管的立體圖。
[0066]以下，參照?qǐng)D1和圖2，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)光二極管進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0067]圖1所示的發(fā)光二極管100，是在支持基板I上依次具備包含金屬的反射層2、和依次包含活性層4及接觸層5的化合物半導(dǎo)體層20 (參照?qǐng)D4)，從光射出孔9b向外部射出光的發(fā)光二極管。該發(fā)光二極管，在其上部具備平坦部6、和具有傾斜側(cè)面7a及頂面7b的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7。平坦部6和臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7各自至少一部分被保護(hù)膜8、電極膜9依次覆蓋。臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7包含至少活性層4的一部分，傾斜側(cè)面7a通過(guò)濕式蝕刻而形成，并且水平方向的截面積朝向頂面7b連續(xù)變小地形成。保護(hù)膜8覆蓋平坦部6的至少一部分、臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的傾斜側(cè)面7a、和臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba。另外,保護(hù)膜8具有配置在俯視下為周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)、且光射出孔9b的周圍而使化合物半導(dǎo)體層20(接觸層5)的表面的一部分露出的通電窗8b。電極膜9與從通電窗8b露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層20 (接觸層5)的表面接觸。而且，電極膜9是被形成為至少覆蓋在平坦部6上形成的保護(hù)膜8的一部分、在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上具有光射出孔9b的連續(xù)膜。在反射層2與化合物半導(dǎo)體層20(接合(接觸)層3)之間、俯視下通電窗8b和被其包圍的范圍S內(nèi)，設(shè)置有透明導(dǎo)電膜30。另外，在透明導(dǎo)電膜30與化合物半導(dǎo)體層20之間的透明導(dǎo)電膜30的周緣部30a(參照?qǐng)D4)、且俯視下與光射出孔9b不重疊的范圍，設(shè)置有歐姆金屬部31。另夕卜，在反射層2與活性層4之間設(shè)置有接合(接觸)層3。
[0068]本實(shí)施方式的發(fā)光二極管的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7在俯視下為矩形，電極膜9的光射出孔％在俯視下為圓形。臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的俯視圖不限于矩形，另外，光射出孔9b的俯視圖也不限于圓形。
[0069]在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的電極膜上，具備用于防止從側(cè)面漏出光的防漏光膜16。
[0070]另外，在基板I的下面?zhèn)染邆浔趁骐姌O40。
[0071]再有，在附圖上，透明導(dǎo)電膜30的外徑被描繪得比歐姆金屬部31的外徑小。這反映了在制造工藝上成為大小關(guān)系的情況較多，并不是表示本發(fā)明所必需的構(gòu)成。
[0072]本發(fā)明的發(fā)光二極管，如圖2所示，能夠通過(guò)在晶片狀的基板上制作了多個(gè)發(fā)光二極管100以后，按各發(fā)光二極管沿著切道(預(yù)定切割線)21 (單點(diǎn)劃線22是切道21的長(zhǎng)度方向的中心線)進(jìn)行切割來(lái)制造。即，通過(guò)沿著單點(diǎn)劃線22向切道21的部分射入激光、切入刀具等，能夠按各發(fā)光二極管進(jìn)行切割來(lái)進(jìn)行單片化。
[0073]臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7是相對(duì)于平坦部6向上方突出的結(jié)構(gòu)，具有傾斜側(cè)面7a和頂面7b。在圖1所示的例子的情況下，傾斜側(cè)面7a由活性層4的整個(gè)層和接觸層5的傾斜截面構(gòu)成，在傾斜側(cè)面7a之上依次設(shè)置有保護(hù)膜8、電極膜(表面電極膜)9、防漏光膜16。另夕卜，頂面7b由接觸層5的表面構(gòu)成，在頂面7b之上設(shè)置有保護(hù)膜8 (標(biāo)記Sba和標(biāo)記8d的部分)、和電極膜9 (標(biāo)記9ba、9bb以及9d的部分)。
[0074]另外，在本發(fā)明的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的內(nèi)部，包含接觸層5、和活性層4的至少一部分。
[0075]在圖1所示的例子的情況下，在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的內(nèi)部包含接觸層5、和活性層4的整個(gè)層。在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的內(nèi)部也可以僅包含活性層4的一部分。優(yōu)選的是，活性層4的整個(gè)層包含在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的內(nèi)部。其原因是，變成為使活性層4發(fā)出的光全部在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部?jī)?nèi)產(chǎn)生，光取出效率提高。
[0076]另外，臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7是采用濕式蝕刻形成該傾斜側(cè)面7a而成的。另外，臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7是從支持基板I側(cè)朝向頂面7b水平方向的截面積連續(xù)變小地形成而成的。傾斜側(cè)面7a是采用濕式蝕刻形成的，因此形成使得從頂面?zhèn)认蛑С只錓側(cè)傾斜變得平緩。優(yōu)選的是，臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的高度h為3?7 μ m，俯視的傾斜側(cè)面7a的寬度w為0.5?7 μ m。另夕卜，高度h更優(yōu)選為5?7 μ m。另外，寬度w更優(yōu)選為3?7 μ m,進(jìn)一步優(yōu)選為4?6 μ m。其原因是，該情況下，臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的側(cè)面不是垂直或者急傾斜而是平緩的傾斜，所以容易以同樣的膜厚形成保護(hù)膜、電極用金屬膜。沒有變成不連續(xù)的膜之虞，因而沒有由不連續(xù)的膜引起的漏電、通電不良，擔(dān)保穩(wěn)定而高輝度的發(fā)光。
[0077]另外，當(dāng)進(jìn)行濕式蝕刻直至高度超過(guò)7 μ m時(shí),傾斜側(cè)面容易變成懸突(overhang)形狀(倒錐形狀)，因此不優(yōu)選。其原因是，當(dāng)為懸突形狀(倒錐形狀)時(shí)，要以均勻的膜厚無(wú)不連續(xù)部位地形成保護(hù)膜、電極膜比垂直側(cè)面的情況更困難。
[0078]再有，在本說(shuō)明書中，高度h是指從隔著平坦部6上的保護(hù)膜而形成的電極膜
9(標(biāo)記9c的部分)的表面到覆蓋保護(hù)膜8的標(biāo)記Sba的部分的電極膜9 (標(biāo)記9ba的部分)的表面的垂直方向的距離(參照?qǐng)D1)。另外，寬度w是指從覆蓋保護(hù)膜8的標(biāo)記Sba的部分的電極膜9 (標(biāo)記9ba的部分)的邊緣到與該邊緣連接的傾斜側(cè)面的電極膜9 (標(biāo)記9a的部分)的最下方的邊緣的水平方向的距離(參照?qǐng)D1)。
[0079]圖3是臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7附近的剖面的電子顯微鏡照片。
