JP3230638B2 - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
発光ダイオードの製造方法Info
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- JP3230638B2 JP3230638B2 JP32033493A JP32033493A JP3230638B2 JP 3230638 B2 JP3230638 B2 JP 3230638B2 JP 32033493 A JP32033493 A JP 32033493A JP 32033493 A JP32033493 A JP 32033493A JP 3230638 B2 JP3230638 B2 JP 3230638B2
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- emitting diode
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/018—Bonding of wafers
Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示用および伝送用等
に用いられる発光ダイオードの製造方法に関する。
に用いられる発光ダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述した発光ダイオード（ＬＥＤ）にお
いて内部で発生した光を外部に取り出す効率、すなわち
外部出射効率を向上させることは非常に重要である。そ
れは、ＬＥＤを構成する半導体の屈折率は、例えば３．
５程度と極めて高く、出射面で全反射となる臨界角が小
さいため、出射面が平面の場合、発光領域からの光は臨
界閣よりも小さいごく限られた範囲の入射角のものしか
外部に出射させることができないからである。
いて内部で発生した光を外部に取り出す効率、すなわち
外部出射効率を向上させることは非常に重要である。そ
れは、ＬＥＤを構成する半導体の屈折率は、例えば３．
５程度と極めて高く、出射面で全反射となる臨界角が小
さいため、出射面が平面の場合、発光領域からの光は臨
界閣よりも小さいごく限られた範囲の入射角のものしか
外部に出射させることができないからである。
【０００３】外部出射効率を向上させるためには、ＬＥ
Ｄの半導体基板として発光波長に対して透明なものを用
いることが一般的である。発光波長に対して不透明な半
導体基板を用いた場合には、上面への出射光しか利用で
きないのに対し、発光波長に対して透明な半導体基板を
用いた場合にはＬＥＤの上面だけでなく４つの側面から
光を出射させることが可能であり、また下面における反
射光も上面および側面などから出射させることが可能と
なる。このような透明な半導体基板を有するＬＥＤは、
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた赤外発光ダイオ
ード、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を用いた赤外・赤色
発光ダイオード、ＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた黄
色発光ダイオード、ＧａＰ系の半導体材料を用いた緑色
発光ダイオード等に適用されている。
Ｄの半導体基板として発光波長に対して透明なものを用
いることが一般的である。発光波長に対して不透明な半
導体基板を用いた場合には、上面への出射光しか利用で
きないのに対し、発光波長に対して透明な半導体基板を
用いた場合にはＬＥＤの上面だけでなく４つの側面から
光を出射させることが可能であり、また下面における反
射光も上面および側面などから出射させることが可能と
なる。このような透明な半導体基板を有するＬＥＤは、
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた赤外発光ダイオ
ード、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を用いた赤外・赤色
発光ダイオード、ＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた黄
色発光ダイオード、ＧａＰ系の半導体材料を用いた緑色
発光ダイオード等に適用されている。
【０００４】一方、最近ではＡｌＧａＩｎＰ系の半導体
材料を用いた赤・黄・緑色発光ダイオードや、Ｚｎ（Ｃ
ｄ）（Ｓ）Ｓｅ系の半導体材料を用いた緑・青色発光ダ
イオード等の開発が進められている。しかし、これらの
ＬＥＤに発光波長に対して透明な半導体基板を用いた場
合には、格子整合条件が満たされず、またこれらＬＥＤ
に適した良質な基板が得られないために、ＬＥＤの内部
発光効率が低下するという問題があった。これらのＬＥ
Ｄは、半導体基板として発光波長に対して不透明な半導
体基板を用い、この基板上に上記半導体材料を成長させ
ることで、良好な内部発光効率が得られるようになる。
しかし、この場合には上述したように不透明な半導体基
板を用いることによる外部出射効率の低下が避けられな
い。
材料を用いた赤・黄・緑色発光ダイオードや、Ｚｎ（Ｃ
ｄ）（Ｓ）Ｓｅ系の半導体材料を用いた緑・青色発光ダ
イオード等の開発が進められている。しかし、これらの
ＬＥＤに発光波長に対して透明な半導体基板を用いた場
合には、格子整合条件が満たされず、またこれらＬＥＤ
に適した良質な基板が得られないために、ＬＥＤの内部
発光効率が低下するという問題があった。これらのＬＥ
Ｄは、半導体基板として発光波長に対して不透明な半導
体基板を用い、この基板上に上記半導体材料を成長させ
ることで、良好な内部発光効率が得られるようになる。
しかし、この場合には上述したように不透明な半導体基
板を用いることによる外部出射効率の低下が避けられな
い。
【０００５】このような問題を改善するために、従来で
は例えば特開平３−２７４７７０号公報に、図１３に示
すような構造の発光ダイオードが開示されている。この
発光ダイオードは以下の方法で製造される。すなわち、
まずｎ型ＧａＡｓからなる第１の基板９００の上に、基
板に格子整合するｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッド層９０
１、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層９０２、ｐ型Ａｌ
ＩｎＰ第２クラッド層９０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間
バンドギャップ層９０４およびｐ型ＡｌＧａＡｓ保持層
９０５をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法により
順次積層する。次いで、ｎ型ＧａＡｓからなる第１の基
板９００を除去し、電極を形成した後、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ保持層９０５を下にしてステムにマウントする。
は例えば特開平３−２７４７７０号公報に、図１３に示
すような構造の発光ダイオードが開示されている。この
発光ダイオードは以下の方法で製造される。すなわち、
まずｎ型ＧａＡｓからなる第１の基板９００の上に、基
板に格子整合するｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッド層９０
１、アンドープＡｌＧａＩｎＰ発光層９０２、ｐ型Ａｌ
ＩｎＰ第２クラッド層９０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間
バンドギャップ層９０４およびｐ型ＡｌＧａＡｓ保持層
９０５をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法により
順次積層する。次いで、ｎ型ＧａＡｓからなる第１の基
板９００を除去し、電極を形成した後、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ保持層９０５を下にしてステムにマウントする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した図１
３に示す従来の製造方法においても、以下に示すような
問題点があった。まず、上記従来例で得られるＬＥＤに
おいては、ｎ型ＧａＡｓからなる第１の基板９００を除
去した後もＬＥＤの強度を維持するために、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ保持層９０５は非常に厚く積層する必要がある。
しかし、上述したＭＯＣＶＤ法による積層では、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ保持層９０５の形成に時間がかかりすぎると
いう問題がある。また、一般にＡｌXＧａ1-XＡｓ（０≦
Ｘ≦１）を保持層とするＬＥＤにおいて、発光波長が短
波長、例えば緑色の発光波長の場合にも保持層を透明に
するには組成比Ｘを１に近い値にする必要があるが、こ
のようにすると保持層は空気中で酸化され易く、化学的
に不安定になるという問題があった。
３に示す従来の製造方法においても、以下に示すような
問題点があった。まず、上記従来例で得られるＬＥＤに
おいては、ｎ型ＧａＡｓからなる第１の基板９００を除
去した後もＬＥＤの強度を維持するために、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ保持層９０５は非常に厚く積層する必要がある。
しかし、上述したＭＯＣＶＤ法による積層では、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ保持層９０５の形成に時間がかかりすぎると
いう問題がある。また、一般にＡｌXＧａ1-XＡｓ（０≦
Ｘ≦１）を保持層とするＬＥＤにおいて、発光波長が短
波長、例えば緑色の発光波長の場合にも保持層を透明に
するには組成比Ｘを１に近い値にする必要があるが、こ
のようにすると保持層は空気中で酸化され易く、化学的
に不安定になるという問題があった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、内部発光効率を低下させることなく外部出
射効率を向上させることができ、化学的に安定で充分な
強度を有する発光ダイオードを比較的簡易に製造するこ
とができる発光ダイオードの製造方法を提供することを
目的とする。
ものであり、内部発光効率を低下させることなく外部出
射効率を向上させることができ、化学的に安定で充分な
強度を有する発光ダイオードを比較的簡易に製造するこ
とができる発光ダイオードの製造方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
の製造方法は、第１の導電型を有する半導体からなる第
１の基板の上に、第１の導電型を有し、かつ単層または
複数層からなる第１の半導体層を形成する工程と、該第
１の半導体層の上に発光層を形成する工程と、該発光層
の上に、第２の導電型を有し、かつ単層または複数層か
らなる第２の半導体層を形成する工程と、該第２の半導
体層の上に、発光波長に対して各側面からも光が出射し
得る透明な第２の基板を置き、その後加圧しながら高温
処理によって直接接合する工程とを含んでおり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
の製造方法は、第１の導電型を有する半導体からなる第
１の基板の上に、第１の導電型を有し、かつ単層または
複数層からなる第１の半導体層を形成する工程と、該第
１の半導体層の上に発光層を形成する工程と、該発光層
