JP6846017B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
発光装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6846017B2 JP6846017B2 JP2018109977A JP2018109977A JP6846017B2 JP 6846017 B2 JP6846017 B2 JP 6846017B2 JP 2018109977 A JP2018109977 A JP 2018109977A JP 2018109977 A JP2018109977 A JP 2018109977A JP 6846017 B2 JP6846017 B2 JP 6846017B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type semiconductor
- film
- light emitting
- semiconductor layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 121
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 126
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
-
- 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]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
- H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
-
- 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
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
- H10H20/0137—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials the light-emitting regions comprising nitride materials
-
- 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]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
- H10H20/821—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates of the light-emitting regions, e.g. non-planar junctions
-
- 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
- H10H20/032—Manufacture or treatment of electrodes
-
- 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
- H10H20/034—Manufacture or treatment of coatings
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
発光装置の中には、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層された半導体積層体において発光層およびｐ型半導体層が積層された面の反対側の面（光取り出し面）であるｎ型半導体層側から光を取り出す構造の発光装置がある。そのような発光装置では、発光層の側面から出射される光を、光取り出し面側に効率よく反射させて光取り出し効率を向上させることが望ましい。
本発明は、発光層の側面における光取り出し面側への反射率を高め、光取り出し効率を向上できる発光装置およびその製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、ｎ側コンタクト面を含むｎ型半導体層と、上面視において前記ｎ型半導体層における前記ｎ側コンタクト面を囲む領域に積層された発光層と、前記発光層上に設けられたｐ型半導体層と、を有する半導体積層体と、前記ｎ側コンタクト面に接するｎ側電極と、前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層に接するｐ側電極と、前記発光層の側面に向き合う絶縁膜と、前記発光層の前記側面と前記絶縁膜との間に設けられ、前記発光層の前記側面が露出する空隙部と、を備えた発光装置が提供される。
本発明によれば、発光層の側面における光取り出し面側への反射率を高め、光取り出し効率を向上させることができる。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
発光装置１は、基板１００と、基板１００上に設けられた半導体積層体１０とを有する。半導体積層体１０は、基板１００上に設けられたｎ型半導体層１１と、ｎ型半導体層１１上に設けられた発光層１２と、発光層１２上に設けられたｐ型半導体層１３とを有する。
基板１００は、発光層１２が発する光に対する透過性を有する。また、基板１００は、半導体積層体１０をエピタキシャル成長させることができる。基板１００の材料としては、例えば、サファイア、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン、ＧａＮなどが挙げられる。半導体積層体１０として窒化物半導体を成長させる場合には、ＧａＮ、サファイア、シリコンからなる基板１００を用いることが好ましい。