[0080]圖3所示的例子的層構(gòu)成，是除了接觸層由Alci3Gatl7As形成、層厚為3 μπι這一點(diǎn)以外與后述的實(shí)施例相同的構(gòu)成。[0081]本發(fā)明的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部通過(guò)濕式蝕刻形成，因此，形成使得從其頂面?zhèn)仍节呄蚧鍌?cè)(在圖中越趨向下方)，臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的水平截面積(或?qū)挾然驈?的增大率越大。根據(jù)該形狀，能夠判別臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部不是采用干式蝕刻而是采用濕式蝕刻形成的。
[0082]在圖3所示的例子中，高度h為7 μ m,寬度w為3.5?4.5 μ m。
[0083]臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7優(yōu)選俯視下為矩形。其原因是，可抑制由于制造時(shí)的濕式蝕刻的各向異性的影響而導(dǎo)致臺(tái)面形狀根據(jù)蝕刻深度發(fā)生變化的情況，容易進(jìn)行臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的各面的面積的控制，因此能得到高精度的尺寸形狀。
[0084]發(fā)光二極管中的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的位置，如圖1和圖2所示，為了元件的小型化，優(yōu)選為偏置于發(fā)光二極管的長(zhǎng)軸方向的一方。由于平坦部6需要安裝接合線(未圖不)所需的幅度，因此要使其狹窄存在極限。通過(guò)使臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7偏置于另一方，能夠?qū)⑵教共?的范圍最小化，能夠謀求元件的小型化。
[0085]平坦部6是配置在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的周圍的部分。在本發(fā)明中，在能施加充分的載荷和/或超聲波的電極膜的位于平坦部的部分形成線接合，因此能夠?qū)崿F(xiàn)接合強(qiáng)度較強(qiáng)的線接合。
[0086]在平坦部6上依次形成有保護(hù)膜8、電極膜(表面電極膜)9，在電極膜9之上安裝接合線(未圖示)。在平坦部6的保護(hù)膜8的正下方配置的材料，根據(jù)臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的內(nèi)部構(gòu)成來(lái)決定。
[0087]保護(hù)膜8包含:覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的傾斜側(cè)面7a的部分8a ;覆蓋平坦部6的至少一部分的部分8c (也包含隔著臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7而覆蓋相反側(cè)的平坦部的部分8cc);覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba的部分8ba ;和覆蓋所述頂面7b的中央部分的部分8d。保護(hù)膜8具有俯視下在周緣區(qū)域7ba的內(nèi)側(cè)使接觸層5的表面的一部分露出的通電窗8b。
[0088]本實(shí)施方式的通電窗8b，在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上使接觸層5的表面之中、位于周緣區(qū)域7ba之下的部分8ba與位于覆蓋中央部分的部分8d之下的部分之間的直徑不同的兩個(gè)同心圓間的區(qū)域(環(huán)狀區(qū)域)露出。
[0089]對(duì)通電窗Sb的形狀沒有限制?？梢圆皇黔h(huán)狀，可以由并不連續(xù)而是離散的多個(gè)區(qū)域構(gòu)成。
[0090]保護(hù)膜8的第I功能是，為了使產(chǎn)生發(fā)光的區(qū)域和取出光的范圍狹窄而配置在表面電極膜9的下層，將表面電極膜9之中與化合物半導(dǎo)體層20接觸而與化合物半導(dǎo)體層20之間的電流的流入或者流出限制在頂面的通電窗8b的部分。即，形成保護(hù)膜8之后，在包含保護(hù)膜8的全部面形成表面電極膜，然后將表面電極膜進(jìn)行圖案化，但對(duì)于形成了保護(hù)膜8的部分，即使不除去表面電極膜，也不會(huì)流過(guò)電流。在流過(guò)電流時(shí)，形成保護(hù)膜8的通電窗
8b ο
[0091]因而，為了使其具有第I功能，如果是在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的一部分形成通電窗8b的結(jié)構(gòu)，則通電窗Sb的形狀、位置不限于如圖1那樣的形狀、位置。
[0092]相對(duì)于第I功能是必需的功能，保護(hù)膜8的第2功能不是必需的功能。在圖1所示的保護(hù)膜8的情況下，作為第2功能，俯視下配置在表面電極膜9的光射出孔9a內(nèi)的接觸層5的表面，能夠越過(guò)保護(hù)膜8取出光，且保護(hù)取出光的接觸層5的表面。
[0093]再有，在后述的第2實(shí)施方式中，是在光射出孔之下不具有保護(hù)膜，不經(jīng)由保護(hù)膜而從光射出孔9b直接取出光的結(jié)構(gòu)，不具有第2功能。
[0094]作為保護(hù)膜8的材料，能使用作為絕緣層公知的材料。從容易形成穩(wěn)定的絕緣膜來(lái)看，優(yōu)選娃氧化膜。
[0095]再有，在本實(shí)施方式中，由于越過(guò)該保護(hù)膜8 (8d)取出光，因此保護(hù)膜8需要具有透光性。
[0096]另外，保護(hù)膜8的膜厚優(yōu)選為0.3?Ιμπι，更優(yōu)選為0.5?0.8 μπι。其原因是，在小于0.3 μ m的情況下絕緣不充分，當(dāng)超過(guò)I μ m時(shí)形成就過(guò)于需要時(shí)間。
[0097]在此，保護(hù)膜的膜厚是指支持結(jié)構(gòu)部的上面、臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面等的平坦部分處的膜厚。
[0098]電極膜(表面電極膜)9包括:對(duì)保護(hù)膜8之中覆蓋傾斜側(cè)面7a的部分8a進(jìn)行覆蓋的部分9a ;對(duì)保護(hù)膜8之中覆蓋平坦部6的至少一部的部分Sc進(jìn)行覆蓋的部分9c ;對(duì)保護(hù)膜8之中覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba的部分Sba的部分進(jìn)行覆蓋的部分9ba ;填埋保護(hù)膜8的通電窗Sb的部分9bb(以下適當(dāng)稱作“接觸部分”)；對(duì)在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上、保護(hù)膜8之中覆蓋頂面7b的中央部分的部分8d的外周緣部進(jìn)行覆蓋的部分9d。
[0099]電極膜(表面電極膜)9的第I功能是作為用于流過(guò)電流的電極的功能，第2功能是限制發(fā)出的光所射出的范圍。在圖1所示的例子的情況下，第I功能由接觸部分9bb擔(dān)負(fù)，第2功能由對(duì)覆蓋中央部分的部分8d的外周緣部進(jìn)行覆蓋的部分9d擔(dān)負(fù)。
[0100]對(duì)于第2功能，也可以是通過(guò)使用非透光性的保護(hù)膜而使該保護(hù)膜擔(dān)負(fù)的結(jié)構(gòu)。
[0101]電極膜9可以覆蓋平坦部6的保護(hù)膜8整體，也可以覆蓋其一部分。優(yōu)選的是，為了適宜安裝接合線而覆蓋盡量大的范圍。從降低成本的觀點(diǎn)來(lái)看，如圖2所示，優(yōu)選在按各發(fā)光二極管進(jìn)行切割時(shí)的切道21上不覆蓋電極膜。
[0102]該電極膜9在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上僅由接觸部分9bb與接觸層5接觸。因而，在發(fā)光二極管的內(nèi)部流過(guò)來(lái)的電流僅經(jīng)由接觸部9bb而流動(dòng)。
[0103]作為電極膜9的材料，能使用相對(duì)于接觸層能得到良好的歐姆接觸的公知的電極材料。例如，在設(shè)為η型電極的情況下，能夠使用依次形成有AuGe層、Ni層、和Au層的層結(jié)構(gòu)(AuGe/Ni/Au)。
[0104]另外，電極膜9的膜厚優(yōu)選為0.5?2.0 μ m，更優(yōu)選為1.2?1.8 μπι。其原因是，在小于0.5 μ m的情況下很難得到均勻且良好的歐姆接觸，而且接合時(shí)的強(qiáng)度、厚度不充分，當(dāng)超過(guò)2.0 μ m時(shí)過(guò)于消耗成本。