の上に、第２の導電型を有し、かつ単層または複数層か
らなる第２の半導体層を形成する工程と、該第２の半導
体層の上に、発光波長に対して各側面からも光が出射し
得る透明な第２の基板を置き、その後加圧しながら高温
処理によって直接接合する工程とを含んでおり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【０００９】好適な実施態様としては、上記第２の基板
が、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳまたはＳｉＣその他の半
導体基板、Ａｌ2Ｏ3、ガラス、ＴｉＯ2、ＭｇＯまたは
それらの化合物からなるその他の誘電体基板からなる。
が、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳまたはＳｉＣその他の半
導体基板、Ａｌ2Ｏ3、ガラス、ＴｉＯ2、ＭｇＯまたは
それらの化合物からなるその他の誘電体基板からなる。
【００１０】好適な実施態様としては、上記接合する工
程を、上記第１の基板および上記第２の基板の少なくと
も一方の側から圧力を加えることにより行う。
程を、上記第１の基板および上記第２の基板の少なくと
も一方の側から圧力を加えることにより行う。
【００１１】好適な実施態様としては、上記第２の基板
を、上記第２の半導体層との結晶軸方向を一致させて置
いて、上記接合する工程を行う。
を、上記第２の半導体層との結晶軸方向を一致させて置
いて、上記接合する工程を行う。
【００１２】好適な実施態様としては、上記第２の半導
体層を複数層から構成し、かつ上記第２の基板と接合す
る層を該第２の基板と同一の組成とする。
体層を複数層から構成し、かつ上記第２の基板と接合す
る層を該第２の基板と同一の組成とする。
【００１３】好適な実施態様としては、上記製造方法
は、上記第１の基板もしくは上記第２の半導体層の上記
第２の基板と接合する側の面または上記第２の基板の上
記第２の半導体層と接合する側の面の内の少なくとも一
方に、溝を、該当する基板の両端部に該溝の各端部が達
するように設ける工程を含む。
は、上記第１の基板もしくは上記第２の半導体層の上記
第２の基板と接合する側の面または上記第２の基板の上
記第２の半導体層と接合する側の面の内の少なくとも一
方に、溝を、該当する基板の両端部に該溝の各端部が達
するように設ける工程を含む。
【００１４】好適な実施態様としては、上記製造方法
は、上記第２の半導体層と上記第２の基板とを接合した
後、上記第１の基板の少なくとも一部を除去する工程を
含む。上記製造方法は、上記第１の基板と上記第１の半
導体層との間に、上記第１の導電型を有し、かつ該第１
の半導体層と組成の異なる半導体からなるエッチングス
トップ層を形成する工程と、上記第２の半導体層と上記
第２の基板とを接合した後、少なくとも該エッチングス
トップ層が露出するまで該第１の基板を除去する工程と
を含んでもよい。
は、上記第２の半導体層と上記第２の基板とを接合した
後、上記第１の基板の少なくとも一部を除去する工程を
含む。上記製造方法は、上記第１の基板と上記第１の半
導体層との間に、上記第１の導電型を有し、かつ該第１
の半導体層と組成の異なる半導体からなるエッチングス
トップ層を形成する工程と、上記第２の半導体層と上記
第２の基板とを接合した後、少なくとも該エッチングス
トップ層が露出するまで該第１の基板を除去する工程と
を含んでもよい。
【００１５】さらに、上記好適な実施態様においては、
上記第１の基板の少なくとも一部を除去した後の露出面
に反射膜を形成する工程を含むのが望ましい。
上記第１の基板の少なくとも一部を除去した後の露出面
に反射膜を形成する工程を含むのが望ましい。
【００１６】好適な実施態様としては、上記製造方法
は、上記第１の基板の少なくとも一部を除去した後の露
出面に電極を形成する工程と、該、上記第１の半導体
層、上記発光層の少なくとも一部を除去して上記第２の
半導体層の一部を露出させ、該第２の半導体層の露出面
に電極を形成する工程とを含む。
は、上記第１の基板の少なくとも一部を除去した後の露
出面に電極を形成する工程と、該、上記第１の半導体
層、上記発光層の少なくとも一部を除去して上記第２の
半導体層の一部を露出させ、該第２の半導体層の露出面
に電極を形成する工程とを含む。
【００１７】好適な実施態様としては、上記製造方法
は、上記第２の半導体層の上記第２の基板と接合する側
の面または該第２の基板の該第２の半導体層と接合する
側の面に、上記第２の導電型を有するドーパント層を形
成した後、上記接合する工程を行う。
は、上記第２の半導体層の上記第２の基板と接合する側
の面または該第２の基板の該第２の半導体層と接合する
側の面に、上記第２の導電型を有するドーパント層を形
成した後、上記接合する工程を行う。
【００１８】好適な実施態様としては、上記高温処理を
上記第２の半導体層に吸収される波長の光または上記ド
ーパント層に吸収される波長の光を、上記第２の基板側
から照射することにより行う。
上記第２の半導体層に吸収される波長の光または上記ド
ーパント層に吸収される波長の光を、上記第２の基板側
から照射することにより行う。
【００１９】
【作用】本発明の発光ダイオードの製造方法において
は、半導体からなる第１の基板上に成長された第２の半
導体層上に第２の基板を置き、その後直接接合を行う。
この接合は、接着剤などを用いるものではないため、界
面が良好である。
は、半導体からなる第１の基板上に成長された第２の半
導体層上に第２の基板を置き、その後直接接合を行う。
この接合は、接着剤などを用いるものではないため、界
面が良好である。
【００２０】また、本発明においては、発光波長に対し
て不透明な第１の基板と発光波長に対して透明な第２の
基板とを接合することにより、内部発光効率を低下させ
る事なく外部出射効率の向上を図ることができる。つま
り、不透明な第１の基板の上にほぼ格子整合条件を満た
すような半導体層を成長させることで、内部発光効率が
良好となる。また透明な第２の基板を接合することによ
って、この基板側の面だけでなく側面からも発光層から
の光を出射させることが可能となり、外部出射効率を向
上させることができる。
て不透明な第１の基板と発光波長に対して透明な第２の
基板とを接合することにより、内部発光効率を低下させ
る事なく外部出射効率の向上を図ることができる。つま
り、不透明な第１の基板の上にほぼ格子整合条件を満た
すような半導体層を成長させることで、内部発光効率が
良好となる。また透明な第２の基板を接合することによ
って、この基板側の面だけでなく側面からも発光層から
の光を出射させることが可能となり、外部出射効率を向
上させることができる。
【００２１】透明な第２の基板は、化学的に安定で、充
分な厚さを有するものとすることができる。
分な厚さを有するものとすることができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
尚、図１から図８に示した同一の機能を有する構成部材
には同じ番号を付記する。
尚、図１から図８に示した同一の機能を有する構成部材
には同じ番号を付記する。
【００２３】（実施例１）図１は、本実施例の発光ダイ
オードの製造工程を示す断面図であり、図２は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
オードの製造工程を示す断面図であり、図２は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
【００２４】この発光ダイオードはＡｌＧａＩｎＰ系の
ものであり、図２に示すように、発光層１４を挟んでｎ
型の第１の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層５０と
が対向した構造となっている。第１の半導体層４０は、
発光波長に対して不透明なｎ型の半導体からなる第１の
基板１０の上に形成されており、バッファ層１１と中間
バンドギャップ層１２と第１クラッド層１３とから構成
されている。一方、第２の半導体層５０は、第２クラッ
ド層１５とキャップ層（図示せず）とからなるが、キャ
ップ層はその上に形成された発光波長に対して透明なｐ
型の半導体からなる第２の基板（図示せず）と同一の組
成を有しており、これらキャップ層と第２の基板とは一
体化して保持層６０を形成している。第１の基板１０の
底面には裏面電極２６が形成されており、保持層６０の
上面には表面電極２５が形成されている。
ものであり、図２に示すように、発光層１４を挟んでｎ
型の第１の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層５０と
が対向した構造となっている。第１の半導体層４０は、
発光波長に対して不透明なｎ型の半導体からなる第１の
基板１０の上に形成されており、バッファ層１１と中間
バンドギャップ層１２と第１クラッド層１３とから構成
されている。一方、第２の半導体層５０は、第２クラッ
ド層１５とキャップ層（図示せず）とからなるが、キャ
ップ層はその上に形成された発光波長に対して透明なｐ
型の半導体からなる第２の基板（図示せず）と同一の組
成を有しており、これらキャップ層と第２の基板とは一
体化して保持層６０を形成している。第１の基板１０の
底面には裏面電極２６が形成されており、保持層６０の
上面には表面電極２５が形成されている。
【００２５】このような構造を有する発光ダイオードは
以下のようにして製造される。
以下のようにして製造される。
【００２６】まず、図１に示すように、表面が（１０
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、バッファ層１１、中間
バンドギャップ層１２、第１クラッド層１３、アンドー
プの発光層１４、第２クラッド層１５およびキャップ層
１６をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長させる
ことにより順次積層形成する。次いで、キャップ層１６
の上にＺｎからなる厚さ５ｎｍのドーパント層１７を真
空蒸着法により形成する。
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、バッファ層１１、中間
バンドギャップ層１２、第１クラッド層１３、アンドー
プの発光層１４、第２クラッド層１５およびキャップ層
１６をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長させる
ことにより順次積層形成する。次いで、キャップ層１６
の上にＺｎからなる厚さ５ｎｍのドーパント層１７を真
空蒸着法により形成する。
【００２７】続いて、キャップ層１６と同一組成を有
し、表面が（１００）面であり、発光波長に対して透明
なｐ型の半導体からなる第２の基板２０を表面を僅かに
エッチングする等の処理を施し、その後キャップ層１６
の上に結晶軸方向を一致させて置く。次いで、第２の基
板２０の上に、１０ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。
この場合、結晶軸方向とはオリエンテーションフラット
または劈開面の向きである。また、おもり３０としては
表面を粗にしたカーボンを使用した。その後、Ｈ2雰囲
気下で温度を６５０℃に上げ、ＹＡＧレーザを第２の基
板２０側から照射し、２時間放置する。これにより、第
２の半導体層５０と第２の基板２０とは直接接合され
る。ドーパント層１７は接合後、拡散により消失して、
キャップ層１６および第２の基板２０は図２に示すよう
に一体化して保持層６０となる。尚、本実施例において
は基板および各半導体層の組成および厚さは、例えば以
下のようにする。
し、表面が（１００）面であり、発光波長に対して透明