半導体積層体１０には、例えば、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等の窒化物半導体が好適に用いられる。
ｎ型半導体層１１は、光取り出し面１１ａと、ｎ側コンタクト面１１ｂと、外周面１１ｃとを有する。ｎ型半導体層１１のｎ側コンタクト面１１ｂおよび外周面１１ｃは、光取り出し面１１ａの反対側に設けられている。
光取り出し面１１ａは、ｎ型半導体層１１と基板１００との界面に位置する。光取り出し面１１ａから基板１００側に向かう光は、基板１００を透過し主に基板１００の側面から取り出される。
発光層１２およびｐ型半導体層１３は、ｎ型半導体層１１のｎ側コンタクト面１１ｂおよび外周面１１ｃには設けられていない。発光層１２およびｐ型半導体層１３は、ｎ型半導体層１１の光取り出し面１１ａの反対側の面におけるｎ型半導体層１１のｎ側コンタクト面１１ｂおよび外周面１１ｃを除く領域に設けられている。
例えば、基板１００上に、ｎ型半導体層１１、発光層１２、およびｐ型半導体層１３を順にエピタキシャル成長させた後、エッチングにより、ｐ型半導体層１３および発光層１２の積層部の一部を除去して、ｎ型半導体層１１のｎ側コンタクト面１１ｂおよび外周面１１ｃを形成する。ｎ型半導体層１１上に設けられたｐ型半導体層１３および発光層１２は、メサ状に残される。
例えば図１に示す上面視において円形状の複数のｎ側コンタクト面１１ｂが、ｎ型半導体層１１の光取り出し面１１ａの反対側の面に設けられている。発光装置１の上面視において、発光層１２およびｐ型半導体層１３は、ｎ側コンタクト面１１ｂを囲むように設けられている。
ｐ型半導体層１３上に、ｐ側電極２１が設けられている。ｐ側電極２１は、ｐ型半導体層１３の上面に接している。ｐ側電極２１は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｒｕなどの金属又はこれらの金属からなる合金による単層膜又は多層膜を用いることができる。ｐ側電極２１は、例えば、ｐ型半導体層１３との界面側から順に設けられたＡｇ膜、Ｎｉ膜、Ｔｉ膜、およびＰｔ膜を含む。
ｐ型半導体層１３上に、第１絶縁膜４１と第２絶縁膜４２が設けられている。第１絶縁膜４１は、ｐ側電極２１を覆っている。第１絶縁膜４１は、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜である。ｐ側電極２１にＡｇを含む場合には、この第１絶縁膜４１は、ｐ側電極２１に含まれる例えばＡｇのマイグレーションを防止する効果がある。
第２絶縁膜４２は、第１絶縁膜４１を覆っている。また、第２絶縁膜４２は、ｐ型半導体層１３の上面を覆っている。
第２絶縁膜４２上に、第３絶縁膜４３が設けられている。第３絶縁膜４３は、第２絶縁膜４２を覆っている。第２絶縁膜４２および第３絶縁膜４３は、例えば、Ａｌ２Ｏ３を含むアルミニウム酸化膜である。
第３絶縁膜４３は、発光層１２およびｐ型半導体層１３が積層された部分であるメサ部１５上に設けられている。さらに、第３絶縁膜４３の一部４３ａは、メサ部１５の上方領域から、メサ部１５の側面に向き合う領域まで延びている。
メサ部１５は、図２および図３に示す断面視において、台形状に形成されている。メサ部１５の側面は、ｐ型半導体層１３の側面１３ａ、発光層１２の側面１２ａ、およびｎ型半導体層１１の側面１１ｄを含む。ｐ型半導体層１３の側面１３ａは、ｐ型半導体層１３の上面から続いて形成されている。ｎ型半導体層１１のｎ側コンタクト面１１ｂおよびｎ型半導体層１１の外周面１１ｃは、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄと連続して形成されている。
第３絶縁膜４３の一部４３ａは、空隙部５０を介して、メサ部１５の側面に向き合っている。外周面１１ｃ側においては、第３絶縁膜４３の一部４３ａは、メサ部１５の側面および外周面１１ｃに沿って形成され、ｎ型半導体層１１の外周面１１ｃに向き合っている。
第３絶縁膜４３の一部４３ａとメサ部１５の側面との間に、空隙部５０が設けられている。ｐ型半導体層１３の側面１３ａ、発光層１２の側面１２ａ、およびｎ型半導体層１１の側面１１ｄを含むメサ部１５の側面は、空隙部５０に対して露出している。
空隙部５０は、メサ部１５の側面およびｎ側コンタクト面１１ｂの一部に沿って形成され、ｎ側コンタクト面１１ｂの一部も、空隙部５０に対して露出している。空隙部５０においてメサ部１５の側面に向き合う部分と、ｎ側コンタクト面１１ｂの一部に向き合う部分とはつながっている。
また、空隙部５０は、メサ部１５の側面およびｎ型半導体層１１の外周面１１ｃの一部に沿って形成され、ｎ型半導体層１１の外周面１１ｃの一部も、空隙部５０に対して露出している。外周面１１ｃの一部と、第３絶縁膜４３の一部４３ａとの間に、空隙部５０が設けられている。空隙部５０においてメサ部１５の側面に向き合う部分と、外周面１１ｃの一部に向き合う部分とはつながっている。
図２に示すように、第３絶縁膜４３上に、ｎ側電極３１が設けられている。ｎ側電極３１は、ｎ側コンタクト面１１ｂに接するｎコンタクト部３１ａを有する。メサ部１５の側面からｎ側コンタクト面１１ｂの一部に沿って形成された空隙部５０の端は、ｎコンタクト部３１ａに達する。ｎ側コンタクト面１１ｂの一部に向き合う空隙部５０は、ｎコンタクト部３１ａの周囲を囲んでいる。
ｎ側電極３１の一部は、メサ部１５の側面から外周面１１ｃの一部に沿って形成された空隙部５０の端を閉塞している。
図３に示すように、メサ部１５上の第１絶縁膜４１〜第３絶縁膜４３の一部は開口され、その開口部にｐ側パッド電極３２が設けられている。ｐ側パッド電極３２は、ｐ側電極２１に接している。ｐ側パッド電極３２の一部は、第３絶縁膜４３の開口部の周縁上に設けられている。ｐ側パッド電極３２とｎ側電極３１とは、離間して設けられており、電気的に絶縁されている。