[0105]在此，電極膜的膜厚是指支持結(jié)構(gòu)部的上面、臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面等的平坦部分處的膜厚。
[0106]圖4示出透明導(dǎo)電膜30和通電窗8b附近的放大剖視圖。
[0107]在圖4中，Rl表示通電窗8b和被通電窗8b所包圍的范圍S(參照?qǐng)D1)。R2表示光射出孔9b的范圍(展寬)。R3表不透明導(dǎo)電膜30的范圍(展寬)。R4表不歐姆金屬部的內(nèi)側(cè)(透明導(dǎo)電膜30之中沒有被歐姆金屬部覆蓋的范圍)。R5和R6表不形成有歐姆金屬部的范圍。
[0108]透明導(dǎo)電膜30形成在反射層2與化合物半導(dǎo)體層20之間、且俯視下通電窗8b和被通電窗8b包圍的范圍S(參照?qǐng)D1)內(nèi)。[0109]使用圖4來(lái)說(shuō)明圖4所示的剖面中的平面上的配置關(guān)系時(shí)，首先，俯視下R3 (透明導(dǎo)電膜30的范圍)位于Rl (通電窗8b和被通電窗8b包圍的范圍S)的范圍內(nèi)。
[0110]另外，俯視下R5和R6(形成有歐姆金屬部的范圍)位于R2(光射出孔9b的范圍)的范圍外。換句話說(shuō)，俯視下R2(光射出孔9b的范圍)位于R4(透明導(dǎo)電膜30之中沒有被歐姆金屬部覆蓋的范圍)的范圍內(nèi)。
[0111]由于在范圍S(參照?qǐng)D1)內(nèi)形成了透明導(dǎo)電膜30，因此，電流的流動(dòng)集中在電極膜9的接觸部分9bb與透明導(dǎo)電膜30之間，其他部分中流動(dòng)的電流很少。其結(jié)果，由發(fā)光層13發(fā)出的光中，在通電窗8b和被通電窗8b包圍的范圍S(參照?qǐng)D1)的正下方發(fā)出的光的量顯著多于其正下方以外發(fā)出的光的量。其結(jié)果，從光射出孔％射出的光的比例變多，光取出效率提高。
[0112]作為構(gòu)成透明導(dǎo)電膜30的材料，如果是具有高導(dǎo)電性、且透光性的材料，則沒有限制。例如能使用ITO, IZO, ZnOo
[0113]另外，作為透明導(dǎo)電膜30的膜厚，優(yōu)選設(shè)為IOOnm?150nm。其原因是，在小于IOOnm的情況下不能得到充分的電流擴(kuò)散效果，當(dāng)超過(guò)150nm時(shí),透射率降低，由金屬反射膜產(chǎn)生的反射取出光量下降。
[0114]如圖4所示，也可以在透明導(dǎo)電膜與化合物半導(dǎo)體層之間的透明導(dǎo)電膜30的周緣部30a、且俯視下與光射出孔9b不重疊的范圍具備歐姆金屬部31。
[0115]作為構(gòu)成歐姆金屬部31的金屬材料，如果是能夠與接合(接觸)層5進(jìn)行歐姆接觸的材料，則不進(jìn)行限制。例如能使用AuBe、AuZn中的任一種。
[0116]另外，作為歐姆金屬部的膜厚，優(yōu)選設(shè)為0.8?1.2 μπι。其原因是，在小于0.8μπι的情況下很難取得良好的接觸，當(dāng)超過(guò)1.2 μ m時(shí)原料效率變差。
[0117]如圖1所示，也可以具備防止由活性層發(fā)出的光從臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的側(cè)面向元件外泄漏的防漏光膜16。
[0118]作為防漏光膜16的材料，能使用公知的反射材料。例如，在作為電極膜9的材料使用了 AuGe/Ni/Au的情況下,能使用相同的AuGe/Ni/Au。
[0119]在本實(shí)施方式中，是在光射出孔9b之下形成有保護(hù)膜8d (8)、在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面上經(jīng)由保護(hù)膜8d(8)而從光射出孔9b取出光的結(jié)構(gòu)。
[0120]光射出孔9b的形狀，優(yōu)選俯視下為圓形或橢圓形。與矩形等的具有角的結(jié)構(gòu)相t匕，容易形成均勻的接觸區(qū)域，能夠抑制在角部的電流集中等的發(fā)生。另外，適于與受光側(cè)的光纖等的結(jié)合。
[0121]光射出孔9b的徑優(yōu)選為50?150 μ m。在小于50 μ m的情況下,在射出部的電流密度變高，在低電流下輸出就飽和，而當(dāng)超過(guò)150 μ m時(shí)很難進(jìn)行向射出部整體的電流擴(kuò)散，因此相對(duì)于注入電流的發(fā)光效率降低。
[0122]作為支持基板I的材料，能使用金屬、Ge、S1、GaP、GaInP, SiC等。Ge基板、Si基板具有價(jià)廉、耐濕性優(yōu)良這樣的優(yōu)點(diǎn)。GaP、GaInP、SiC基板具有熱膨脹系數(shù)與發(fā)光部接近、耐濕性優(yōu)良、熱傳導(dǎo)性良好這樣的優(yōu)點(diǎn)。金屬基板從成本方面、機(jī)械強(qiáng)度、散熱性的觀點(diǎn)來(lái)看是優(yōu)良的。另外，如后面所述，通過(guò)形成為層疊有多個(gè)金屬層(金屬板)的結(jié)構(gòu)，具有能夠作為金屬基板整體來(lái)調(diào)整熱膨脹系數(shù)這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0123]在作為支持基板I使用金屬基板的情況下，能夠作成為層疊有多個(gè)金屬層(金屬板)的結(jié)構(gòu)。
[0124]在設(shè)為層疊有多個(gè)金屬層(金屬板)的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選為2種金屬層交替地層疊而成。特別優(yōu)選的是，這2種金屬層(例如將它們稱作第I金屬層、第2金屬層)的層數(shù)加起來(lái)為奇數(shù)。
[0125]例如，在設(shè)為用第I金屬層夾著第2金屬層的金屬基板的情況下，從金屬基板的翹曲、開裂的觀點(diǎn)來(lái)看，在作為第2金屬層使用熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層小的材料時(shí)，優(yōu)選由熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層大的材料構(gòu)成第I金屬層。其原因是，由于作為金屬基板整體的熱膨脹系數(shù)接近化合物半導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)，因此能夠抑制將化合物半導(dǎo)體層和金屬基板接合時(shí)的金屬基板的翹曲、破裂，能夠使發(fā)光二極管的制造成品率提高。同樣地，在作為第2金屬層使用熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層大的材料時(shí)，優(yōu)選由熱膨脹系數(shù)比化合物半導(dǎo)體層小的材料構(gòu)成第I金屬層。其原因是，由于作為金屬基板整體的熱膨脹系數(shù)接近化合物半導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)，因此能夠抑制將化合物半導(dǎo)體層和金屬基板接合時(shí)的金屬基板的翹曲、破裂，能夠提高發(fā)光二極管的制造成品率。
[0126]從以上的觀點(diǎn)來(lái)看，2種金屬層中的任一個(gè)可以是第I金屬層，也可以是第2金屬層。 [0127]作為2種金屬層，例如能夠使用由銀(熱膨脹系數(shù)=18.9ppm/K)、銅(熱膨脹系數(shù)=16.5ppm/K)、金(熱膨脹系數(shù)=14.2ppm/K)、招(熱膨脹系數(shù)=23.lppm/K)、鎳(熱膨脹系數(shù)=13.4ppm/K)及它們的合金中的任一種形成的金屬層、和由鑰(熱膨脹系數(shù)=
5.lppm/K)、鶴(熱膨脹系數(shù)=4.3ppm/K)、鉻(熱膨脹系數(shù)=4.9ppm/K)及它們的合金中的任一種形成的金屬層的組合。
[0128]作為適合的例子，可列舉由Cu/Mo/Cu這3層構(gòu)成的金屬基板。以上述的觀點(diǎn)來(lái)看，即使是由Mo/Cu/Mo這3層構(gòu)成的金屬基板也能夠得到同樣的效果，但由Cu/Mo/Cu這3層構(gòu)成的金屬基板是由容易加工的Cu夾著機(jī)械強(qiáng)度高的Mo的結(jié)構(gòu)，因此與由Mo/Cu/Mo這3層構(gòu)成的金屬基板相比，具有容易進(jìn)行切割等加工這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0129]作為金屬基板整體的熱膨脹系數(shù)，例如在由Cu (30 μ m)/Mo (25 μ m)/Cu (30 μ m)這3層構(gòu)成的金屬基板的情況下為6.lppm/K,在由Mo (25 μ m) /Cu (70 μ m) /Mo (25 μ m)這3層構(gòu)成的金屬基板的情況下變?yōu)?.7ppm/Ko