なｐ型の半導体からなる第２の基板２０を表面を僅かに
エッチングする等の処理を施し、その後キャップ層１６
の上に結晶軸方向を一致させて置く。次いで、第２の基
板２０の上に、１０ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。
この場合、結晶軸方向とはオリエンテーションフラット
または劈開面の向きである。また、おもり３０としては
表面を粗にしたカーボンを使用した。その後、Ｈ2雰囲
気下で温度を６５０℃に上げ、ＹＡＧレーザを第２の基
板２０側から照射し、２時間放置する。これにより、第
２の半導体層５０と第２の基板２０とは直接接合され
る。ドーパント層１７は接合後、拡散により消失して、
キャップ層１６および第２の基板２０は図２に示すよう
に一体化して保持層６０となる。尚、本実施例において
は基板および各半導体層の組成および厚さは、例えば以
下のようにする。
【００２８】第１の基板１０：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ３０
０μｍ、大きさ１０×１２ｍｍ2、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ０．１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ
０．５μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＧａＰ、厚さ３００μｍ、大きさ
１０×１２ｍｍ2。
０μｍ、大きさ１０×１２ｍｍ2、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ０．１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ
０．５μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＧａＰ、厚さ３００μｍ、大きさ
１０×１２ｍｍ2。
【００２９】次に、第１の基板１０をエッチングするこ
とにより厚さ１０μｍにする。続いて、ＡｕＺｎの表面
電極２５を第２の基板２０の上面に蒸着した後、フォト
リソグラフィーによって図３（ａ）に示すように円形に
パターニングする。また、ＡｕＧｅからなる裏面電極２
６を第１の基板１０の底面全面に蒸着した後、フォトリ
ソグラフィーによって図３（ｂ）に示すようにドット状
のレジストをパターン形成し、レジストで覆われていな
い部分について裏面電極２６、第１の基板１０、バッフ
ァ層１１および中間バンドギャップ層１２を除去し、レ
ジストを除去する。
とにより厚さ１０μｍにする。続いて、ＡｕＺｎの表面
電極２５を第２の基板２０の上面に蒸着した後、フォト
リソグラフィーによって図３（ａ）に示すように円形に
パターニングする。また、ＡｕＧｅからなる裏面電極２
６を第１の基板１０の底面全面に蒸着した後、フォトリ
ソグラフィーによって図３（ｂ）に示すようにドット状
のレジストをパターン形成し、レジストで覆われていな
い部分について裏面電極２６、第１の基板１０、バッフ
ァ層１１および中間バンドギャップ層１２を除去し、レ
ジストを除去する。
【００３０】上述した発光ダイオードはダイシングによ
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
【００３１】保持層６０におけるキャップ層１６と第２
の基板２０との境界面の様子を保持層６０の上から光学
顕微鏡で観察した結果、接合不良は境界面に僅かに残存
していたゴミの周辺に限定されており、大部分の領域は
均一に接合されていた。接合の強度は、非常に強い力を
加えるダイシング工程の後でもはがれない程であった。
の基板２０との境界面の様子を保持層６０の上から光学
顕微鏡で観察した結果、接合不良は境界面に僅かに残存
していたゴミの周辺に限定されており、大部分の領域は
均一に接合されていた。接合の強度は、非常に強い力を
加えるダイシング工程の後でもはがれない程であった。
【００３２】第１の基板１０のＧａＡｓおよび第２の基
板２０のＧａＰの格子定数はそれぞれ５．６５３オング
ストロームおよび５．４５１オングストロームであり、
３．７％（ＧａＰを基にして）の差に伴う格子欠陥が懸
念される。そこで、キャップ層１６と第２の基板２０と
の境界面の断面を超高解像度顕微鏡によって観察した。
格子欠陥はキャップ層１６および境界面に見られたが、
その他の部分にまで広がっていなかった。比較のため、
保持層６０の代わりにｐ型ＧａＰ層をＭＯＣＶＤ法で厚
く成長させることにより形成した物を製造し、その断面
を観察したが、この場合にはｐ型ＧａＰ層全体に多くの
格子欠陥が見られ、本発明の接合方法が優れていること
がわかった。
板２０のＧａＰの格子定数はそれぞれ５．６５３オング
ストロームおよび５．４５１オングストロームであり、
３．７％（ＧａＰを基にして）の差に伴う格子欠陥が懸
念される。そこで、キャップ層１６と第２の基板２０と
の境界面の断面を超高解像度顕微鏡によって観察した。
格子欠陥はキャップ層１６および境界面に見られたが、
その他の部分にまで広がっていなかった。比較のため、
保持層６０の代わりにｐ型ＧａＰ層をＭＯＣＶＤ法で厚
く成長させることにより形成した物を製造し、その断面
を観察したが、この場合にはｐ型ＧａＰ層全体に多くの
格子欠陥が見られ、本発明の接合方法が優れていること
がわかった。
【００３３】尚、ドーパント層１７は上記境界面におけ
るノッチ（半導体バンドギャップの差によって生じる１
種の抵抗）を低減するために、キャップ層１６と第２の
基板２０との間隙に挿入されている。本実施例において
はドーパント層１７としてＺｎを使用したが、その他に
VI族元素であるＳ、ＳｅおよびＴｅも使用し得る。さら
に、ドーパント層１７の厚さは５ｎｍとしたが、この層
をキャップ層１６と第２の基板２０との接合後に拡散さ
せて消失させるためには１００ｎｍ以下とするのが好ま
しく、またドーパント層１７は必ずしも形成する必要は
ない。
るノッチ（半導体バンドギャップの差によって生じる１
種の抵抗）を低減するために、キャップ層１６と第２の
基板２０との間隙に挿入されている。本実施例において
はドーパント層１７としてＺｎを使用したが、その他に
VI族元素であるＳ、ＳｅおよびＴｅも使用し得る。さら
に、ドーパント層１７の厚さは５ｎｍとしたが、この層
をキャップ層１６と第２の基板２０との接合後に拡散さ
せて消失させるためには１００ｎｍ以下とするのが好ま
しく、またドーパント層１７は必ずしも形成する必要は
ない。
【００３４】さらに、ドーパント層１７に吸収される波
長の光を照射することにより、接合の境界面のみを局所
的に加熱することができるので、内部の半導体構造を過
大に加熱することがなく、半導体特性の低下を生じな
い。この場合、用いる光源としては、ＹＡＧレーザの
他、ハロゲンランプ、ＡｒレーザおよびＣＯ2レーザ
等、第２の基板２０を透過し得る波長領域の光であれば
いずれを光源としてもよい。また、光加熱は第２の基板
２０側からでなく、第１の基板１０側から行ってもよ
い。さらに、光加熱でなく、通常の加熱により接合を行
ってもよい。
長の光を照射することにより、接合の境界面のみを局所
的に加熱することができるので、内部の半導体構造を過
大に加熱することがなく、半導体特性の低下を生じな
い。この場合、用いる光源としては、ＹＡＧレーザの
他、ハロゲンランプ、ＡｒレーザおよびＣＯ2レーザ
等、第２の基板２０を透過し得る波長領域の光であれば
いずれを光源としてもよい。また、光加熱は第２の基板
２０側からでなく、第１の基板１０側から行ってもよ
い。さらに、光加熱でなく、通常の加熱により接合を行
ってもよい。
【００３５】接合温度は高温であるほど接合が良好にな
るが、あまり高温であっても半導体積層構造が破壊され
るので、光加熱をする場合には常温から９００℃（両基
板がＧａＡｓおよびＧａＰからなる場合）の範囲が適し
ており、光加熱をしない場合には３００〜９００℃の範
囲が適している。接合時の雰囲気はＨ2の他、真空、Ｐ
Ｈ3、ＡｓＨ3、ＰまたはＡｓのアルキル化合物とするの
が好ましいが、Ｎ2、乾燥空気、Ａｒ等とすることも可
能である。おもり３０は無くても接合は可能であるが、
振動によるずれや基板の反り等を考慮して、基板が割れ
ない範囲内、例えば０〜１０ｋｇ／ｃｍ2のおもりを使
用することができる。
るが、あまり高温であっても半導体積層構造が破壊され
るので、光加熱をする場合には常温から９００℃（両基
板がＧａＡｓおよびＧａＰからなる場合）の範囲が適し
ており、光加熱をしない場合には３００〜９００℃の範
囲が適している。接合時の雰囲気はＨ2の他、真空、Ｐ
Ｈ3、ＡｓＨ3、ＰまたはＡｓのアルキル化合物とするの
が好ましいが、Ｎ2、乾燥空気、Ａｒ等とすることも可
能である。おもり３０は無くても接合は可能であるが、
振動によるずれや基板の反り等を考慮して、基板が割れ
ない範囲内、例えば０〜１０ｋｇ／ｃｍ2のおもりを使
用することができる。
【００３６】第２の基板２０はＧａＰの他に、ＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳおよびＳｉＣ等、発光波長に対して透明な基
板を用いることが出来る。また、表面処理は第２の基板
２０のみについて行ったが、キャップ層１６について行
ってもよく、また表面処理は行わなくてもよい。また、
表面処理方法としては僅かにエッチングする他に、純水
等による洗浄であってもよい。
ｅ、ＺｎＳおよびＳｉＣ等、発光波長に対して透明な基
板を用いることが出来る。また、表面処理は第２の基板
２０のみについて行ったが、キャップ層１６について行
ってもよく、また表面処理は行わなくてもよい。また、
表面処理方法としては僅かにエッチングする他に、純水
等による洗浄であってもよい。
【００３７】第１の基板１０表面の面方位は（１００）
面としたが、面方位は特に限定されるものではなく、例
えば（１００）面から数度、例えば１〜１５°傾けても
よく、（１１１）Ａ面や（１１１）Ｂ面等でもよい。ま
た、第１の基板１０の導電型はｐ型でもよく、ｐ型とす
る場合には各層１１〜１６および第２の基板の導電型は
すべて反対にする。さらに、第１の基板１０の除去はエ
ッチングの他にラッピング（研磨）で行ってもよく、必
ずしも除去する必要もない。
面としたが、面方位は特に限定されるものではなく、例
えば（１００）面から数度、例えば１〜１５°傾けても
よく、（１１１）Ａ面や（１１１）Ｂ面等でもよい。ま
た、第１の基板１０の導電型はｐ型でもよく、ｐ型とす
る場合には各層１１〜１６および第２の基板の導電型は
すべて反対にする。さらに、第１の基板１０の除去はエ
ッチングの他にラッピング（研磨）で行ってもよく、必
ずしも除去する必要もない。
【００３８】第１の基板１０および第２の基板２０の面
方位は必ずしも一致させる必要はなく、例えば第１の基
板１０の面方位を（１００）面から１０°傾け、第２の
基板２０の面方位を（１００）とした場合についても良
好な接合が得られている。第１の基板１０および第２の
基板２０の結晶方位もまた、必ずしも一致させる必要は
なく、例えば第１の基板１０の［０１１］方向と第２の
基板２０の［０１１］方向とが１〜２°ずれている場合
についても良好な接合が得られている。さらに大幅に、
例えば４５°ずれていても接合は可能である。
方位は必ずしも一致させる必要はなく、例えば第１の基
板１０の面方位を（１００）面から１０°傾け、第２の
基板２０の面方位を（１００）とした場合についても良
好な接合が得られている。第１の基板１０および第２の
基板２０の結晶方位もまた、必ずしも一致させる必要は
なく、例えば第１の基板１０の［０１１］方向と第２の
基板２０の［０１１］方向とが１〜２°ずれている場合