ｎ側電極３１と、ｐ側パッド電極３２は、後述するように、同じ金属材料の膜をパターニングすることで得られる。ｎ側電極３１およびｐ側パッド電極３２は、例えば、下地との界面側から順に形成されたＡｌ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、およびＡｕ膜を含む。
図４は、実施形態の発光装置１におけるｎコンタクト部３１ａが設けられた領域の拡大模式平面図である。
図５は、図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
図５は、図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
図５に示すように、ｎ側電極３１においてｎコンタクト部３１ａの近傍部分に、開口３０ａが形成されている。開口３０ａは、空隙部５０に通じている。後述するように、空隙部５０が形成される部分には犠牲膜が形成され、その犠牲膜を覆うように第３絶縁膜４３および電極膜（ｎ側電極３１およびｐ側パッド電極３２となる膜）が形成され、その後、電極膜の一部に形成された開口３０ａを通じて犠牲膜が除去されることにより空隙部５０が形成される。
図２および図３に示すように、ｎ型半導体層１１上に形成されたｎコンタクト部３１ａが設けられた部分の断面は、開口３０ａが形成されていない部分における断面を表す。
図２に示すメサ部１５上のｎ側電極３１の上、および図３に示すｐ側パッド電極３２の上には、それぞれ、ｎ側外部接続電極およびｐ側外部接続電極を設けることができる。
上述した外部接続電極は、発光装置１が実装される配線基板に形成されたパッド上に、例えばはんだなどの導電材料を介して接合される。すなわち、発光装置１は、基板１００およびｎ型半導体層１１の光取り出し面１１ａを上方に向けた状態で配線基板に実装される。なお、基板１００は、製造工程の途中で除去してもよい。
そして、発光層１２から放出された光は、光取り出し面１１ａを通じて外部に取り出される。光取り出し面１１ａの反対側の領域の大部分は、ｐ側電極２１、ｎ側電極３１、およびｐ側パッド電極３２を構成する金属膜（例えば、良好な光反射性を有するＡｇ、Ａｌを含む）で覆われている。そのため、発光層１２から光取り出し面１１ａに直接向かわない光や、ｎ型半導体層１１と基板１００との界面で反射した光を、その金属膜で反射させて光取り出し面１１ａに向かわせることができる。
さらに、本実施形態によれば、発光層１２の側面１２ａを絶縁膜で被覆せず、空隙部５０に対して露出させている。発光層１２を含む半導体積層体１０は、例えば、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）であり、その屈折率は約２．４〜２．５である。空隙部５０の屈折率は１．０である。このような発光層１２と空隙部５０との屈折率差を利用することで、発光層１２の側面１２ａと空隙部５０との界面における全反射率を、発光層１２の側面１２ａと絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２の屈折率は約１．６５であり、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は約１．７６である）との界面における全反射率よりも高くできる。
したがって、発光層１２から出射され、発光層１２の側面１２ａと空隙部５０との界面に向かう光を、発光層１２の側面１２ａと空隙部５０との界面で効率よく反射させて光取り出し面１１ａ側に向かわせることができ、発光装置１の光取り出し効率を向上できる。また、発光層１２の側面１２ａに空隙部５０を配置し、発光層１２の側面１２ａに金属部材や絶縁部材などを設けないことで、金属部材や絶縁部材による光吸収を低減することができる。
また、ｐ型半導体層１３の側面１３ａを空隙部５０に対して露出させることで、ｐ型半導体層１３の側面１３ａと空隙部５０との界面における全反射率を、ｐ型半導体層１３の側面１３ａと絶縁膜との界面における全反射率よりも高くすることができる。したがって、ｐ型半導体層１３の側面１３ａと空隙部５０との界面に向かう光を、ｐ型半導体層１３の側面１３ａと空隙部５０との界面で効率よく反射させて光取り出し面１１ａ側に向かわせることができ、発光装置１の光取り出し効率を向上できる。
さらに、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄを空隙部５０に対して露出させることで、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄと空隙部５０との界面における全反射率を、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄと絶縁膜との界面における全反射率よりも高くすることができる。したがって、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄと空隙部５０との界面に向かう光を、ｎ型半導体層１１の側面１１ｄと空隙部５０との界面で効率よく反射させて光取り出し面１１ａ側に向かわせることができ、発光装置１の光取り出し効率を向上できる。
また、ｎ側コンタクト面１１ｂの一部も空隙部５０に対して露出させることで、ｎ型半導体層１１内を伝播し、ｎ側コンタクト面１１ｂに向かう光を、ｎ側コンタクト面１１ｂと空隙部５０との界面で効率よく反射させて光取り出し面１１ａ側に向かわせることができ、発光装置１の光取り出し効率を向上できる。ｎ側コンタクト面１１ｂと空隙部５０との界面における全反射率を、ｎ側コンタクト面１１ｂと絶縁膜との界面における全反射率よりも高くすることができる。