[0130]另外，從散熱的觀點(diǎn)來(lái)看，構(gòu)成金屬基板的金屬層，優(yōu)選由熱傳導(dǎo)率高的材料形成。由此，提高金屬基板的散熱性，能夠使發(fā)光二極管以高輝度進(jìn)行發(fā)光，并且使發(fā)光二極管的壽命成為長(zhǎng)壽命。
[0131]例如，優(yōu)選使用銀(熱傳導(dǎo)率=420W/m*K)、銅(熱傳導(dǎo)率=398W/m*K)、金(熱傳導(dǎo)率=320ff/m.K)、鋁(熱傳導(dǎo)率=236ff/m.K)、鑰(熱傳導(dǎo)率=138ff/m*K)、鎢(熱傳導(dǎo)率=174ff/m.K)以及它們的合金等。
[0132]進(jìn)一步優(yōu)選:這些金屬層由其熱膨脹系數(shù)與化合物半導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)大致相等的材料形成。特別優(yōu)選的是，金屬層的材料是具有化合物半導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)的±1.5ppm/K以內(nèi)的熱膨脹系數(shù)的材料。由此，能夠減小金屬基板與化合物半導(dǎo)體層接合時(shí)的由熱引起的對(duì)發(fā)光部的應(yīng)力。并且，其結(jié)果，能夠抑制由將金屬基板與化合物半導(dǎo)體層連接時(shí)的熱引起的金屬基板的開裂，能夠使發(fā)光二極管的制造成品率提聞。
[0133]作為金屬基板整體的熱傳導(dǎo)率，例如在由Cu (30 μ m)/Mo (25 μ m)/Cu (30 μ m)這3層構(gòu)成的金屬基板的情況下變?yōu)?50W/m.Κ，在由Mo (25 μ m) /Cu (70 μ m) /Mo (25 μ m)這3層構(gòu)成的金屬基板的情況下變?yōu)?20W/m.K。
[0134]另外，在生長(zhǎng)用基板上使化合物半導(dǎo)體層等生長(zhǎng)后，接合金屬基板，使用蝕刻液除去該生長(zhǎng)用基板時(shí)，為了避免由該蝕刻液產(chǎn)生的劣化，優(yōu)選用金屬保護(hù)膜覆蓋金屬基板的上面及下面。進(jìn)而優(yōu)選其側(cè)面也用金屬保護(hù)膜覆蓋。
[0135]作為金屬保護(hù)膜的材料，優(yōu)選是由包含密著性優(yōu)良的鉻、鎳、化學(xué)性穩(wěn)定的鉬、或金中的至少任一種的金屬構(gòu)成的材料。
[0136]金屬保護(hù)膜，最適合的是由將密著性良好的鎳和耐化學(xué)藥品性優(yōu)良的金組合的層構(gòu)成。
[0137]金屬保護(hù)膜的厚度不特別地限制，從對(duì)于蝕刻液的耐受性和成本的平衡來(lái)看為0.2~5μηι。優(yōu)選的是,0.5~3 μ m為合理的范圍。在高價(jià)格的金的情況下,厚度最好是2 μ m以下。
[0138]在反射層2以及化合物半導(dǎo)體層20 (接合層3、活性層4、接觸層5)的結(jié)構(gòu)中，能夠適時(shí)增加公知的功能層。例如，能夠設(shè)置用于使元件驅(qū)動(dòng)電流在整個(gè)發(fā)光部平面地?cái)U(kuò)散的電流擴(kuò)散層、反之用于限制元件驅(qū)動(dòng)電流流通的區(qū)域的電流阻止層和電流狹窄層等公知的層結(jié)構(gòu)。
[0139]如圖5所示，活性層4是依次層疊下部覆蓋層11、下部引導(dǎo)層12、發(fā)光層13、上部引導(dǎo)層14、上部覆蓋 層15而構(gòu)成。即，為了將帶來(lái)輻射再結(jié)合的載流子(carrier)和發(fā)光“關(guān)入”發(fā)光層13中，活性層4形成為所謂的雙異質(zhì)(英文簡(jiǎn)稱為DH)結(jié)構(gòu)，即包含在發(fā)光層13的下側(cè)及上側(cè)對(duì)峙地配置的下部覆蓋層11、下部引導(dǎo)層12以及上部引導(dǎo)層14、上部覆蓋層15，這在得到高強(qiáng)度的發(fā)光方面是優(yōu)選的。
[0140]如圖5所示，為了控制發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光波長(zhǎng)，發(fā)光層13能夠形成為量子阱結(jié)構(gòu)。即，發(fā)光層13能夠形成為在兩端具有勢(shì)壘層(也稱為壘層)18的、阱層17與勢(shì)壘層18的多層結(jié)構(gòu)(層疊結(jié)構(gòu))。
[0141]發(fā)光層13的層厚優(yōu)選為0.02~2 μ m的范圍。發(fā)光層13的傳導(dǎo)類型不特別限定，能夠選擇無(wú)摻雜、P型和η型的任意一種。為了提高發(fā)光效率，最好設(shè)為結(jié)晶性良好的無(wú)摻雜或小于3 X IO17CnT3的載流子濃度。
[0142]作為阱層17的材料，能使用公知的阱層材料。例如，能使用AlGaAs、InGaAs,AlGaInP0
[0143]阱層17的層厚，3~30nm的范圍是較適合的。更優(yōu)選為3~IOnm的范圍。
[0144]作為勢(shì)壘層18的材料，優(yōu)選:選擇相對(duì)于阱層17的材料適合的材料。為了防止在勢(shì)壘層18的吸收從而提高發(fā)光效率，優(yōu)選取為帶隙比阱層17大的組成。
[0145]例如，在作為阱層17的材料使用了 AlGaAs或InGaAs的情況下，作為勢(shì)壘層18的材料，優(yōu)選為AlGaAs、AlGaInP。作為勢(shì)壘層18的材料使用了 AlGaInP的情況下，由于不包含容易造成缺陷的As，所以結(jié)晶性高，有助于高輸出。
[0146]在作為阱層17的材料使用T (AlxiGa卜X1)Y1In1-Y1P(O < Xl≤1，O < Yl≤I)的情況下，作為勢(shì)壘層18的材料，能使用Al組成更高的(Al5i4Ga1-X4)Y1In1-Y1P(O≤X4≤1，0
<Yl ≤ LXl < X4)或帶隙能量比阱層(AlxiGa卜X1)Y1In1-Y1P (O ^ Xl ^ 1,0 < Yl ^ I)大的AlGaAs0[0147]勢(shì)壘層18的層厚，優(yōu)選與阱層17的層厚相等或比阱層17的層厚厚。通過(guò)在產(chǎn)生隧道效應(yīng)的層厚范圍充分變厚，可抑制由隧道效應(yīng)導(dǎo)致的向阱層間的擴(kuò)展，載流子的關(guān)入效果增大。因而，電子和空穴的發(fā)光再結(jié)合概率變大，能夠謀求發(fā)光輸出的提高。
[0148]在阱層17與勢(shì)壘層18的多層結(jié)構(gòu)中，交替層疊阱層17與勢(shì)壘層18的對(duì)數(shù)不特別限定，優(yōu)選為2對(duì)以上40對(duì)以下。即，優(yōu)選的是，在發(fā)光層13中包含2~40層的阱層17。在此，作為發(fā)光層13的發(fā)光效率適合的范圍,優(yōu)選講層17為5層以上。另一方面，講層17和勢(shì)壘層18由于載流子濃度很低，因此當(dāng)取為許多對(duì)時(shí)，正向電壓(Vf)增大。因而，優(yōu)選為40對(duì)以下，更優(yōu)選為20對(duì)以下。
[0149]下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14如圖5所示，分別設(shè)置在發(fā)光層13的下面及上面。具體而言，在發(fā)光層13的下面設(shè)置有下部引導(dǎo)層12，在發(fā)光層13的上面設(shè)置有上部引導(dǎo)層14。
[0150]作為下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14的材料，能使用公知的化合物半導(dǎo)體材料。優(yōu)選:選擇相對(duì)于發(fā)光層13的材料合適的材料。例如，能使用AlGaAs、AlGalnP。
[0151]例如，在作為阱層17的材料使用了 AlGaAs或InGaAs，并且作為勢(shì)壘層18的材料使用了 AlGaAs或AlGaInP的情況下，作為下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14的材料，優(yōu)選為AlGaAs或AlGalnP。在作為下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14的材料使用了 AlGaInP的情況下，由于不包含容易造成缺陷的As，所以結(jié)晶性高，有助于高輸出。
[0152]在作為阱層17的材料使用T (AlxiGa卜X1)Y1In1-Y1P(O < Xl≤1，O < Yl≤I)的情況下，作為引導(dǎo)層14的材料，能使用Al組成更高的(Al5i4Ga1-X4)Y1In1-Y1P(O≤X4≤1，0 <Yl ≤ LXl < X4)或帶隙能量比阱層(AlxiGa卜X1)Y1In1-Y1P (O ^ Xl ^ 1,0 < Yl ^ I)大的AlGaAs。