についても良好な接合が得られている。さらに大幅に、
例えば４５°ずれていても接合は可能である。
【００３９】キャップ層１６は、第２の半導体層５０と
第２の基板との接合を容易に、かつ低温、短時間で行う
のに有用である。キャップ層１６を形成せずにクラッド
層１５を第２の半導体層の最上層としても接合は可能で
あるが、キャップ層１６を形成した方が接合は良好であ
る。
第２の基板との接合を容易に、かつ低温、短時間で行う
のに有用である。キャップ層１６を形成せずにクラッド
層１５を第２の半導体層の最上層としても接合は可能で
あるが、キャップ層１６を形成した方が接合は良好であ
る。
【００４０】また、バッファ層１１は良好な結晶成長を
行うために第１の基板１０と中間バンドギャップ層１２
との間隙に挿入しているが、この層はなくてもよい。さ
らに、中間バンドギャップ層１２はバッファ層１１と第
１クラッド層１３とが直に接触した時に境界面に１種の
電気抵抗が生じるのを低減するために設けられている
が、この層はＡｌＧａＡｓに置き換えてもよく、また無
くてもよい。
行うために第１の基板１０と中間バンドギャップ層１２
との間隙に挿入しているが、この層はなくてもよい。さ
らに、中間バンドギャップ層１２はバッファ層１１と第
１クラッド層１３とが直に接触した時に境界面に１種の
電気抵抗が生じるのを低減するために設けられている
が、この層はＡｌＧａＡｓに置き換えてもよく、また無
くてもよい。
【００４１】本実施例においては、表面電極２５として
ＡｕＺｎ、裏面電極２６としてＡｕＧｅを使用したが、
その他のｐ側オーミック電極、ｎ側オーミック電極を使
用してもよい。さらに、表面電極２５、裏面電極２６の
パターンはどのようなものであってもよい。
ＡｕＺｎ、裏面電極２６としてＡｕＧｅを使用したが、
その他のｐ側オーミック電極、ｎ側オーミック電極を使
用してもよい。さらに、表面電極２５、裏面電極２６の
パターンはどのようなものであってもよい。
【００４２】各半導体層１１〜１６はＭＯＣＶＤ法で形
成したが、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ガスソー
スＭＢＥ法、ＭＯＭＢＥ（有機金属ＭＢＥ）法、ＣＢＥ
（化学ビームエピタキシ）法等の成長法で形成してもよ
い。また、発光部の界面の接合はダブルヘテロ接合に限
定されるものではなく、シングルヘテロ接合、ホモ接合
であってもよい。
成したが、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ガスソー
スＭＢＥ法、ＭＯＭＢＥ（有機金属ＭＢＥ）法、ＣＢＥ
（化学ビームエピタキシ）法等の成長法で形成してもよ
い。また、発光部の界面の接合はダブルヘテロ接合に限
定されるものではなく、シングルヘテロ接合、ホモ接合
であってもよい。
【００４３】（実施例２）図４は、本実施例の発光ダイ
オードの製造工程を示す断面図であり、図５は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
オードの製造工程を示す断面図であり、図５は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
【００４４】この発光ダイオードはＡｌＧａＩｎＰ系の
ものであり、図５に示すように、発光層１４を挟んでｎ
型の第１の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層５０と
が対向した構造となっている。第１の半導体層４０はバ
ッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第１クラッ
ド層１３とから構成されている。一方、第２の半導体層
５０は、第２クラッド層１５とキャップ層１６とからな
り、その上面には発光波長に対して透明なｐ型の半導体
からなる第２の基板２０が形成されている。第２の基板
２０の第２の半導体層５０との境界面側には溝２１が形
成されている。バッファ層１１の底面には裏面電極２６
が形成され、この発光ダイオードの裏面全体を覆うよう
に反射膜１９が形成されている。第２の基板２０の上面
には表面電極２５が形成されている。
ものであり、図５に示すように、発光層１４を挟んでｎ
型の第１の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層５０と
が対向した構造となっている。第１の半導体層４０はバ
ッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第１クラッ
ド層１３とから構成されている。一方、第２の半導体層
５０は、第２クラッド層１５とキャップ層１６とからな
り、その上面には発光波長に対して透明なｐ型の半導体
からなる第２の基板２０が形成されている。第２の基板
２０の第２の半導体層５０との境界面側には溝２１が形
成されている。バッファ層１１の底面には裏面電極２６
が形成され、この発光ダイオードの裏面全体を覆うよう
に反射膜１９が形成されている。第２の基板２０の上面
には表面電極２５が形成されている。
【００４５】このような構造を有する発光ダイオードは
以下のようにして製造される。
以下のようにして製造される。
【００４６】まず、図４に示すように、表面が（１０
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、ｎ型のエッチングスト
ップ層１８、バッファ層１１、中間バンドギャップ層１
２、第１クラッド層１３、アンドープの発光層１４、第
２クラッド層１５およびキャップ層１６をＭＯＣＶＤ法
を用いてエピタキシャル成長させることにより順次積層
形成する。
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、ｎ型のエッチングスト
ップ層１８、バッファ層１１、中間バンドギャップ層１
２、第１クラッド層１３、アンドープの発光層１４、第
２クラッド層１５およびキャップ層１６をＭＯＣＶＤ法
を用いてエピタキシャル成長させることにより順次積層
形成する。
【００４７】次いで、図６に示すように、表面が（１０
０）面であり、発光波長に対して透明なｐ型の第２の基
板２０に対し、第１の基板１０上の第２の半導体層５０
と接合する側の面にウェハの端に達する多数の溝をウェ
ットエッチングによって溝幅間隔３００μｍで形成す
る。この溝は後述のチップに分割する工程においてダイ
シングする線と一致させた。その後、第２の基板２０を
軽くエッチングする等の表面処理を行う。続いて、図４
および図６に示すように、第２の基板２０を第２の半導
体層５０の上に結晶軸方向を一致させて置き、その上
に、１００ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。この状態
で、ＰＨ3およびＨ2混合雰囲気中、温度を５００℃にし
て４時間放置すると、第２の半導体層５０と第２の基板
２０とが直接接合される。尚、本実施例においては基板
および各半導体層の組成および厚さは、例えば以下のよ
うにする。
０）面であり、発光波長に対して透明なｐ型の第２の基
板２０に対し、第１の基板１０上の第２の半導体層５０
と接合する側の面にウェハの端に達する多数の溝をウェ
ットエッチングによって溝幅間隔３００μｍで形成す
る。この溝は後述のチップに分割する工程においてダイ
シングする線と一致させた。その後、第２の基板２０を
軽くエッチングする等の表面処理を行う。続いて、図４
および図６に示すように、第２の基板２０を第２の半導
体層５０の上に結晶軸方向を一致させて置き、その上
に、１００ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。この状態
で、ＰＨ3およびＨ2混合雰囲気中、温度を５００℃にし
て４時間放置すると、第２の半導体層５０と第２の基板
２０とが直接接合される。尚、本実施例においては基板
および各半導体層の組成および厚さは、例えば以下のよ
うにする。
【００４８】第１の基板１０：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ３０
０μｍ、 エッチングストップ層１８：Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ、厚さ
２μｍ、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ２０ｎｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、厚さ１μｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１
μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、厚さ１μｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＧａＰ、厚さ３００μｍ。
０μｍ、 エッチングストップ層１８：Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ、厚さ
２μｍ、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ２０ｎｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、厚さ１μｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１
μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、厚さ１μｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＧａＰ、厚さ３００μｍ。
【００４９】次に、第１の基板１０の上のエッチングス
トップ層１８をエッチングしない選択性エッチャント
（アンモニア、過酸化水素および水の混合溶液）を用い
て、第１の基板１０をエッチングにより除去する。しか
る後、エッチングストップ層１８の上のバッファ層１１
をエッチングしない選択性エッチャント（フッ酸）を用
いてエッチングストップ層１８をエッチングにより除去
する。次いで、表面電極２５を第２の基板２０の上面に
蒸着した後、フォトリソグラフィーによって円形にパタ
ーニングする。また、裏面電極２６をバッファ層１１の
裏面全体に蒸着した後、フォトリソグラフィーによって
ドット状のレジストパターンを形成し、レジストで覆わ
れていない部分について裏面電極２６、バッファ層１１
および中間バンドギャップ層１２を除去する。裏面電極
２６上に形成したレジストパターンは取り除く。さら
に、このような状態の第１の半導体層４０部分の底面全
体にＡｌ等の反射膜１９をスパッタ法で形成して本実施
例の発光ダイオードを得る。
トップ層１８をエッチングしない選択性エッチャント
（アンモニア、過酸化水素および水の混合溶液）を用い
て、第１の基板１０をエッチングにより除去する。しか
る後、エッチングストップ層１８の上のバッファ層１１
をエッチングしない選択性エッチャント（フッ酸）を用
いてエッチングストップ層１８をエッチングにより除去
する。次いで、表面電極２５を第２の基板２０の上面に
蒸着した後、フォトリソグラフィーによって円形にパタ
ーニングする。また、裏面電極２６をバッファ層１１の
裏面全体に蒸着した後、フォトリソグラフィーによって
ドット状のレジストパターンを形成し、レジストで覆わ
れていない部分について裏面電極２６、バッファ層１１
および中間バンドギャップ層１２を除去する。裏面電極
２６上に形成したレジストパターンは取り除く。さら
に、このような状態の第１の半導体層４０部分の底面全
体にＡｌ等の反射膜１９をスパッタ法で形成して本実施