さらに、ｎ型半導体層１１の外周面１１ｃの一部も空隙部５０に対して露出させることで、ｎ型半導体層１１内を伝播し、外周面１１ｃに向かう光を、外周面１１ｃと空隙部５０との界面で効率よく反射させて光取り出し面１１ａ側に向かわせることができ、発光装置１の光取り出し効率を向上できる。外周面１１ｃと空隙部５０との界面における全反射率を、外周面１１ｃと絶縁膜との界面における全反射率よりも高くすることができる。
また、図２および図３に示す断面視において、メサ部１５は、ｐ側電極２１が設けられた上面に相当する上底の長さが下底の長さよりも短い台形であり、メサ部１５の側面はいわゆる順テーパー形状になっている。これとは逆に、メサ部１５が、ｐ側電極２１が設けられた上面に相当する上底の長さが下底の長さよりも長い逆台形の場合のメサ部１５の側面は逆テーパー形状となる。
メサ部１５の順テーパー形状の側面は、垂直形状または逆テーパー形状の側面よりも、半導体積層体１０内を伝播してメサ部１５の側面に向かう光を光取り出し面１１ａ側に向けて反射しやすくする。
次に、図６Ａ〜図６Ｍを参照して、本発明の実施形態の発光装置１の製造方法について説明する。
図６Ａに示すように、ｎ型半導体層１１、発光層１２、およびｐ型半導体層１３を含む半導体積層体１０を基板１００上に形成する。例えば、ｎ型半導体層１１、発光層１２、およびｐ型半導体層１３が順に基板１００上にエピタキシャル成長される。
ｐ型半導体層１３の上面には、選択的にｐ側電極２１が形成される。例えば、ｐ型半導体層１３の上面の全面にｐ側電極２１が形成された後、パターニングされる。
ｐ側電極２１を形成した後、図６Ｂに示すように、ｐ側電極２１を覆うようにｐ型半導体層１３の上面に第１絶縁膜４１を形成する。第１絶縁膜４１として、例えば、シリコン窒化膜がプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で形成される。
第１絶縁膜４１を形成した後、図６Ｃに示すように、第１絶縁膜４１を覆うようにｐ型半導体層１３の上面に第２絶縁膜４２を形成する。第２絶縁膜４２として、例えば、アルミニウム酸化膜がスパッタ法で形成される。
第２絶縁膜４２を形成した後、図６Ｄに示すように、第２絶縁膜４２上にレジスト膜７１が形成される。レジスト膜７１は、ｐ側電極２１および第１絶縁膜４１が形成された領域を選択的に覆う。
このレジスト膜７１をマスクにしたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、第２絶縁膜４２および半導体積層体１０におけるレジスト膜７１で覆われていない領域をエッチングする。
このＲＩＥにより、図６Ｅに示すように、半導体積層体１０に、メサ部１５が形成される。メサ部１５は、ｎ型半導体層１１、発光層１２、およびｐ型半導体層１３の積層構造を含む。半導体積層体１０においてメサ部１５以外の領域は、ｐ型半導体層１３および発光層１２が除去され、さらにｎ型半導体層１１の一部が除去された領域であり、ｎ型半導体層１１の表面（ｎ型半導体面）が露出している。
メサ部１５を形成した後、図６Ｆに示すように、半導体積層体１０の露出部、およびレジスト膜７１を覆うように、犠牲膜６１が形成される。犠牲膜６１は、例えば、ＳｉＯ２を含むシリコン酸化膜である。犠牲膜６１は、メサ部１５の側面、およびｎ型半導体面（前述したｎ側コンタクト面１１ｂや外周面１１ｃとなる面）を被覆する。
犠牲膜６１を形成した後、レジスト膜７１をリフトオフ法により除去する。犠牲膜６１においてレジスト膜７１上に形成された部分も、レジスト膜７１とともに除去される。図６Ｇに示すように、メサ部１５の側面、ｎ側コンタクト面１１ｂ、および外周面１１ｃを被覆する犠牲膜６１は残される。
その残された犠牲膜６１をパターニングし、図６Ｈに示すように、犠牲膜６１に開口６１ａと開口６１ｂを形成する。犠牲膜６１の開口６１ａにはｎ側コンタクト面１１ｂが露出し、犠牲膜６１の開口６１ｂには外周面１１ｃが露出する。
その後、図６Ｉに示すように、犠牲膜６１の開口６１ａおよび犠牲膜６１の開口６１ｂを覆うようにレジスト膜７２が選択的に形成される。レジスト膜７２を形成した後、露出部の全面に第３絶縁膜４３が形成される。第３絶縁膜４３の一部４３ａは、犠牲膜６１の表面の一部を被覆する。第３絶縁膜４３として、例えば、アルミニウム酸化膜がスパッタ法で形成される。
その後、レジスト膜７２をリフトオフ法により除去する。第３絶縁膜４３においてレジスト膜７２上に形成された部分も、レジスト膜７２とともに除去される。レジスト膜７２が除去され、図６Ｊに示すように、開口６１ａを通じてｎ側コンタクト面１１ｂが露出し、開口６１ｂを通じて外周面１１ｃが露出する。
その後、図６Ｋに示すように、露出部の全面に電極膜３０を形成する。電極膜３０は、第３絶縁膜４３を覆う。電極膜３０は、開口６１ａ内にも形成され、ｎ側コンタクト面１１ｂに接する。電極膜３０は、ｎ側コンタクト面１１ｂの周辺で犠牲膜６１の端部を覆う。電極膜３０は、外周面１１ｃにも設けられ、外周面１１ｃ上で犠牲膜６１の端部を覆う。
電極膜３０を形成する前、図３に示すように、第３絶縁膜４３、第２絶縁膜４２、および第１絶縁膜４１に、ｐ側電極２１に達する開口が形成される。電極膜３０は、その開口内にも形成され、ｐ側パッド電極３２としてｐ側電極２１に接する。
電極膜３０を形成した後、電極膜３０を、図２に示すｎ側電極３１と、図３に示すｐ側パッド電極３２に分離する。また、このとき、図６Ｌに示すように、電極膜３０においてｎコンタクト部３１ａの近傍部分に開口３０ａを形成する。また、電極膜３０において外周面１１ｃの近傍部分にも開口３０ｂが形成される。開口３０ａ、３０ｂの直径または幅は、例えば１μｍ程度である。