[0153]下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14分別為了降低下部覆蓋層11及上部覆蓋層15和發(fā)光層13的缺陷的傳播而設(shè)置。因而，下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14的層厚優(yōu)選為IOnm以上,更優(yōu)選為20nm~lOOnm。
[0154]下部引導(dǎo)層12和上部引導(dǎo)層14的傳導(dǎo)類型不特別限定，能夠選擇無(wú)摻雜、P型和η型的任意一種。為了提高發(fā)光效率，最好是設(shè)為結(jié)晶性良好的無(wú)摻雜或小于3 X IO17CnT3的載流子濃度。
[0155]下部覆蓋層11和上部覆蓋層15如圖5所示分別設(shè)置在下部引導(dǎo)層12的下面和上部引導(dǎo)層14上面。
[0156]作為下部覆蓋層11和上部覆蓋層15的材料，能使用公知的化合物半導(dǎo)體材料。優(yōu)選為選擇相對(duì)于發(fā)光層13的材料合適的材料。例如，能使用AlGaAs、AlGalnP。
[0157]例如，在作為阱層17的材料使用AlGaAs或InGaAs，作為勢(shì)壘層18的材料使用了AlGaAs或AlGaInP的情況下，作為下部覆蓋層11和上部覆蓋層15的材料，優(yōu)選為AlGaAs或AlGalnP。在作為下部覆蓋層11和上部覆蓋層15的材料使用AlGaInP的情況下，由于不包含容易造成缺陷的As,結(jié)晶性聞,有助于聞?shì)敵觥?br> [0158]在作為阱層17的材料使用(AlnGa1-X1) Y1In1-Y1P (O≤Xl≤1，O < Yl≤I)的情況下，作為覆蓋層15的材料，能使用Al組成更高的(Al5i4Ga1-X4) Y1In1-Y1P (O≤X4≤1，O < Yl≤1，Xl < X4)或帶隙能量比阱層(AlnGa1-X1)Y1In1-Y1P (O ^ Xl ^ 1,0 < Yl ≤ I)大的 AlGaAs。
[0159]下部覆蓋層11和上部覆蓋層15以極性不同的方式構(gòu)成。另外，下部覆蓋層11和上部覆蓋層15的載流子濃度及厚度，能使用公知的適合的范圍。優(yōu)選將條件最佳化，使得發(fā)光層13的發(fā)光效率提高。再有，下部覆蓋層和上部覆蓋層也可以不設(shè)置。
[0160]另外，通過(guò)控制下部覆蓋層11和上部覆蓋層15的組成，能夠減少化合物半導(dǎo)體層20的翹曲。
[0161]接觸層5是為了使與電極的接觸電阻降低而設(shè)置的。接觸層5的材料優(yōu)選為帶隙比發(fā)光層13大的材料。另外，為了使與電極的接觸電阻降低，接觸層5的載流子濃度的下限值優(yōu)選為5X1017cm_3以上，更優(yōu)選為IXlO18cnT3以上。載流子濃度的上限值最好是容易引起結(jié)晶性的下降的2X IO19CnT3以下。接觸層5的厚度優(yōu)選為0.05 μπι以上。接觸層5的厚度的上限值不特別限定，但為了使外延生長(zhǎng)涉及的成本位于合適范圍，最好設(shè)為IOym以下。
[0162]本發(fā)明的發(fā)光二極管能夠裝入燈、背光源、移動(dòng)電話、顯示器、各種面板類、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、照明等的電子設(shè)備、裝有這些電子設(shè)備的汽車等的機(jī)械裝置等中。
[0163]〔發(fā)光二極管(第2實(shí)施方式)〕
[0164]圖6是作為應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光二極管的一例的發(fā)光二極管的其他例的剖面示意圖。
[0165]在第I實(shí)施方式中是如下結(jié)構(gòu):在光射出孔之下形成有保護(hù)膜，在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上，經(jīng)由保護(hù)膜從光射出孔取出光。第2實(shí)施方式是在光射出孔之下不具有保護(hù)膜，不經(jīng)由保護(hù)膜而直接從光射出孔9b取出光的結(jié)構(gòu)。
[0166]S卩，在第2實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管200中，保護(hù)膜28覆蓋平坦部6的至少一部分28c、臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的傾斜側(cè)面7a、和臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba。另夕卜，保護(hù)膜28具有俯視下在周緣區(qū)域7ba的內(nèi)側(cè)使接觸層5的表面露出的通電窗28b。電極膜29隔著保護(hù)膜28覆蓋平坦部6的至少一部分，隔著保護(hù)膜28覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的傾斜側(cè)面7a，隔著保護(hù)膜28覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba。而且，電極膜29具有在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面上僅覆蓋從通電窗28b露出的接觸層5的表面的一部分而使接觸層5的表面的其他部分5a露出的光射出孔29b。
[0167]如圖6所示，第2實(shí)施方式的保護(hù)膜28包含:覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的傾斜側(cè)面7a的部分28a、覆蓋平坦部6的至少一部分的部分28c (也包含隔著臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7而覆蓋相反側(cè)的平坦部的部分28cc)、和覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba的部分28ba。保護(hù)膜28還具有俯視下在周緣區(qū)域7ba的內(nèi)側(cè)使接觸層5的表面露出的通電窗28b。BP,通電窗28b在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上使接觸層5的表面之中位于周緣區(qū)域7ba之下的部分以外露出。在保護(hù)膜8之上形成電極膜(表面電極膜)9，但在不流過(guò)電流的部分形成了保護(hù)膜8。
[0168]另外，如圖6所示，第2實(shí)施方式的電極膜(表面電極膜)29包含:將保護(hù)膜28之中覆蓋傾斜側(cè)面7a的部分28a進(jìn)行覆蓋的部分29a ;將保護(hù)膜28之中覆蓋平坦部6的至少一部分的部分28c進(jìn)行覆蓋的部分29c ;將保護(hù)膜28之中覆蓋臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b的周緣區(qū)域7ba的部分28ba的部分進(jìn)行覆蓋的部分29ba ;和在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部7的頂面7b上超過(guò)保護(hù)膜28之中標(biāo)記28ba的部分來(lái)覆蓋接觸層5以使得將光射出孔29b開口的部分29bb。
[0169]在第2實(shí)施方式的電極膜(表面電極膜)29中，部分29bb承擔(dān)上述的第I功能和第2功能這雙方。
[0170]〔發(fā)光二極管的制造方法〕
[0171]接著，說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法。
[0172]<支持基板的制造工序>
[0173]〔I〕作為支持基板I使用Ge基板的情況(標(biāo)記參照?qǐng)D11A)
[0174]在鍺基板41的表面41A上形成例如依次形成有Ti層、Au層和In層的層結(jié)構(gòu)(由Ti/Au/In構(gòu)成的層)42，在鍺基板41的背面形成例如依次形成有Ti層和Au層的層結(jié)構(gòu)(由Ti/Au構(gòu)成的層)43，制作支持基板I。
[0175]〔2〕作為支持基板I使用金屬基板的情況(變形例)
[0176]圖7(a)?圖7(c)是用于說(shuō)明金屬基板的制造工序的金屬基板的一部分的剖面示意圖。
[0177]作為金屬基板1，采用熱膨脹系數(shù)比活性層的材料大的第I金屬層(第I金屬板)51b和熱膨脹系數(shù)比活性層的材料小的第2金屬層(第2金屬板)51a，通過(guò)熱壓來(lái)形成。