例の発光ダイオードを得る。
【００５０】上述した発光ダイオードはダイシングによ
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
【００５１】本実施例において、第２の基板２０の接合
面には、接合の際にボイド（泡）あるいは不純物が除去
され易いように、ウェハの端に達する溝２１を形成して
いる。接合された境界面に残存する、不純物を含むガス
はこの溝を通って外部に導かれて除去される。本実施例
では、溝２１を一方向にストライプ状に形成したが、縦
横にメッシュ状に形成することも可能である。また、本
実施例においては、溝２１をダイシングする線と一致さ
せたが、特に一致させる必要はない。溝は第２の半導体
層５０または第１の基板１０にも形成してもよく、その
場合には第２のクラッド層１５を形成した後またはエッ
チングストップ層１８の形成前に溝を形成すればよい。
面には、接合の際にボイド（泡）あるいは不純物が除去
され易いように、ウェハの端に達する溝２１を形成して
いる。接合された境界面に残存する、不純物を含むガス
はこの溝を通って外部に導かれて除去される。本実施例
では、溝２１を一方向にストライプ状に形成したが、縦
横にメッシュ状に形成することも可能である。また、本
実施例においては、溝２１をダイシングする線と一致さ
せたが、特に一致させる必要はない。溝は第２の半導体
層５０または第１の基板１０にも形成してもよく、その
場合には第２のクラッド層１５を形成した後またはエッ
チングストップ層１８の形成前に溝を形成すればよい。
【００５２】また、本実施例においては、第１の基板１
０の上に、これを組成の異なるエッチングストップ層１
８を形成することにより、エッチング時間によらず、正
確にかつ容易に第１の基板１０の選択的除去を行うこと
ができる。尚、エッチングストップ層１８を除去しなく
てもよく、その場合にはバッファ層１１は不要となる。
さらに、本実施例ではエッチングストップ層１８の材料
は第１の基板１０および第２の基板２０の材料（ＧａＡ
ｓ）と異なれば特に限定されず、例えばＧａ0. 5Ｉｎ0.5
Ｐ等でもよい。
０の上に、これを組成の異なるエッチングストップ層１
８を形成することにより、エッチング時間によらず、正
確にかつ容易に第１の基板１０の選択的除去を行うこと
ができる。尚、エッチングストップ層１８を除去しなく
てもよく、その場合にはバッファ層１１は不要となる。
さらに、本実施例ではエッチングストップ層１８の材料
は第１の基板１０および第２の基板２０の材料（ＧａＡ
ｓ）と異なれば特に限定されず、例えばＧａ0. 5Ｉｎ0.5
Ｐ等でもよい。
【００５３】本実施例では、不透明な第１の基板１０を
除去することにより、ｎ側即ち第１の半導体層４０側の
底面に達した光を反射させて取り出すことができ、外部
出射効率を向上させることができる。本実施例のように
裏面電極２６形成後に反射膜１９を形成するとさらに効
果的である。通常、発光ダイオードの底面は銀ペースト
によって接着されるので反射膜１９を形成しなくてもこ
の部分である程度の反射率があるが、さらにこの反射率
を上げるために反射膜１９の形成は有効である。本実施
例においては、反射膜１９をＡｌ等の金属膜で形成した
が、この場合、半導体層である第１クラッド層１３との
オーミックコンタクトは取られていないので、電流は裏
面電極２６を介して流れる。反射膜１９の材料として
は、金属膜の他、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2の交互多層膜等
の誘電体多層膜が可能であり、その場合には裏面電極２
６の周囲のみを除去する必要がある。
除去することにより、ｎ側即ち第１の半導体層４０側の
底面に達した光を反射させて取り出すことができ、外部
出射効率を向上させることができる。本実施例のように
裏面電極２６形成後に反射膜１９を形成するとさらに効
果的である。通常、発光ダイオードの底面は銀ペースト
によって接着されるので反射膜１９を形成しなくてもこ
の部分である程度の反射率があるが、さらにこの反射率
を上げるために反射膜１９の形成は有効である。本実施
例においては、反射膜１９をＡｌ等の金属膜で形成した
が、この場合、半導体層である第１クラッド層１３との
オーミックコンタクトは取られていないので、電流は裏
面電極２６を介して流れる。反射膜１９の材料として
は、金属膜の他、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2の交互多層膜等
の誘電体多層膜が可能であり、その場合には裏面電極２
６の周囲のみを除去する必要がある。
【００５４】尚、本実施例においても実施例１と同様の
変更が可能である。
変更が可能である。
【００５５】（実施例３）図７は、本実施例の発光ダイ
オードの製造工程を示す断面図であり、図８は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
オードの製造工程を示す断面図であり、図８は本実施例
で得られる発光ダイオードの断面図である。
【００５６】この発光ダイオードはＺｎＣｄＳｅ系のも
のであり、図８に示すように、発光層１４を挟んでｎ型
の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層としての第２ク
ラッド層１５とが対向した構造となっている。ｎ型の半
導体層４０は、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に形成されており、第１の
バッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第２のバ
ッファ層４１と第１クラッド層１３とから構成されてい
る。発光層１４は歪み量子井戸構造となっており、第２
クラッド層１５の上面には発光波長に対して透明なｐ型
の半導体からなる第２の基板２０が形成されている。第
１の基板１０の底面には裏面電極２６が形成され、この
発光ダイオードの裏面全体を覆うように反射膜１９が形
成されている。第２の基板２０の上面には表面電極２５
が形成されている。
のであり、図８に示すように、発光層１４を挟んでｎ型
の半導体層４０とｐ型の第２の半導体層としての第２ク
ラッド層１５とが対向した構造となっている。ｎ型の半
導体層４０は、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に形成されており、第１の
バッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第２のバ
ッファ層４１と第１クラッド層１３とから構成されてい
る。発光層１４は歪み量子井戸構造となっており、第２
クラッド層１５の上面には発光波長に対して透明なｐ型
の半導体からなる第２の基板２０が形成されている。第
１の基板１０の底面には裏面電極２６が形成され、この
発光ダイオードの裏面全体を覆うように反射膜１９が形
成されている。第２の基板２０の上面には表面電極２５
が形成されている。
【００５７】このような構造を有する発光ダイオードは
以下のようにして製造される。
以下のようにして製造される。
【００５８】まず、図７に示すように、面方位が（１０
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、第１のバッファ層１
１、中間バンドギャップ層１２、第２のバッファ層４
１、第１クラッド層１３、アンドープ歪み量子井戸構造
の発光層１４および第２クラッド層１５をＭＢＥ法を用
いて順次積層形成する。
０）面であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半導体
からなる第１の基板１０の上に、第１のバッファ層１
１、中間バンドギャップ層１２、第２のバッファ層４
１、第１クラッド層１３、アンドープ歪み量子井戸構造
の発光層１４および第２クラッド層１５をＭＢＥ法を用
いて順次積層形成する。
【００５９】次いで、面方位が（１００）面であり、発
光波長に対して透明なｐ型の半導体からなる第２の基板
２０を軽くエッチングする等の表面処理をした後、第１
の基板１０上の第２クラッド層１５の上に結晶軸方向を
一致させて置き、その上に１００ｇ／ｃｍ2のおもり３
０を載せる。この状態で、Ｈ2ＳｅおよびＨ2混合雰囲気
中、温度を５００℃にして４時間放置すると、第２クラ
ッド層１５と第２の基板２０とが直接接合される。尚、
本実施例においては基板および各半導体層の組成および
厚さは、例えば以下のようにする。
光波長に対して透明なｐ型の半導体からなる第２の基板
２０を軽くエッチングする等の表面処理をした後、第１
の基板１０上の第２クラッド層１５の上に結晶軸方向を
一致させて置き、その上に１００ｇ／ｃｍ2のおもり３
０を載せる。この状態で、Ｈ2ＳｅおよびＨ2混合雰囲気
中、温度を５００℃にして４時間放置すると、第２クラ
ッド層１５と第２の基板２０とが直接接合される。尚、
本実施例においては基板および各半導体層の組成および
厚さは、例えば以下のようにする。
【００６０】第１の基板１０：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ３０
０μｍ、大きさ１０×１２ｍｍ2、 第１のバッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ５μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型ＡｌXＧａ1-XＡｓ、厚
さ０．２μｍ、 第２のバッファ層４１：ｎ型ＺｎＳＳｅ、厚さ１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型ＺｎＳｅ、厚さ１μｍ、 発光層１４：Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ、厚さ１５ｎｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ３００μｍ、大き
さ１０×１２ｍｍ2、 次に、第１の基板１０をエッチングによって厚さ１０μ
ｍにする。次いで、Ａｕ等の表面電極２５を第２の基板
２０の上面に蒸着した後、フォトリソグラフィーによっ
て円形にパターニングする。また、ＡｕＧｅ等の裏面電
極２６を第１の基板１０の裏面全体に蒸着した後、フォ
トリソグラフィーによってドット状のレジストパターン
（実施例１の場合と同様）を形成し、レジストで覆われ
ていない部分について裏面電極２６、第１の基板１０、
第１のバッファ層１１および中間バンドギャップ層１２
を除去する。裏面電極２６上に形成したレジストパター
ンは取り除く。さらに、このような状態の第１の半導体
層４０部分の底面全体にＡｌ等の反射膜１９をスパッタ
法で形成して本実施例の発光ダイオードを得る。
０μｍ、大きさ１０×１２ｍｍ2、 第１のバッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ５μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型ＡｌXＧａ1-XＡｓ、厚
さ０．２μｍ、 第２のバッファ層４１：ｎ型ＺｎＳＳｅ、厚さ１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型ＺｎＳｅ、厚さ１μｍ、 発光層１４：Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ、厚さ１５ｎｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ３００μｍ、大き
さ１０×１２ｍｍ2、 次に、第１の基板１０をエッチングによって厚さ１０μ