開口３０ａ、３０ｂには、犠牲膜６１の一部が露出する。そして、開口３０ａ、３０ｂを通じたエッチングにより、犠牲膜６１を除去する。例えば、フッ酸（ＨＦ）を含む蒸気を用いて、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である犠牲膜６１を除去する。犠牲膜６１とは異なる材料の絶縁膜（例えばアルミニウム酸化膜）４３、および電極膜３０は、このときのエッチングに対して耐性をもつ。また、塩酸（ＨＣｌ）を含む蒸気を用いて犠牲膜６１をエッチングする場合、犠牲膜６１をアルミニウム酸化膜とすることができる。第３絶縁膜４３には、このときのエッチングの耐性をもつシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いる。このような蒸気を用いたエッチングを行うことで開口３０ａ、３０ｂに露出する犠牲膜６１だけでなく、例えば、開口３０ａ、３０ｂに露出した犠牲膜６１と連続して設けられた犠牲膜６１をエッチングすることできる。したがって、例えば、メサ部１５の側面に一体的に設けられた犠牲膜６１を、電極膜３０に設けられた比較的小さい開口３０ａ、３０ｂを用いてエッチングすることができる。
複数のｎコンタクト部３１ａに対応して複数の開口３０ａが形成される。それぞれのｎコンタクト部３１ａの近傍部分には少なくとも１つの開口３０ａが形成される。
ｎ型半導体層１１は図１の上面視において四角形状に形成され、外周面１１ｃはｎ型半導体層１１の四辺に沿って連続している。外周面１１ｃに形成された犠牲膜６１もｎ型半導体層１１の四辺に沿って連続している。そのため、ｎ型半導体層１１の少なくとも一辺に開口３０ｂを形成すれば、その開口３０ｂを通じて、外周面１１ｃおよびその近傍のメサ部１５の側面に設けられた犠牲膜６１を除去することができる。
なお、ｎ型半導体層１１の四辺のそれぞれに開口３０ｂを形成すると、エッチングガス（蒸気も含む）が、四辺に沿って形成された犠牲膜６１の全体に供給されやすくなり、犠牲膜６１を短時間で容易に除去することが可能となる。
メサ部１５の側面に向き合う部分に第３絶縁膜４３の一部４３ａが残されることで、ｐ型半導体層１３の側面１３ａとｎ側電極３１との間の短絡、および発光層１２の側面１２ａとｎ側電極３１との間の短絡を確実に防止することができる。
犠牲膜６１が除去され、図６Ｍに示すように、空隙部５０が犠牲膜６１が設けられた領域に形成される。このように犠牲膜６１を除去することで形成される空隙部５０は、意図せずに形成されてしまうボイド等とは異なるものである。この空隙部５０の幅は犠牲膜６１の厚さに対応するものであり、断面視においてｎ型半導体層１１の表面に対して垂直な方向における高さに相当する。空隙部５０の幅は、例えば約８００ｎｍである。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
１…発光装置、１０…半導体積層体、１１…ｎ型半導体層、１１ａ…光取り出し面、１１ｂ…ｎ側コンタクト面、１２…発光層、１３…ｐ型半導体層、１５…メサ部、２１…ｐ側電極、３０ａ、３０ｂ…開口、３１…ｎ側電極、３１ａ…ｎコンタクト部、３２…ｐ側パッド電極、４１…第１絶縁膜、４２…第２絶縁膜、４３…第３絶縁膜、５０…空隙部、７１、７２…レジスト膜、１００…基板
Claims (6)
- ｎ側コンタクト面を含むｎ型半導体層と、上面視において前記ｎ型半導体層における前記ｎ側コンタクト面を囲む領域に積層された発光層と、前記発光層上に設けられたｐ型半導体層と、を有する半導体積層体と、
前記ｎ側コンタクト面に接するｎ側電極と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層に接するｐ側電極と、
前記発光層の側面に向き合う絶縁膜と、
前記発光層の前記側面と前記絶縁膜との間に設けられ、前記発光層の前記側面が露出する空隙部と、
を備えた発光装置。 - 前記空隙部は前記ｎ側コンタクト面の一部まで延び、前記ｎ側コンタクト面の前記一部が前記空隙部に露出する請求項１記載の発光装置。
- 前記ｎ型半導体層は、前記空隙部に露出する側面を有する請求項１または２に記載の発光装置。
- ｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に設けられた発光層、前記発光層上に設けられたｐ型半導体層とを有する半導体積層体に、前記ｐ型半導体層および前記発光層が積層されたメサ部と、前記ｐ型半導体層および前記発光層が除去されたｎ型半導体面とを形成する工程と、
前記メサ部の側面に、犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に、前記犠牲膜とは異なる材料の絶縁膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記メサ部の前記側面と前記絶縁膜との間に、前記メサ部の前記側面が露出する空隙部を形成する工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記ｎ型半導体面の一部に接する電極膜を形成する工程をさらに備え、
前記犠牲膜は、前記ｎ型半導体面における前記電極膜が接していない領域にも形成され、
前記電極膜の一部は、前記ｎ型半導体面に形成された前記犠牲膜を覆い、
前記電極膜の前記一部に形成した開口を通じたエッチングにより前記犠牲膜を除去して、前記メサ部の前記側面および前記ｎ型半導体面に前記空隙部を形成する請求項４記載の発光装置の製造方法。 - 前記犠牲膜はシリコン酸化膜であり、
前記絶縁膜はアルミニウム酸化膜であり、
フッ酸を含む蒸気を用いて前記犠牲膜を除去する請求項４または５に記載の発光装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018109977A JP6846017B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 発光装置およびその製造方法 |