[0178]具體而言，首先，準(zhǔn)備兩張大致平板狀的第I金屬層51b、和一張大致平板狀的第2金屬層51a。例如，作為第I金屬層51b,使用厚度10 μ m的Cu,作為第2金屬層51a,使用厚度75 μ m的Mo。
[0179]接著，如圖7(a)所示，在兩張第I金屬層51b之間插入第2金屬層51a，使它們重
疊地配置。
[0180]接著，將重疊后的這些金屬層配置在預(yù)定的加壓裝置中，在高溫下向第I金屬層51b和第2金屬層51a沿著箭頭方向施加載荷。由此,如圖7 (b)所不,形成第I金屬層51b為Cu,第2金屬層51a為Mo,由Cu (10 μ m) /Mo (75 μ m) /Cu (10 μ m)這3層構(gòu)成的金屬基板
1
[0181]金屬基板I，例如熱膨脹系數(shù)成為5.7ppm/K，熱傳導(dǎo)率成為220W/m.K。
[0182]接著，如圖7(c)所示，形成覆蓋金屬基板I的全部面即上面、下面及側(cè)面的金屬保護(hù)膜51c。此時(shí)，由于是金屬基板為了單片化成為各發(fā)光二極管而被切割之前，所以金屬保護(hù)膜覆蓋的側(cè)面是金屬基板(平板)的外周側(cè)面。因此，在用金屬保護(hù)膜51c覆蓋單片化后的各發(fā)光二極管的金屬基板I的側(cè)面的情況下，另行實(shí)施用金屬保護(hù)膜覆蓋側(cè)面的工序。
[0183]圖7 (C)是示出了金屬基板(平板)的非外周端側(cè)的部位的一部分的圖，因此外周側(cè)面的金屬保護(hù)膜沒有表現(xiàn)在圖中。
[0184]金屬基板也可以是不具備金屬保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)。
[0185]金屬保護(hù)膜能使用公知的膜形成方法，但最優(yōu)選能夠在包含側(cè)面的全部面進(jìn)行膜形成的鍍敷法。
[0186]例如，在非電解鍍法中，在鍍鎳之后鍍金，能制作依次用鎳膜和金膜(金屬保護(hù)膜)覆蓋了金屬基板的上面、側(cè)面、下面的金屬基板I。
[0187]鍍層材質(zhì)不特別限制，能應(yīng)用銅、銀、鎳、鉻、鉬、金等公知的材質(zhì)，但將密著性好的鎳和耐化學(xué)藥品性優(yōu)良的金組合的層為最佳。
[0188]鍍敷法能使用公知的技術(shù)、藥品。為簡(jiǎn)便起見，最好是不需要電極的非電解鍍法。
[0189]<化合物半導(dǎo)體層的形成工序>[0190]首先，如圖8所示，在半導(dǎo)體基板(生長(zhǎng)用基板)61的一面61a上使多個(gè)外延層生長(zhǎng)來(lái)形成包含活性層4的外延疊層體80。
[0191]半導(dǎo)體基板61是外延疊層體80形成用的基板,例如是一面61a設(shè)為從(100)面傾斜了 15°的面的、摻雜了 Si的η型GaAs單晶基板。在作為外延疊層體80使用AlGaInP層或AlGaAs層的情況下，作為形成外延疊層體80的基板，能使用砷化鎵(GaAs)單晶基板。
[0192]作為活性層4的形成方法，能使用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(Metal OrganicChemical Vapor Deposition:MOCVD)法、分子束外延(Molecular Beam Epitaxicy:MBE)法、液相外延(Liquid Phase Epitaxicy:LPE)法等。
[0193]在本實(shí)施方式中，采用III族構(gòu)成元素的原料使用了三甲基鋁((CH3)3Al)、三甲基鎵((CH3)3Ga)以及三甲基銦((CH3)3In)的減壓MOCVD法，使各層外延生長(zhǎng)。
[0194]再有，Mg的摻雜原料使用雙(環(huán)戊二烯基)鎂((C5H5)2Mg)。另外，Si的摻雜原料使用乙硅烷(Si2H6)15另外，作為V族構(gòu)成元素的原料使用膦(PH3)或胂(AsH3)。
[0195]再有，P型的GaP層3例如在750°C下使其生長(zhǎng)，其他的外延生長(zhǎng)層例如在730°C下使其生長(zhǎng)。
[0196]具體而言，首先，在生長(zhǎng)用基板61的一面61a上成膜由摻雜了 Si的η型GaAs形成的緩沖層62a。作為緩沖層62a，例如使用摻雜了 Si的η型GaAs，將載流子濃度設(shè)為2 X IO18CnT3，將層厚設(shè)為 0.2μπι。
[0197]接著，在本實(shí)施方式中，在緩沖層62a上成膜蝕刻停止層62b。
[0198]蝕刻停止層62b是用于防止在蝕刻除去半導(dǎo)體基板時(shí)蝕刻至覆蓋層和發(fā)光層的層，例如由摻雜Si的(Ala5Gaa5)a5Ina5P形成，層厚設(shè)為0.5μπι。
[0199]接著，在蝕刻停止層62b上成膜例如由摻雜了 Si的η型AlxGagAs (0.1≤X≤0.3)形成的接觸層5。
[0200]接著，在接觸層5上成膜例如由摻雜了 Si的η型(Ala7Gaa3)a5Ina5P形成的覆蓋層 63a。
[0201]接著，在覆蓋層63a上成膜例如由Alai7Gaa83AsAla3Gaa7As對(duì)構(gòu)成的阱層/勢(shì)壘層的3對(duì)的層疊結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的發(fā)光層64。
[0202]接著，在發(fā)光層64上成膜例如由摻雜了 Mg的P型(Ala7Gaa3)a5Ina5P形成的覆蓋層 63b ο
[0203]接著，在覆蓋層63b上成膜例如摻雜了 Mg的P型GaP層的接合(接觸)層3。
[0204]在粘貼到后述的金屬基板等的基板之前，整理粘貼面(即進(jìn)行鏡面加工。例如，使表面粗糙度為0.2nm以下)，因此優(yōu)選研磨例如I μ m左右。
[0205]再有，也可以在覆蓋層與發(fā)光層之間設(shè)置引導(dǎo)層。
[0206]<透明導(dǎo)電膜和歐姆金屬部的形成工序>
[0207](歐姆金屬部的形成)
[0208]接著，如圖8所示，首先在接合(接觸)層3上，在預(yù)定形成的透明導(dǎo)電膜30(參照?qǐng)D1)的周緣部30a且俯視下與預(yù)定形成的光射出孔不重疊的范圍，形成歐姆金屬部31。透明導(dǎo)電膜30(參照?qǐng)D1)形成在預(yù)定形成的通電窗和被其包圍的范圍S(參照?qǐng)D1)內(nèi)，因此歐姆金屬部31也形成在該范圍內(nèi)。
[0209] 具體而言，例如，采用例如蒸鍍法在接合(接觸)層3整個(gè)面成膜由構(gòu)成歐姆金屬部的金屬材料形成的膜。接著，使用光刻的方法對(duì)由該金屬材料形成的膜進(jìn)行圖案化，在規(guī)定的位置形成上述形狀的歐姆金屬部31。
[0210]歐姆金屬部31也可以采用剝離技術(shù)來(lái)形成。即，也可以在接合(接觸)層3上形成在歐姆金屬部的形成位置具有與其形狀對(duì)應(yīng)的開口部的掩模，采用蒸鍍法等在其上成膜由構(gòu)成歐姆金屬部的金屬材料形成的膜，其后，通過(guò)除去掩模來(lái)形成歐姆金屬部31。
[0211](透明導(dǎo)電膜的形成)
[0212]接著，如圖9所示，在接合(接觸)層3上，在俯視下預(yù)定形成的通電窗和被其包圍的范圍S(參照?qǐng)D1)內(nèi)形成透明導(dǎo)電膜30。
[0213]具體而言，例如在接合(接觸)層3整個(gè)面采用例如CVD法以覆蓋歐姆金屬部31的方式成膜由構(gòu)成透明導(dǎo)電膜的材料形成的膜。接著，使用光刻的方法將透明導(dǎo)電膜進(jìn)行圖案化，在預(yù)定形成的通電窗和被其包圍的范圍內(nèi)形成上述形狀的透明導(dǎo)電膜30。
[0214]透明導(dǎo)電膜30也可以采用剝離技術(shù)來(lái)形成。即，也可以在接合(接觸)層3上形成在透明導(dǎo)電膜30的形成位置具有與其形狀對(duì)應(yīng)的開口部的掩模，采用CVD法等在其上成膜由構(gòu)成透明導(dǎo)電膜的材料形成的膜，其后，通過(guò)除去掩模來(lái)形成透明導(dǎo)電膜30。
[0215]<反射層的形成工序>
[0216]接著，如圖10所示，在接合(接觸)層3上，以覆蓋透明導(dǎo)電膜30的方式形成例如由Au構(gòu)成的反射層2。
[0217]<支持基板的接合工序>
[0218]〔I〕作為支持基板I使用Ge基板的情況(標(biāo)記參照?qǐng)D11A)
[0219]在鍺基板41的表面形成由Ti/Au/In構(gòu)成的層42，在背面形成由Ti/Au構(gòu)成的層43，使所制作的上述支持基板I的表面?zhèn)鹊腎n層、和圖10所示的結(jié)構(gòu)體的由Au構(gòu)成的反射層2重疊，例如在320°C加熱且以500g/cm2加壓，如圖1lA所示，將支持基板I與包含外延疊層體的結(jié)構(gòu)體接合。
[0220]〔2〕作為支持基板I使用金屬基板的情況