ｍにする。次いで、Ａｕ等の表面電極２５を第２の基板
２０の上面に蒸着した後、フォトリソグラフィーによっ
て円形にパターニングする。また、ＡｕＧｅ等の裏面電
極２６を第１の基板１０の裏面全体に蒸着した後、フォ
トリソグラフィーによってドット状のレジストパターン
（実施例１の場合と同様）を形成し、レジストで覆われ
ていない部分について裏面電極２６、第１の基板１０、
第１のバッファ層１１および中間バンドギャップ層１２
を除去する。裏面電極２６上に形成したレジストパター
ンは取り除く。さらに、このような状態の第１の半導体
層４０部分の底面全体にＡｌ等の反射膜１９をスパッタ
法で形成して本実施例の発光ダイオードを得る。
【００６１】上述した発光ダイオードはダイシングによ
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
ってチップに分割し、ステムに裏面電極２６が接続する
ように導電性ペーストで接着する。次いで、ワイヤを表
面電極２５にボンディングした後、樹脂封止する。
【００６２】第２クラッド層１５と第２の基板２０との
境界面の様子を第２の基板２０の上から光学顕微鏡で観
察した結果、接合不良は境界面に僅かに残存していたゴ
ミの周辺に限定されており、大部分の領域は均一に接合
されていた。接合の強度は、非常に強い力を加えるダイ
シング工程の後でもはがれない程であった。また、上記
境界面の断面を超高解像度顕微鏡によって観察したとこ
ろ、格子欠陥は上記境界面に多く見られ、また第２の基
板２０中にもやや見られたが、その他の部分にまで広が
っていなかった。比較のため、接合前の第２の基板２０
の断面を観察したが、格子欠陥の密度は接合後と同程度
であり、接合前から格子欠陥が生じていることが分かっ
た。
境界面の様子を第２の基板２０の上から光学顕微鏡で観
察した結果、接合不良は境界面に僅かに残存していたゴ
ミの周辺に限定されており、大部分の領域は均一に接合
されていた。接合の強度は、非常に強い力を加えるダイ
シング工程の後でもはがれない程であった。また、上記
境界面の断面を超高解像度顕微鏡によって観察したとこ
ろ、格子欠陥は上記境界面に多く見られ、また第２の基
板２０中にもやや見られたが、その他の部分にまで広が
っていなかった。比較のため、接合前の第２の基板２０
の断面を観察したが、格子欠陥の密度は接合後と同程度
であり、接合前から格子欠陥が生じていることが分かっ
た。
【００６３】本実施例においては、第２の基板２０とし
てＺｎＳｅを使用した。このＺｎＳｅは、第１の基板１
０の材料であるＧａＡｓと格子定数がきわめて近く、発
光波長に対して透明であり、さらには第２クラッド層１
５と同じ組成であるので、最も適していると考えられ
る。ここで、ＺｎＳｅは単結晶としたが、多結晶として
もよく、その場合は低コストにできる。ＺｎＳｅの他
に、ＺｎＳおよびＳｉＣ等の青緑色発光の波長領域に対
して透明な材料も使用し得る。また、ＧａＰもこの波長
領域では若干不透明となるが、バンドギャップが間接遷
移型であり、光吸収係数が小さいため使用可能である。
てＺｎＳｅを使用した。このＺｎＳｅは、第１の基板１
０の材料であるＧａＡｓと格子定数がきわめて近く、発
光波長に対して透明であり、さらには第２クラッド層１
５と同じ組成であるので、最も適していると考えられ
る。ここで、ＺｎＳｅは単結晶としたが、多結晶として
もよく、その場合は低コストにできる。ＺｎＳｅの他
に、ＺｎＳおよびＳｉＣ等の青緑色発光の波長領域に対
して透明な材料も使用し得る。また、ＧａＰもこの波長
領域では若干不透明となるが、バンドギャップが間接遷
移型であり、光吸収係数が小さいため使用可能である。
【００６４】尚、第２のクラッド層１５の上にドーパン
ト層１７を薄く形成してもよい。材料としてはＬｉが好
適に用いられるが、Ｐ、ＡｓおよびＳｂ等のV族の固体
元素を用いてもよい。また、その場合には、光加熱を併
用することにより接合温度の低減が可能である。尚、第
２の基板２０としてｐ型ＺｎＳｅを使用した場合には、
接合面はＺｎＳｅ同士となるので、ドーパント層１７の
材料としてはＡｌ、ＧａおよびＩｎ等のIII族固体元素
を使用するとよい。
ト層１７を薄く形成してもよい。材料としてはＬｉが好
適に用いられるが、Ｐ、ＡｓおよびＳｂ等のV族の固体
元素を用いてもよい。また、その場合には、光加熱を併
用することにより接合温度の低減が可能である。尚、第
２の基板２０としてｐ型ＺｎＳｅを使用した場合には、
接合面はＺｎＳｅ同士となるので、ドーパント層１７の
材料としてはＡｌ、ＧａおよびＩｎ等のIII族固体元素
を使用するとよい。
【００６５】本実施例においては、第２の基板２０と第
２クラッド層１５との接合温度を５００℃としたが、２
００℃〜７００℃の範囲が適当である。
２クラッド層１５との接合温度を５００℃としたが、２
００℃〜７００℃の範囲が適当である。
【００６６】本実施例の場合、ＺｎxＣｄ1-xＳｅ発光層
１４のＸを０．２としたが、Ｘの値は特に限定されず、
例えばＸ＝０のＺｎＳｅであってもよい。また、この発
光層１４は歪み量子井戸構造の他に、例えばＺｎＳｅ／
ＺｎＣｄＳｅの多重量子井戸構造であってもよい。
１４のＸを０．２としたが、Ｘの値は特に限定されず、
例えばＸ＝０のＺｎＳｅであってもよい。また、この発
光層１４は歪み量子井戸構造の他に、例えばＺｎＳｅ／
ＺｎＣｄＳｅの多重量子井戸構造であってもよい。
【００６７】また、本実施例の場合、第２のバッファ層
２２はｎ型ＺｎＳＳｅとしたが、そのほかにｎ型ＩｎＧ
ａＡｓであってもよく、またｎ型ＺｎＳ／ＺｎＳｅ歪み
超格子層としてもよい。
２２はｎ型ＺｎＳＳｅとしたが、そのほかにｎ型ＩｎＧ
ａＡｓであってもよく、またｎ型ＺｎＳ／ＺｎＳｅ歪み
超格子層としてもよい。
【００６８】本実施例では、第１クラッド層１３および
第２クラッド層１５を共にＺｎＳｅとしたが、このうち
の少なくとも一方をＭｇＺｎＳＳｅとすると、バンドギ
ャップを大きくすることができるので、電子、ホールを
発光層１４にさらに有効に閉じ込めることができる。
第２クラッド層１５を共にＺｎＳｅとしたが、このうち
の少なくとも一方をＭｇＺｎＳＳｅとすると、バンドギ
ャップを大きくすることができるので、電子、ホールを
発光層１４にさらに有効に閉じ込めることができる。
【００６９】さらに本実施例においては、各半導体層１
１、１２、４１、１３、１４、１５をＭＢＥ法で形成し
たが、そのほかに例えばＭＯＣＶＤ法、ＭＯＭＢＥ法、
ガスソースＭＢＥ法、ＣＢＥ法等で形成してもよい。各
半導体層の材料としては、上述した条件を満たす範囲内
でII族元素としてＣｄ、ＺｎおよびＭｇ、VI族元素とし
て、ＳｅおよびＳ等から選択されたII−VI族半導体を用
いることができる。
１、１２、４１、１３、１４、１５をＭＢＥ法で形成し
たが、そのほかに例えばＭＯＣＶＤ法、ＭＯＭＢＥ法、
ガスソースＭＢＥ法、ＣＢＥ法等で形成してもよい。各
半導体層の材料としては、上述した条件を満たす範囲内
でII族元素としてＣｄ、ＺｎおよびＭｇ、VI族元素とし
て、ＳｅおよびＳ等から選択されたII−VI族半導体を用
いることができる。
【００７０】本実施例の場合、表面電極２５としてＡｕ
を使用したが、その他のｐ型オーミック電極を使用して
もよい。また、裏面電極２６としてＡｕＧｅを使用した
が、その他のｎ型オーミック電極を使用してもよい。
を使用したが、その他のｐ型オーミック電極を使用して
もよい。また、裏面電極２６としてＡｕＧｅを使用した
が、その他のｎ型オーミック電極を使用してもよい。
【００７１】尚、その他に、本実施例においても実施例
１および実施例２と同様の変更が可能である。
１および実施例２と同様の変更が可能である。
【００７２】（実施例４）図９は、本実施例の発光ダイ
オードの製造工程を示す断面図であり、図１０は本実施
例で得られる発光ダイオードの断面図である。
オードの製造工程を示す断面図であり、図１０は本実施
例で得られる発光ダイオードの断面図である。
【００７３】この発光ダイオードは実施例１と同じくＡ
ｌＧａＩｎＰ系のものであるが、第２の基板２０が半導
体基板でなく誘電体基板である点が異なっている。この
ため、第２の基板２０上に電極２５を設けずに、第１の
基板側を一部エッチングすることにより第２導電型の半
導体層１６から電極２５を取り出している。また、発光
層１４を挟んでｎ型の第１の半導体層４０とｐ型の第２
の半導体層５０とが対向した構造となっている。第１の
半導体層４０は、発光波長に対して不透明なｎ型の半導
体からなる第１の半導体基板１０の上に形成されてお
り、バッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第１
クラッド層１３とから構成されている。一方、第２の半
導体層は、第２クラッド層１５とキャップ層１６とから
構成されている。第１の基板１０の底面には電極２６が
形成されている。
ｌＧａＩｎＰ系のものであるが、第２の基板２０が半導
体基板でなく誘電体基板である点が異なっている。この
ため、第２の基板２０上に電極２５を設けずに、第１の
基板側を一部エッチングすることにより第２導電型の半
導体層１６から電極２５を取り出している。また、発光
層１４を挟んでｎ型の第１の半導体層４０とｐ型の第２
の半導体層５０とが対向した構造となっている。第１の
半導体層４０は、発光波長に対して不透明なｎ型の半導
体からなる第１の半導体基板１０の上に形成されてお
り、バッファ層１１と中間バンドギャップ層１２と第１
クラッド層１３とから構成されている。一方、第２の半
導体層は、第２クラッド層１５とキャップ層１６とから
構成されている。第１の基板１０の底面には電極２６が
形成されている。
【００７４】このような構造を有する発光ダイオードは
以下のようにして製造される。
以下のようにして製造される。
【００７５】まず、図９に示すように、表面の面方位が
（１００）であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半
導体からなる第１の半導体基板１０の上に、ｎ型バッフ
ァ層１１、ｎ型中間バンドギャップ層１２、ｎ型第１ク
ラッド層１３、アンドープ発光層１４、ｐ型第２クラッ
ド層１５およびｐ型キャップ層１６をＭＯＣＶＤ法を用
いて順次成長させる。
（１００）であり、発光波長に対して不透明なｎ型の半
導体からなる第１の半導体基板１０の上に、ｎ型バッフ
ァ層１１、ｎ型中間バンドギャップ層１２、ｎ型第１ク
ラッド層１３、アンドープ発光層１４、ｐ型第２クラッ
ド層１５およびｐ型キャップ層１６をＭＯＣＶＤ法を用
いて順次成長させる。
【００７６】続いて、発光波長に対して透明なガラスか
らなる第２の基板２０をｐ型キャップ層１６の上に置
く。ガラスからなる第２の基板は特定の方位を持たない
ので、置く方向は特に問わない。次いで、第２の基板２
０の上に、１０ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。おも
り３０としてはグラファイトを使用した。その後、Ｈ2
雰囲気下で温度を４５０℃に上げ、２時間放置する。こ
れにより、ｐ型キャップ層１６と第２の基板２０とは直
接接合される。
らなる第２の基板２０をｐ型キャップ層１６の上に置
く。ガラスからなる第２の基板は特定の方位を持たない
ので、置く方向は特に問わない。次いで、第２の基板２
０の上に、１０ｇ／ｃｍ2のおもり３０を載せる。おも
り３０としてはグラファイトを使用した。その後、Ｈ2
雰囲気下で温度を４５０℃に上げ、２時間放置する。こ
れにより、ｐ型キャップ層１６と第２の基板２０とは直
接接合される。
【００７７】尚、本実施例においては基板および各半導
体層の組成および厚さは、例えば以下のようにする。
体層の組成および厚さは、例えば以下のようにする。
【００７８】第１の基板１０：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２０