| US16/425,855 US11094847B2 (en) | 2018-06-08 | 2019-05-29 | Light-emitting device having gap portion between portion of insulating film and side surface of light-emitting layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018109977A JP6846017B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 発光装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019212854A JP2019212854A (ja) | 2019-12-12 |
| JP6846017B2 true JP6846017B2 (ja) | 2021-03-24 |
Family
ID=68764321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018109977A Active JP6846017B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 発光装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11094847B2 (ja) |
| JP (1) | JP6846017B2 (ja) |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3153727B2 (ja) * | 1995-04-11 | 2001-04-09 | 株式会社リコー | スーパールミネッセントダイオード |
| JP4670151B2 (ja) * | 2001-01-12 | 2011-04-13 | 日亜化学工業株式会社 | 面発光型発光素子及びその製造方法 |
| US6630689B2 (en) * | 2001-05-09 | 2003-10-07 | Lumileds Lighting, U.S. Llc | Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa |
| JP5255745B2 (ja) | 2005-01-31 | 2013-08-07 | 三菱化学株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| US10586787B2 (en) * | 2007-01-22 | 2020-03-10 | Cree, Inc. | Illumination devices using externally interconnected arrays of light emitting devices, and methods of fabricating same |
| DE102008019902A1 (de) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Herstellungsverfahren für ein optoelektronisches Bauelement |
| JP5123269B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-01-23 | ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド | 発光素子及びその製造方法 |
| US20100102338A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Epivalley Co., Ltd. | III-Nitride Semiconductor Light Emitting Device |
| JP2010205793A (ja) | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Nichia Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP5719110B2 (ja) | 2009-12-25 | 2015-05-13 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子 |
| JP2011165799A (ja) | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Showa Denko Kk | フリップチップ型発光ダイオード及びその製造方法、並びに発光ダイオードランプ |
| KR20110131977A (ko) * | 2010-06-01 | 2011-12-07 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광소자, 이를 포함하는 조명장치 및 발광소자 제조방법. |
| TW201234574A (en) * | 2011-02-01 | 2012-08-16 | Pinecone En Inc | Light-emitting-diode array and manufacturing method thereof |
| JP5743806B2 (ja) | 2011-08-23 | 2015-07-01 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光装置、及び窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| JP2013239471A (ja) | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | 発光ダイオード素子の製造方法 |