[0221]在將金屬基板合與反射層2接合之前，也可以在反射層2上依次形成阻擋層(未圖示)、接合層(未圖示)或其任意一個(gè)層。
[0222]阻擋層能夠抑制金屬基板所含有的金屬發(fā)生擴(kuò)散而與反射層2進(jìn)行反應(yīng)。
[0223]作為阻擋層的材料，能使用鎳、鈦、鉬、鉻、鉭、鎢、鑰等。阻擋層采用2種以上的金屬的組合、例如從反射層側(cè)依次為鉬層和鈦層的組合等，能夠使阻擋性能提高。
[0224]再有，即使不設(shè)置阻擋層，也能夠通過(guò)向接合層添加這些材料而使接合層具有與阻擋層同樣的功能。
[0225]接合層是用于將包含活性層4的化合物半導(dǎo)體層20等密著性好地與金屬基板接合的層。
[0226]作為接合層的材料，能使用化學(xué)性穩(wěn)定、熔點(diǎn)低的Au系的共晶金屬等。作為Au系的共晶金屬，例如能列舉AuGe、AuSn、AuS 1、Au In等的合金的共晶組成。
[0227]接著，如圖1lB所示，將形成了外延疊層體80、反射層2等的半導(dǎo)體基板61、和在金屬基板的制造工序中形成的金屬基板運(yùn)入到減壓裝置內(nèi)，反射層的接合面(具有接合層等的情況下為其接合面(在圖1lB中接合層等未圖示)和金屬基板的接合面IA相對(duì)地重疊來(lái)配置。[0228]接著，將減壓裝置內(nèi)排氣至3X10_5Pa為止后，將重疊的半導(dǎo)體基板61和金屬基板I加熱到400°C的狀態(tài)下，施加500kg的載荷而將反射層的接合面(在具有接合層等的情況下為其接合面)和金屬基板I的接合面IA進(jìn)行接合，形成接合結(jié)構(gòu)體90。
[0229]以下，以作為支持基板I使用Ge基板的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0230]<半導(dǎo)體基板和緩沖層除去工序>
[0231]接著，如圖12所示，利用氨系蝕刻液從接合結(jié)構(gòu)體90選擇性地除去半導(dǎo)體基板61和緩沖層62a。
[0232]此時(shí)，本實(shí)施方式的金屬基板被金屬保護(hù)膜覆蓋，由于對(duì)蝕刻液的耐受性較高，所以能夠避免金屬基板發(fā)生品質(zhì)劣化。
[0233]<蝕刻停止層除去工序>
[0234]進(jìn)而，如圖12所示，采用鹽酸系蝕刻液選擇性地除去蝕刻停止層62b。
[0235]本實(shí)施方式的金屬基板被金屬保護(hù)膜覆蓋，由于對(duì)蝕刻液的耐受性較高，所以能防止金屬基板發(fā)生品質(zhì)劣化。
[0236](背面電極的形成工序)
[0237]接著，如圖12所示，在支持基板I的背面形成背面電極40。
[0238]再有，在作為支持基板I使用金屬基板的情況下，也可以不形成背面電極40。
[0239](臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的形成工序)
[0240]接著，為了形成臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部(除保護(hù)膜和電極膜以外)，對(duì)臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的化合物半導(dǎo)體層、即接觸層和活性層的至少一部分、或接觸層、活性層和接合(接觸)層的至少一部分進(jìn)行濕式蝕刻。為了形成圖1所示的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，對(duì)接觸層5和活性層4進(jìn)行濕式蝕刻。
[0241]具體而言，首先，如圖13所示，在化合物半導(dǎo)體層的最上層即接觸層上沉積光致抗蝕劑，采用光刻形成在臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外具有開口 65a的抗蝕劑圖案65。
[0242]臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的俯視形狀，根據(jù)抗蝕劑圖案65的開口 65a的形狀來(lái)決定。在抗蝕劑圖案65中形成與所希望的俯視形狀對(duì)應(yīng)的形狀的開口 65a。
[0243]優(yōu)選的是，在抗蝕劑圖案中將臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部預(yù)定形成部位的大小形成為各邊上下左右比“臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部”的頂面大出10 μ m左右。
[0244]另外，對(duì)于蝕刻的深度即蝕刻除去到化合物半導(dǎo)體層之中的哪個(gè)層為止，根據(jù)蝕刻劑的種類和蝕刻時(shí)間來(lái)決定。
[0245]在進(jìn)行了濕式蝕刻以后，除去抗蝕劑。
[0246]接著，針對(duì)臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻。
[0247]作為濕式蝕刻所使用的蝕刻劑，并不限定，但對(duì)于AlGaAs等的As系的化合物半導(dǎo)體材料，氨系蝕刻劑(例如氨/過(guò)氧化氫水混合液)較適合，對(duì)于AlGaInP等P系化合物半導(dǎo)體材料，碘系蝕刻劑(例如碘化鉀/氨)較適合，磷酸/過(guò)氧化氫水混合液適合于AlGaAs系，溴甲醇混合液適合于P系。
[0248]另外，在僅由As系形成的結(jié)構(gòu)中可以使用磷酸混合液，在As/P系混合的結(jié)構(gòu)中，可以對(duì)As系結(jié)構(gòu)部使用氨混合液,對(duì)P系結(jié)構(gòu)部使用碘混合液。
[0249]在如上述所示的化合物半導(dǎo)體層的情況、即最上層的由AlGaAs形成的接觸層5、由AlGaInP形成的覆蓋層63a、由AlGaAs形成的發(fā)光層64、由AlGaInP形成的覆蓋層63b、GaP層3的情況下，優(yōu)選在As系接觸層5及發(fā)光層64、和其他P系的層中分別使用蝕刻速度高的、不同的蝕刻劑。
[0250]例如，優(yōu)選的是，對(duì)P系的層的蝕刻使用碘系蝕刻劑，對(duì)As系的接觸層5及發(fā)光層64的蝕刻使用氨系蝕刻劑。
[0251]作為碘系蝕刻劑，能使用例如混合了碘⑴、碘化鉀(KI)、純水(H2O)、氨水(NH4OH)的蝕刻劑。
[0252]另外,作為氨系蝕刻劑,能使用例如氨/過(guò)氧化氫水混合液(NH4OH:H202:H20)。
[0253]說(shuō)明使用該優(yōu)選的蝕刻劑來(lái)除去臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的情況，首先，使用氨系蝕刻劑來(lái)蝕刻除去臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的由AlGaAs形成的接觸層5。
[0254]該蝕刻時(shí)，作為下一層的由AlGaInP形成的覆蓋層63a作為蝕刻停止層來(lái)發(fā)揮功能，因此不需要嚴(yán)格地管理蝕刻時(shí)間。例如當(dāng)將接觸層5的厚度設(shè)為0.05 μ m左右時(shí)，進(jìn)行10秒左右蝕刻即可。
[0255]接著，使用碘系蝕刻劑來(lái)蝕刻除去臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的由AlGaInP形成的復(fù)蓋層63a。
[0256]在使用了以碘(I) 500cc、碘化鉀(KI) IOOg,純水(H2O) 2000cc、氫氧化銨水(NH4OH) 90cc的比率混合而成的蝕刻劑的情況下，蝕刻速度為0.72 ym/min。
[0257]該蝕刻時(shí)，也由于作為下一層的由AlGaAs形成的發(fā)光層64作為蝕刻停止層來(lái)發(fā)揮作用，因此不需要嚴(yán)格地管理蝕刻時(shí)間。在該蝕刻劑的情況下，當(dāng)覆蓋層63a的厚度設(shè)為4μπι左右時(shí)，進(jìn)行6分鐘左右蝕刻即可。
[0258]接著，使用氨系蝕刻劑來(lái)蝕刻除去臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的由AlGaAs形成的發(fā)光層64。
[0259]該蝕刻時(shí)，也由于作為下一層的由AlGaInP形成的覆蓋層63b作為蝕刻停止層來(lái)發(fā)揮作用，因此不需要嚴(yán)格地管理蝕刻時(shí)間。當(dāng)將發(fā)光層64的厚度設(shè)為0.25 μ m左右時(shí)，進(jìn)行40秒左右蝕刻即可。
[0260]接著，使用碘系蝕刻劑來(lái)蝕刻除去臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部以外的部分的由AlGaInP形成的覆蓋層63b。
[0261]在該覆蓋層63b之下有GaP層3，但當(dāng)GaP層3之下的包含金屬的反射層2露出來(lái)時(shí)，在電特性方面不是優(yōu)選的，因此需要至GaP層3為止停止蝕刻。
[0262]例如，設(shè)為形成3.5 μ m的GaP層，然后研磨I μ m時(shí)，GaP層的厚度變?yōu)?.5 μ m，當(dāng)將覆蓋層63b的厚度設(shè)為0.5μπι時(shí)，在使用了上述的碘系蝕刻劑的情況下，蝕刻時(shí)間需要設(shè)為4分鐘以下。
[0263]另外，使用磷酸/過(guò)氧化氫水混合液(例如H2PO4 =H2O2 =H2O = I?3:4?6:8?10)，將濕式蝕刻時(shí)間設(shè)為30?120秒，能夠進(jìn)行上述蝕刻除去。
[0264]圖14 示出在使用 H2PO4 =H2O2 =H2O = 2:5:9 (100:250:450)、56 % (H2O)、液溫30°C?34°C的蝕刻劑，對(duì)后述的實(shí)施例1所示的化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行了濕式蝕刻的情況下的相對(duì)于蝕刻時(shí)間的深度及寬度的關(guān)系。表I中用數(shù)值示出其條件及結(jié)果。
[0265]表I
[0266]
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管，是在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光的發(fā)光二極管，其特征在于， 在其上部具備平坦部和具有傾斜側(cè)面及頂面的臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部， 所述平坦部和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部，分別至少一部分被保護(hù)膜、電極膜依次覆蓋， 所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部包含至少所述活性層的一部分，所述傾斜側(cè)面采用濕式蝕刻形成，并且水平方向的截面積朝向所述頂面連續(xù)變小地形成， 所述保護(hù)膜覆蓋所述平坦部的至少一部分、所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述傾斜側(cè)面、和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述頂面的周緣區(qū)域，并且具有配置在俯視為所述周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)且所述光射出孔的周圍而使所述化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗， 所述電極膜是被形成為與從所述通電窗露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層的表面接觸、并且至少覆蓋在所述平坦部上形成的保護(hù)膜的一部分、在所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上具有所述光射出孔的連續(xù)膜， 在所述反射層與所述化合物半導(dǎo)體層之間、且俯視下所述通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)具備透明導(dǎo)電膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜是ITO、IZO、ZnO中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在所述透明導(dǎo)電膜與所述化合物半導(dǎo)體層之間的所述透明 導(dǎo)電膜的周緣部、且俯視下與所述光射出孔不重疊的范圍，具備由AuBe、AuZn中的任一種形成的歐姆金屬部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述接觸層與所述電極膜接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部在俯視下為矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的高度為3~7 μ m,俯視下的所述傾斜側(cè)面的寬度為0.5~7 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述光射出孔在俯視下為圓形或橢圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述光射出孔的徑為50~150 μ m0
9.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，在所述電極膜的所述平坦部上的部分具有接合線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述活性層所含有的發(fā)光層包含多量子阱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述活性層所含有的發(fā)光層由(AlxiGa1^1)Y1In1-Y1P' (Alx2Ga1^x2)As> (Inx3Ga1^3)As 中的任一種形成，其中，O ^ Xl ^ 1,0 < Yl ^ 1,0 ≤ X2 ≤ 1,0 ≤ X3 ≤ I。
12.一種發(fā)光二極管的制造方法，所述發(fā)光二極管在支持基板上依次具備包含金屬的反射層、和依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層，從光射出孔向外部射出光，所述制造方法的特征在于，具有:在生長(zhǎng)用基板上形成依次包含活性層和接觸層的化合物半導(dǎo)體層的工序； 在所述化合物半導(dǎo)體層上、俯視下預(yù)定形成的通電窗以及被其包圍的范圍內(nèi)形成透明導(dǎo)電膜的工序； 在所述化合物半導(dǎo)體層上以覆蓋所述透明導(dǎo)電膜的方式形成包含金屬的反射層的工序; 在所述反射層上接合支持基板的工序； 除去所述生長(zhǎng)用基板的工序； 對(duì)所述化合物半導(dǎo)體層進(jìn)行濕式蝕刻，形成臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部和配置在該臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的周圍的平坦部的工序，所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部是水平方向的截面積朝向頂面連續(xù)變小地形成的； 形成保護(hù)膜的工序，所述保護(hù)膜至少覆蓋所述平坦部的至少一部分、所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述傾斜側(cè)面、和所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的所述頂面的周緣區(qū)域，并且具有配置在俯視為所述周緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)且所述光射出孔的周圍而使所述化合物半導(dǎo)體層的表面的一部分露出的通電窗；和 形成電極膜的工序，所述電極膜是被形成為與從所述通電窗露出來(lái)的化合物半導(dǎo)體層的表面直接接觸、并且至少覆蓋在所述平坦部上形成的保護(hù)膜的一部分、在所述臺(tái)面型結(jié)構(gòu)部的頂面上具有所 述光射出孔的連續(xù)膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，在形成所述化合物半導(dǎo)體層的工序與形成所述透明導(dǎo)電膜的工序之間，具有在所述化合物半導(dǎo)體層上的預(yù)定形成的所述透明導(dǎo)電膜的周緣部、且俯視下與所述光射出孔不重疊的范圍形成歐姆金屬部的工序,所述歐姆金屬部由AuBe、AuZn中的任一種形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，使用從磷酸/過(guò)氧化氫水混合液、氨/過(guò)氧化氫水混合液、溴甲醇混合液、碘化鉀/氨中選擇的至少一種以上來(lái)進(jìn)行所述濕式蝕刻。
【文檔編號(hào)】H01L33/38GK103999247SQ201280062400
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】粟飯?jiān)缎? 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社