０μｍ、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ１μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ０．１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ
０．５μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ガラス、厚さ２００μｍ。
０μｍ、 バッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ１μｍ、 中間バンドギャップ層１２：ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚
さ０．１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 発光層１４：（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ
０．５μｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ、厚さ１μ
ｍ、 キャップ層１６：ｐ型ＧａＰ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：ガラス、厚さ２００μｍ。
【００７９】次に、図１０に示すように、第１の基板１
０をエッチングすることにより厚さ１０μｍにする。さ
らに、ＬＥＤチップの周辺部６１において、第１の基板
１０〜ｐ型第２クラッド層１５までを除去し、ｐ型キャ
ップ層１６を露出させる。
０をエッチングすることにより厚さ１０μｍにする。さ
らに、ＬＥＤチップの周辺部６１において、第１の基板
１０〜ｐ型第２クラッド層１５までを除去し、ｐ型キャ
ップ層１６を露出させる。
【００８０】続いて、ＬＥＤチップの中心部６２にある
第１の基板１０上にｎ側電極２６を形成し、ＬＥＤチッ
プの周辺６１において露出したｐ型キャップ層１６の上
にｐ側電極２５を形成する。
第１の基板１０上にｎ側電極２６を形成し、ＬＥＤチッ
プの周辺６１において露出したｐ型キャップ層１６の上
にｐ側電極２５を形成する。
【００８１】さらに、これをダイシングによってチップ
に分割してステムに接着し、樹脂封止して発光ダイオー
ドを完成する。
に分割してステムに接着し、樹脂封止して発光ダイオー
ドを完成する。
【００８２】本実施例の発光ダイオードにおいては、キ
ャップ層１６と誘電体からなる第２の基板２０とが直接
接合されているが、接合状況は良好であり、非常に強い
力を加えるダイシング工程の後でもはがれなかった。
ャップ層１６と誘電体からなる第２の基板２０とが直接
接合されているが、接合状況は良好であり、非常に強い
力を加えるダイシング工程の後でもはがれなかった。
【００８３】第２の基板２０としてはガラス基板の他
に、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｇＯおよびそれらの化合物
等の誘電体基板を用いることができる。
に、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｇＯおよびそれらの化合物
等の誘電体基板を用いることができる。
【００８４】ＧａＡｓ基板１０の表面の面方位は（１０
０）としたが、どの面方位を用いてもよい。
０）としたが、どの面方位を用いてもよい。
【００８５】尚、その他に、本実施例においても実施例
１および実施例２と同様の変更が可能である。
１および実施例２と同様の変更が可能である。
【００８６】（実施例５）図１１は、本実施例の発光ダ
イオードの製造工程を示す断面図であり、図１２は本実
施例で得られる発光ダイオードの断面図である。
イオードの製造工程を示す断面図であり、図１２は本実
施例で得られる発光ダイオードの断面図である。
【００８７】この発光ダイオードは実施例３と同じくＺ
ｎＣｄＳｅ系のものであるが、第２の基板２０が半導体
基板でなく誘電体基板である点が異なっている。このた
め、第２の基板２０上に電極２５を設けずに、第１の基
板側を一部エッチングすることにより第２導電型の半導
体層１５から電極２５を取り出している。また、発光層
１４を挟んでｎ型の第１の半導体層１３とｐ型の第２の
半導体層１５とが対向した構造となっている。第１の半
導体層１３の底面には電極２６が形成されている。
ｎＣｄＳｅ系のものであるが、第２の基板２０が半導体
基板でなく誘電体基板である点が異なっている。このた
め、第２の基板２０上に電極２５を設けずに、第１の基
板側を一部エッチングすることにより第２導電型の半導
体層１５から電極２５を取り出している。また、発光層
１４を挟んでｎ型の第１の半導体層１３とｐ型の第２の
半導体層１５とが対向した構造となっている。第１の半
導体層１３の底面には電極２６が形成されている。
【００８８】このような構造を有する発光ダイオードは
以下のようにして製造される。
以下のようにして製造される。
【００８９】まず、図１１に示すように、表面の面方位
が（１００）であり、発光波長に対して不透明なｎ型の
半導体からなる第１の基板１０の上に、ｎ型バッファ層
１１、ｎ型第１クラッド層１３、アンドープ発光層１
４、ｐ型第２クラッド層１５をＭＢＥ法を用いて順次成
長させる。
が（１００）であり、発光波長に対して不透明なｎ型の
半導体からなる第１の基板１０の上に、ｎ型バッファ層
１１、ｎ型第１クラッド層１３、アンドープ発光層１
４、ｐ型第２クラッド層１５をＭＢＥ法を用いて順次成
長させる。
【００９０】続いて、表面の面方位が（１，１，−２，
２）であり、発光波長に対して透明なサファイアからな
る第２の基板２０を、結晶軸のｃ軸をこの表面に投影し
た線が第１の基板１０の劈開面に直交するように第２ク
ラッド層１５の上に置く。その上に１００ｇ／ｃｍ2の
おもり３０を載せる。この実施例では、おもり３０とし
てＭｏを用いた。この状態で、Ｈ2雰囲気中、温度を５
００℃に上げ、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光を照射
し、２時間放置する。このＡｒレーザ光はサファイアか
らなる第２の基板２０を透過し、ｐ型第２クラッド層１
５に吸収される。これにより接合界面が効果的に加熱さ
れ、ｐ型第２クラッド層１５と第２の基板２０とが直接
接合される。尚、本実施例においては基板および各半導
体層の組成および厚さは、例えば以下のようにする。
２）であり、発光波長に対して透明なサファイアからな
る第２の基板２０を、結晶軸のｃ軸をこの表面に投影し
た線が第１の基板１０の劈開面に直交するように第２ク
ラッド層１５の上に置く。その上に１００ｇ／ｃｍ2の
おもり３０を載せる。この実施例では、おもり３０とし
てＭｏを用いた。この状態で、Ｈ2雰囲気中、温度を５
００℃に上げ、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光を照射
し、２時間放置する。このＡｒレーザ光はサファイアか
らなる第２の基板２０を透過し、ｐ型第２クラッド層１
５に吸収される。これにより接合界面が効果的に加熱さ
れ、ｐ型第２クラッド層１５と第２の基板２０とが直接
接合される。尚、本実施例においては基板および各半導
体層の組成および厚さは、例えば以下のようにする。
【００９１】第１の基板１０：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ２０
０μｍ、 第１のバッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型ＺｎＳｅ、厚さ３μｍ、 発光層１４：Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ、厚さ１５ｎｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：サファイア、厚さ２００μｍ。
０μｍ、 第１のバッファ層１１：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ１μｍ、 第１クラッド層１３：ｎ型ＺｎＳｅ、厚さ３μｍ、 発光層１４：Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ、厚さ１５ｎｍ、 第２クラッド層１５：ｐ型ＺｎＳｅ、厚さ２μｍ、 第２の基板２０：サファイア、厚さ２００μｍ。
【００９２】次に、図１２に示すように、第１の基板１
０およびｎ型バッファ層１１を除去する。さらに、ＬＥ
Ｄチップの周辺部６１において、第１の基板１０〜発光
層１４までを除去し、ｐ型第２クラッド層１５を露出さ
せる。
０およびｎ型バッファ層１１を除去する。さらに、ＬＥ
Ｄチップの周辺部６１において、第１の基板１０〜発光
層１４までを除去し、ｐ型第２クラッド層１５を露出さ
せる。
【００９３】続いて、ＬＥＤチップの中心部６２にある
ｎ型第１クラッド層１３上にｎ側Ａｕ電極２６を形成
し、ＬＥＤチップの周辺６１において露出したｐ型第２
クラッド層キャップ層１６の上にｐ側Ａｕ電極２５を形
成する。
ｎ型第１クラッド層１３上にｎ側Ａｕ電極２６を形成
し、ＬＥＤチップの周辺６１において露出したｐ型第２
クラッド層キャップ層１６の上にｐ側Ａｕ電極２５を形
成する。
【００９４】さらに、これをダイシングによってチップ
に分割してステムに接着し、樹脂封止して発光ダイオー
ドを完成する。
に分割してステムに接着し、樹脂封止して発光ダイオー
ドを完成する。
【００９５】本実施例の発光ダイオードにおいては、第
２クラッド層１５と誘電体からなる第２の基板２０とが
直接接合されているが、接合状況は良好であり、非常に
強い力を加えるダイシング工程の後でもはがれなかっ
た。
２クラッド層１５と誘電体からなる第２の基板２０とが
直接接合されているが、接合状況は良好であり、非常に
強い力を加えるダイシング工程の後でもはがれなかっ
た。
【００９６】本実施例では、接合時にＡｒレーザ光照射
を行って接合界面のみを効果的に加熱したが、通常の加
熱で接合が可能な場合にはレーザ光照射を行わなくても
よい。
を行って接合界面のみを効果的に加熱したが、通常の加
熱で接合が可能な場合にはレーザ光照射を行わなくても
よい。
【００９７】第２の基板２０としてはサファイア基板の
他に、多結晶アルミナ、ガラス、ＴｉＯ2、ＭｇＯおよ
びそれらの化合物等の誘電体基板を用いることができ
る。
他に、多結晶アルミナ、ガラス、ＴｉＯ2、ＭｇＯおよ
びそれらの化合物等の誘電体基板を用いることができ
る。
【００９８】ＧａＡｓ基板１０表面の面方位を（１０
０）、サファイア基板２０の表面の面方位を（１，１，
−２，２）としたが、ＧａＡｓ基板１０の面方位として
は（１１１）Ｂ面または（１１１）Ａ面を用いてもよ
く、その場合サファイア基板２０の面方位としては（０
００１）面、即ちｃ面を用いることができる。また、こ
の場合、ＧａＡｓ基板１０の面方位としては（１１１）
Ｂ面または（１１１）Ａ面から１〜１５°傾いた面を用
いてもよい。尚、ＧａＡｓ基板１０とサファイア基板２
０の面方位の組み合わせは必ずしも上述の通りである必
要はなく、例えばＧａＡｓ基板１０として（１００）
面、サファイア基板として（０００１）面を用いてもよ
い。
０）、サファイア基板２０の表面の面方位を（１，１，
−２，２）としたが、ＧａＡｓ基板１０の面方位として
は（１１１）Ｂ面または（１１１）Ａ面を用いてもよ
く、その場合サファイア基板２０の面方位としては（０
００１）面、即ちｃ面を用いることができる。また、こ
の場合、ＧａＡｓ基板１０の面方位としては（１１１）
Ｂ面または（１１１）Ａ面から１〜１５°傾いた面を用
いてもよい。尚、ＧａＡｓ基板１０とサファイア基板２
０の面方位の組み合わせは必ずしも上述の通りである必
要はなく、例えばＧａＡｓ基板１０として（１００）
面、サファイア基板として（０００１）面を用いてもよ
い。
【００９９】尚、その他に、本実施例においても実施例
３と同様の変更が可能である。
３と同様の変更が可能である。
【０１００】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の発光ダイオードの製造方法においては、発光構造を積
層する第１の基板の上に光外部出射効率を向上させるた
めの第２の基板を接合する。このため、本発明によれ
ば、不透明な半導体基板上に半導体層を成長させた方が
良好な内部発光効率が得られる発光ダイオードにおい
て、内部発光効率を劣化させることなく外部出射効率を
向上させることができる。したがって、本発明は、発光
ダイオードの高輝度化および生産性の向上に大いに役立
つ。
の発光ダイオードの製造方法においては、発光構造を積
層する第１の基板の上に光外部出射効率を向上させるた
めの第２の基板を接合する。このため、本発明によれ
ば、不透明な半導体基板上に半導体層を成長させた方が
良好な内部発光効率が得られる発光ダイオードにおい
て、内部発光効率を劣化させることなく外部出射効率を
向上させることができる。したがって、本発明は、発光
ダイオードの高輝度化および生産性の向上に大いに役立
つ。
【図１】本発明の実施例１に係る発光ダイオードの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１で得られる発光ダイオードの
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の実施例１の発光ダイオードの電極パタ
ーンを示す断面図である。
ーンを示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る発光ダイオードの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２で得られる発光ダイオードの
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る第２の半導体層４０と
第２の基板２０との接合工程を説明する概略図である。
第２の基板２０との接合工程を説明する概略図である。
【図７】本発明の実施例３に係る発光ダイオードの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例３で得られる発光ダイオードの
断面図である。
断面図である。
【図９】本発明の実施例４に係る発光ダイオードの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例４で得られる発光ダイオード
の断面図である。
の断面図である。
【図１１】本発明の実施例５に係る発光ダイオードの製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例５で得られる発光ダイオード
の断面図である。
の断面図である。
【図１３】従来の発光ダイオードの断面図である。
１０ 第１の基板 １１、４１ バッファ層 １２ 中間バンドギャップ層 １３ 第１クラッド層 １４ 発光層 １５ 第２クラッド層 １６ キャップ層 １７ ドーパント層 １８ エッチングストップ層 １９ 反射膜 ２０ 第２の基板 ２１ 溝 ２５、２６ 電極 ３０ おもり ４０ 第１の半導体層 ５０ 第２の半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−183986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182280（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．58 （18），ｐ．1961−1963 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の導電型を有する半導体からなる第
１の基板の上に、第１の導電型を有し、かつ単層または
複数層からなる第１の半導体層を形成する工程と、 該第１の半導体層の上に発光層を形成する工程と、 該発光層の上に、第２の導電型を有し、かつ単層または
複数層からなる第２の半導体層を形成する工程と、 該第２の半導体層の上に、発光波長に対して各側面から
も光が出射し得る透明な第２の基板を置き、その後加圧
しながら高温処理によって直接接合する工程とを含んで
いる、発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項２】 前記第２の基板が、第２の導電型を有す
る半導体からなる請求項１に記載の発光ダイオードの製
造方法。 - 【請求項３】 前記第２の基板が、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、
ＺｎＳまたはＳｉＣからなる請求項２に記載の発光ダイ
オードの製造方法。 - 【請求項４】 前記第２の基板が、誘電体からなる請求
項１に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項５】 前記第２の基板が、Ａｌ2Ｏ3、ガラス、
ＴｉＯ2、ＭｇＯまたはそれらの化合物からなる請求項
４に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項６】 前記接合する工程を、前記第１の基板お
よび前記第２の基板の少なくとも一方の側から圧力を加
えることにより行う請求項１に記載の発光ダイオードの
製造方法。 - 【請求項７】 前記第２の基板を、前記第２の半導体層
との結晶軸方向を一致させて置いて、前記接合する工程
を行う請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項８】 前記第２の半導体層が複数層からなり、
かつ前記第２の基板と接合する層が該第２の基板と同一
の組成である請求項２に記載の発光ダイオードの製造方
法。 - 【請求項９】 前記第１の基板もしくは前記第の半導体
層の前記第２の基板と接合する側の面または前記第２の
基板の前記第２の半導体層と接合する側の面の内の少な
くとも一方に、溝を、該当する基板の両端部に該溝の各
端部が達するように設ける工程を含む請求項１に記載の
発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項１０】 前記第２の半導体層と前記第２の基板
とを接合した後、前記第１の基板の少なくとも一部を除
去する工程を含む請求項１に記載の発光ダイオードの製
造方法。 - 【請求項１１】 前記第１の基板と前記第１の半導体層
との間に、前記第１の導電型を有し、かつ該第１の半導
体層と組成の異なる半導体からなるエッチングストップ
層を形成する工程と、 前記第２の半導体層と前記第２の基板とを接合した後、
少なくとも該エッチングストップ層が露出するまで該第
１の基板を除去する工程と、 を含む請求項１０に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１の基板の少なくとも一部を除
去した後の露出面に電極を形成する工程と、 少なくとも該電極以外の露出面に反射膜を形成する工程
と、 を含む請求項１０に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１の基板の少なくとも一部を除
去した後の露出面に電極を形成する工程と、 該第１の基板、前記第１の半導体層、前記発光層の少な
くとも一部を除去して前記第２の半導体層の一部を露出
させ、該第２の半導体層の露出面に電極を形成する工程
と、 を含む請求項１０に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項１４】 前記第２の半導体層の前記第２の基板
と接合する側の面または該第２の基板の該第２の半導体
層と接合する側の面に、前記第２の導電型を有するドー
パント層を形成した状態で、前記接合する工程を行う請
求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項１５】 前記高温処理を前記第２の半導体層に
吸収される波長の光を前記第２の基板側から照射するこ
とにより行う請求項１に記載の発光ダイオードの製造方
法。 - 【請求項１６】 前記高温処理を前記ドーパント層に吸
収される波長の光を前記第２の基板側から照射すること
により行う請求項１４または１５に記載の発光ダイオー
ドの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32033493A JP3230638B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-12-20 | 発光ダイオードの製造方法 |
| EP94300902A EP0611131B1 (en) | 1993-02-10 | 1994-02-08 | A method for producing a light-emitting diode having a transparent substrate |
| DE69416012T DE69416012T2 (de) | 1993-02-10 | 1994-02-08 | Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Diode mit transparentem Substrat |
| US08/196,013 US5403916A (en) | 1993-02-10 | 1994-02-10 | Method for producing a light emitting diode having transparent substrate |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-22946 | 1993-02-10 | ||
| JP2294693 | 1993-02-10 | ||
| JP32033493A JP3230638B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-12-20 | 発光ダイオードの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296040A JPH06296040A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3230638B2 true JP3230638B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=26360245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32033493A Expired - Lifetime JP3230638B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-12-20 | 発光ダイオードの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5403916A (ja) |
| EP (1) | EP0611131B1 (ja) |
| JP (1) | JP3230638B2 (ja) |
| DE (1) | DE69416012T2 (ja) |
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