| JP6136737B2 (ja) | 2013-08-09 | 2017-05-31 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子 |
| JP2014064012A (ja) * | 2013-10-28 | 2014-04-10 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP6601243B2 (ja) | 2016-01-29 | 2019-11-06 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
-
2018
- 2018-06-08 JP JP2018109977A patent/JP6846017B2/ja active Active
-
2019
- 2019-05-29 US US16/425,855 patent/US11094847B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190378955A1 (en) | 2019-12-12 |
| US11094847B2 (en) | 2021-08-17 |
| JP2019212854A (ja) | 2019-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4330476B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP6947996B2 (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| JP5021693B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| TWI422077B (zh) | 發光二極體結構及其製作方法 | |
| JP5493252B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP5174064B2 (ja) | 半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法 | |
| JP5652373B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| WO2008004437A1 (en) | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same | |
| JP2009059969A (ja) | 半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置及び半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2011165869A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| WO2015141166A1 (ja) | 半導体発光装置とその製造方法 | |
| JP5065936B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP4449919B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| JP2008072039A (ja) | 発光素子 | |
| CN102468391A (zh) | 发光二极管结构及其制作方法 | |
| TWI625870B (zh) | 製造半導體發光裝置的方法 | |
| JP6627728B2 (ja) | 発光素子の製造方法 | |
| JP6846017B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
| JP7054430B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP2005302803A (ja) | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| US20130248907A1 (en) | Semiconductor light-emitting device and manufacturing method of the same | |
| JP5945409B2 (ja) | 半導体素子とその製造方法 | |
| JP6136737B2 (ja) | 発光素子 | |
| TWI688117B (zh) | 半導體發光裝置 | |
| JP2018085431A (ja) | 発光素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190725 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200709 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200730 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200917 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210129 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210211 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6846017 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |