(57)【要約】【課題】光透過性電極と光取り出し面とのコンタクトを良好なものとしつつ、光の吸収を可能な限り抑え、光取り出し効率を向上させて、発光ダイオードの輝度向上を図ることを課題とする。【解決手段】発光ダイオードの光取り出し面に光透過性電極を備え、該光透過性電極が、前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていることを特徴とする発光ダイオードにより上記課題を解決する。【選択図】図２
2006120927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの光取り出し面に光透過性電極を備え、該光透過性電極が、前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記光取り出し面上に、該光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされ、前記光透過性電極より高い導電性の電極又は半導体層を更に備え、該電極又は半導体層が、光透過性電極と電気的に接続されている請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記半導体層が、１×１０18〜５０×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度の層である請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記光透過性電極及び電極又は半導体層で覆われていない光取り出し面が、取り出された光を散乱しうる凹凸形状を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記電極又は半導体層が、光取り出し面上の光取り出し位置と異なる位置に形成されている請求項２〜４のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記光透過性電極が、５００ｎｍ以下の厚さ、かつ発光ダイオードの発光波長に対して無反射となる厚さを有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記光透過性電極が、光取り出し面の５〜９５％の面積を有し、電極又は半導体層が、光取り出し面の０．３〜３５％の面積を有する請求項２〜６のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記光透過性電極又は半導体層が、十字、円、リング、四角形、或はそれらの組み合わせ、櫛型及び卍型から選択される平面形状を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記電極又は半導体層が、前記平面形状の先端部にドット状で形成されている請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記発光ダイオードが、ガリウム、アルミニウム、インジウム、リン、砒素、窒素、シリコン、炭素のうち２つ以上の元素を含む半導体層を積層した構造を有する化合物半導体発光ダイオードである請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
発光ダイオードの光取り出し面上に１００℃以下で光透過性層を形成する工程と、該光透過性層を前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングすることで光透過性電極を形成する工程と、該光透過性電極の電気抵抗を低下させるための熱処理を施す工程を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
発光ダイオードの光取り出し面上に該光取り出し面の一部を覆うようにパターニングすることで電極又は半導体層を形成する工程と、発光ダイオードの光取り出し面全面に１００℃以下で光透過性層を形成する工程と、該光透過性層を前記光取り出し面の一部を覆い、かつ前記電極又は半導体層と電気的に接続されるようにパターニングすることで光透過性電極を形成する工程と、光取り出し面と電極又は半導体層間を電気的に低抵抗化すること及び光透過性電極の電気抵抗を低下させるための熱処理を施す工程を含む請求項１１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】
前記光透過性電極を形成した後、該光透過性電極で覆われていない光取り出し面を取り出された光を散乱しうる凹凸形状に加工する工程を含む請求項１１又は１２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、発光ダイオードの光取り出し面と光透過性電極との電気的接続を良好にしつつ外部への光取り出し効率を向上させた発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化合物半導体材料からなる発光ダイオードは、その表面（結晶表面）に形成したオーミック接合を有する金属電極から、電流拡散層、クラッド層及び中間層等を介して発光層へと電流を導いている。これら層は、最近の半導体結晶成長に主として使用されるＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成されている。
【０００３】
これら電流拡散層、クラッド層及び中間層は、厚みが１００〜１００００ｎｍと非常に薄く、表面から発光層までが非常に近い距離にある。そのため、表面上に形成された電極より電流を供給すると、電流はあまり広がらず電極直下の発光層のみが発光して、光が電極に妨げられ、光の取り出し効率が低下する問題がある。当然のことながら電流広がりをよくするために、電極をダイオードの表面（枝状等）に広げても、電流の広がりは向上するが、電極による遮光面積も増加するため、光の取り出し効率の向上は期待できない。
【０００４】
このような状況を改善するため、電極下の電流拡散層を厚く形成して電流のパスを長くすることや、電流拡散層にハイドープして電気伝導度をあげることで電流広がりをよくすること等の試みがなされている。あるいは、発光ダイオードを構成する積層体に電流ブロック層を設けて、電極下とは異なる位置が発光するように意図的に電流を制御する等の工夫がなされてきた。
【０００５】
しかしながら、これらの手法では電流拡散層での光の吸収量が増加するという問題があり、更に、電流拡散層を厚くするために成長時間が長くなる、複数回の結晶成長プロセスが必要となる、製造コストが増加するという問題があった。
【０００６】
以上のような問題を解決するために最近ではＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を主とする酸化物系の光透過性電極をダイオード表面に形成し、表面において電流を十分広げると共に光を有効に外部に取り出す手法が試されている。
【０００７】
例えば、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ系の発光層を備えた４元系ＬＥＤ（例えば、図１（Ａ）及びそのＩ−Ｉ’断面図である図１（Ｂ））では、ＩＴＯからなる光透過性電極２１を形成し、光透過性電極２１の表面に電極パッド２２を設置し、電極パッド２２から光透過性電極２１で電流を拡散させ、光透過性電極２１と接する半導体層であるコンタクト層を介して発光層へ電流を供給する形がとられる。図１（Ｂ）中、２３は光透過性電極２１以下の発光ダイオードを構成する積層体を意味する。
【０００８】
ところが、光透過性電極をダイオード表面に形成（スパッタリング法、蒸着法等）しても、表面と光透過性電極の間のコンタクト抵抗が高く、発光ダイオードの駆動電圧が上昇するという問題がある。
【０００９】
このような問題を回避するためにコンタクト層となる半導体層やコンタクト層と光透過性電極との界面に数々の工夫がなされてきた。
【００１０】
例えば、特開２０００−３５３８２０号公報（特許文献１）では、光透過性電極である酸化亜鉛と４元系半導体との良好なコンタクトを取るために、半導体層のキャリア濃度を１×１０19ｃｍ-3以上とする手法が示されている。また、特開２００２−２３２００５号公報（特許文献２）及び特開２００４−１４６５３９号公報（特許文献３）では、コンタクト層となる半導体層として、ＩｎＧａＡｓやＧａＡｓのような低酸化性かつ低バンドギャップの半導体を利用することで、ＩＴＯとのコンタクト抵抗を低減させる手法が示されている。一方、界面に金属を設置し、半導体層と光透過性電極のコンタクト抵抗を改善する手法が、特開平１０−１７３２２２号公報（特許文献４）、特開２００１−８５７４１号公報（特許文献５）及び特開２００１−１４４３３０号公報（特許文献６）に示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３５３８２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２００５号公報
【特許文献３】特開２００４−１４６５３９号公報
【特許文献４】特開平１０−１７３２２２号公報
【特許文献５】特開２００１−８５７４１号公報
【特許文献６】特開２００１−１４４３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
キャリア濃度の上昇や低バンドギャップ半導体からなるコンタクト層を設置すると、コンタクト抵抗を低下させることができる。しかしながら、このコンタクト層は、光吸収層としての働きも有するため、光の取り出し効率が向上することなく発光ダイオードの輝度が低下する。
【００１３】
一方、金属を設置する場合も同様に、金属自体は、非常に薄い場合を除いて、通常光を透過することはない。また金属と半導体との界面のコンタクトを良好なものとするために通常加熱処理が施されるが、この際金属と半導体の界面に合金層（黒化層）が生じ、この層が光吸収層となり取り出し効率の向上があまり期待できない。したがって、金属を設置する場合にはその面積を極力少なくする必要がある。ところが、面積を少なくすると、電流広がり効率を十分得ることができない。つまり、光取り出し効率と電流広がり効率とは、トレードオフの関係を有している。
【００１４】
また、光透過性電極も完全なる透明ではなく、僅かながら光吸収層となる。そのため、光透過性電極が設置される面積や厚みによっては、光取り出し効率の低下が起こり、発光ダイオード輝度向上の妨げとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を考慮し、光透過性電極と光取り出し面とのコンタクトを良好なものとしつつ、光の吸収を可能な限り抑え、光取り出し効率を向上させて、発光ダイオードの輝度向上を図ることを目的とする。
【００１６】
かくして本発明によれば、発光ダイオードの光取り出し面に光透過性電極を備え、該光透過性電極が、前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていることを特徴とする発光ダイオードが提供される。
【００１７】
更に、本発明によれば、発光ダイオードの光取り出し面上に１００℃以下で光透過性層を形成する工程と、該光透過性層を前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングすることで光透過性電極を形成する工程と、該光透過性電極の電気抵抗を低下させるための熱処理を施す工程を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光透過性電極が、前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていることで、光取り出し効率の妨げとなる反射や吸収を低下させることができるので、発光ダイオードの輝度を向上できる。
【００１９】
更に、電極又は半導体層と上記光透過性電極とを電気的に接続することで、光取り出し効率の妨げとなる反射や吸収の低下に加えて、光取り出し面と光透過性電極のコンタクト抵抗を低下させることができるので、発光ダイオードの輝度をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の発光ダイオードは、光取り出し面に光透過性電極を備えていさえすれば、どのような構成及び材料からなる発光ダイオードにも使用できる。発光ダイオードを構成する材料は、無機又は有機の材料のいずれでもよい。無機材料としては、ガリウム、アルミニウム、インジウム、リン、砒素、窒素、シリコン、炭素のうち２つ以上の元素を含む半導体材料が挙げられる。より具体的には、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等が挙げられる。
【００２１】
上記具体例の内、ＡｌＧａＡｓは赤色、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＳｉＣ等は青色、ＡｌＧａＩｎＰは組成比により赤〜緑の発光波長を有することが知られている。なお、本発明は、発光波長に限定されず、あらゆる発光ダイオードに関して適用できる。例えば、（Ａｌ0.05Ｇａ0.95）0.5Ｉｎ0.5Ｐは赤色、（Ａｌ0.45Ｇａ0.55）0.5Ｉｎ0.5Ｐは緑色の発光波長を有する。
【００２２】
有機材料としては、（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル等の低分子発光物質、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリアルキルチオフェン等の高分子発光物質等が挙げられる。
【００２３】
無機材料からなる発光ダイオードの構成は、少なくとも発光層を備えていれば特に限定されない。例えば、半導体基板側から、バッファー層、光反射層、クラッド層、活性層（発光層）及びクラッド層の層構成が挙げられる。各層の形成方法は、特に限定されず、エピタキシャル成長法、ＭＯＣＶＤ法、蒸着法等の公知の方法が挙げられる。
【００２４】
有機材料からなる発光ダイオードの構成は、少なくとも発光層を備えていれば特に限定されない。例えば、ホール輸送層／発光層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層等の層構成が挙げられる。各層は、通常、塗布法により形成される。
【００２５】
本発明に使用できる光透過性電極としては、例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の金属酸化物が挙げられる。
【００２６】
次に、本発明の発光ダイオードでは、光透過性電極が、ダイオードに電流を広く供給することができ、かつ前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていさえすれば、あらゆる形状を取ることが可能である。例えば、光透過性電極を、十字（図２、図３（ａ）、図５〜９）、十字と十字の組み合わせ（図４）、円と十字の組み合わせ（図１１）、リングと十字の組み合わせ（図１２）、四角形と十字の組み合わせ（図１３）、櫛型、卍型等の平面形状にパターニングできる。
【００２７】
また、実際に電流を流すために接続される金ワイヤーとの接続を容易にするために電極パッド設ける。電極パッドには、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、モリブデン、チタン等の金属及びその合金を使用できる。電極パッドは、光透過性電極に電流を流すことができさえすれば、その形状は特に限定されないが、光取り出し効率を考慮すると、できるだけ面積が小さいことが好ましい。電極パッドの面積は、光取り出し面の５〜３０％であることが好ましい。
なお、図中、１は光取り出し面、２は光透過性電極、３は電極パッドを意味する。
【００２８】
光透過性電極が、光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされていることで、光透過性電極により光取り出し面に広く電流を供給できると共に、露出する光取り出し面及び光透過性電極からも外部に光を取り出すことが可能となる。そのため、光取り出し面全面に光透過性電極が形成されている場合よりも、光透過性電極への光吸収を低下させることが可能である。
【００２９】
ここで、パターニング後の光透過性電極が、光取り出し面の５〜９５％の面積を有していることが好ましく、１４〜８０％の面積であることがより好ましい。この範囲の面積であれば、光取り出し効率と電流広がり効率の両方を向上できる。
【００３０】
また、光透過性電極が、５００ｎｍ以下の厚さ、かつ発光ダイオードの発光波長に対して無反射となる厚み以下の厚さを有することが好ましい。その結果、光吸収量の低減と反射防止を図ることができる。なお、無反射となる厚みとは発光波長をλ、光透過性電極の屈折率をｎ、光透過性電極の厚みをｄとすれば、ｎｄ＝（２Ｎ＋１）λ／４（Nは整数）を満たす厚みである。
【００３１】
例えば５７０ｎｍの発光波長を有する発光ダイオードに屈折率１．８５のＩＴＯを光透過性電極として使用する場合、その厚みは７７ｎｍ、２３０ｎｍ又は３８５ｎｍから選択できる。上記の条件を満たす光透過性電極の膜厚は、厚みが増加する方に半無限に存在するが、厚みの増加と共に光吸収量が増えること、成膜に要する時間、つまり製造に要するコスト面から５００ｎｍを厚みの上限とすることが望ましい。
【００３２】
例えばＩＴＯのような光透過性電極の場合、４００ｎｍ程度の厚みでも、波長５７０ｎｍ付近において９５％以上の透過率を確保できる。
【００３３】
上記光取り出し面上には、光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされ、前記光透過性電極より高い導電性の電極又は半導体層を更に備え、該電極又は半導体層が、光透過性電極と電気的に接続されていることが好ましい。電極又は半導体層を設けることで、光取り出し面と光透過性電極の電気的なつながりをより確実にすることができる。
【００３４】
具体的な電極又は半導体層の構成は、例えば、図３（ａ）、図４、図６〜９に示されているような、光透過性電極の先端部にドット状で形成されている構成である。図中、４は電極、５は半導体層を意味する。ここで、電極は、電極パッドから電気的に独立している。更に、図５（ａ）に示すように、半導体層は、光透過性電極と光取り出し面の間及びその周辺領域に形成することも可能である。
【００３５】
電極を設けることで、光取り出し面を構成する層（例えばコンタクト層）のキャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以下としても熱処理等により容易に光取り出し面と光透過性電極との界面のコンタクト抵抗を低下させることが可能である。また、光取り出し面を構成する層を低キャリア濃度層とすることができることから、この層による光の吸収量を低下させることができる。
【００３６】
また、本発明では、電極と光透過性電極が接続されているので、図１（ａ）に示すような電極自体を枝形状に加工した従来の構成よりも、電極による光反射及び光吸収量を低下させることができるので、光取り出し効率を向上させることが可能である。更に、本発明では、半導体層を光取り出し面全面に形成した従来の構成よりも、半導体層による光反射及び光吸収量を低下させることができるので、光取り出し効率を向上させることが可能である。
【００３７】
電極には、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、モリブデン、チタンの金属及びその合金を使用できる。合金としては、ＡｕＺｎ、ＡｕＢｅ、ＡｇＺｎ合金等が挙げられる。光取り出し面の導電型がｎ型である場合には、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ、ＡｇＧｅ合金等を使用することが好ましい。
【００３８】
一方、半導体層には、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＳｉＣ等のあらゆる半導体からなる層を使用できる。また、半導体層は、Ｐ型又はＮ型の導電型を有していてもよい。導電型を与えるドーパントの種類は特に限定されない。
【００３９】
半導体層は、１×１０18〜５０×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度の層であることが好ましい。このキャリア濃度を有することで、光取り出し面を構成する層と半導体層、及び半導体層と光透過性電極間のコンタクト抵抗を低下させることが可能となる。
【００４０】
ここで、電極又は半導体層と光透過性電極は電気的に接続されていれば十分であり、それぞれの形状、大きさ、数量は光取り出し効率を低下させるものでなければ任意に選択できる。また、電極又は半導体層は、図３（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示されているように、光透過性電極の下に形成されていることが好ましい。なお、図３（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、それぞれ図３（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）及び図７（ａ）のＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’、ＩＶ−ＩＶ’及びＶ−Ｖ’断面図である。図中、７は光取り出し面以下の発光ダイオードを構成する積層体を意味する。
【００４１】
ここで、電極又は半導体層は、光取り出し面の０．３〜３５％の面積を有することが好ましく、２〜２５％の面積であることがより好ましい。この範囲の面積であれば、光取り出し効率と電流広がり効率の両方を向上できる。また、電極の厚さは、５０〜４００ｎｍであることが好ましい。半導体層の厚さは、５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００４２】
更に、電極又は半導体層は、図８や図９に示すように、光取り出し面上の光取り出し位置と異なる位置に形成されていることが好ましい。図中、６は光取り出し位置を意味する。図８は、光取り出し位置が、電極下以外で円形に設定され、図９は、電極下以外でリング状に設定された場合を示している。このような光取り出し位置の設定は、発光層に電流狭窄構造を採用することで行うことができる。また、図８及び９に示されているように、電極パッドも光取り出し位置以外の領域に形成されていることが好ましい。
【００４３】
上記構成を有することで、電極、半導体層及び電極パッドに反射・吸収されることなく発光層からの光を効率よく外部に取り出すことが可能となる。また、電極、半導体層及び電極パッドの面積をより大きくとることができ、効率よく電流を注入できる。また、電極パッドと、電極又は半導体層とは、光透過性電極により電気的に接続されているため、光取り出し位置と光透過性電極が同一平面状に形成されていても光が吸収されることはない。
【００４４】
光透過性電極及び電極又は半導体層で覆われていない光取り出し面は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、取り出された光を散乱しうる凹凸形状を有することが好ましい。凹凸形状を有することで、発光層からの光が素子表面に到達した際に表面（結晶-空気或は結晶-樹脂界面）で反射される割合が減少し、外部に光を放出しやすくするという効果を奏する。ここで、凹凸形状は、凹部の底と凸部の頂点の高低差が、２０〜２０００ｎｍであること、隣接する凸部の頂点の幅（周期）が、４０〜４０００ｎｍであることが好ましい。図７（ａ）及び（ｂ）中、１ａは、凹凸形状を有する光取り出し面を意味する。
【００４５】
次に、本発明の発光ダイオードの製造方法を説明する。
まず、発光ダイオードの光取り出し面上に１００℃以下で光透過性層を形成する。光透過性層の形成方法は、スパッタリング法、蒸着法、塗布焼成法、ゾルゲル法等が挙げられる。この内、スパッタリング法又は蒸着法が好ましい。
【００４６】
通常、光透過性電極は、良好な電気伝導度を有する膜とするために、２５０℃以上の高温下でスパッタリング法や蒸着法によって形成される。これは高温で形成すると透明電極材料が結晶質となり、導電率が上がるためである。一方、低温で形成すると、非晶質な電極が形成され電気伝導率は下がる。
【００４７】
例えばＩＴＯ膜は２５０℃で形成した場合、抵抗率として４×１０-4Ω・ｃｍと低抵抗率を示すが、室温で形成した場合、５×１０-3Ω・ｃｍ以上の高抵抗率を示す。また、光の透過率も同様に高温で形成した方が高くなる。
【００４８】
ところが、結晶質な膜は、薬品に対する耐性が向上するため、加工が非常に困難である性質を有している。これに対して、低温で形成した膜は、抵抗率及び透過率は劣るが、薬品に対する耐性が下がり、容易に加工できる。
【００４９】
したがって、本発明では形状加工をほどこすために１００℃以下（例えば、室温付近）で光透過性電極の形成を行う。
【００５０】
次に、該光透過性層を前記光取り出し面の一部を覆うようにパターニングすることで光透過性電極を形成する。パターニングには、例えばフォトリソグラフィー法のような公知の技術が使用できる。
【００５１】
次に、光透過性電極の電気抵抗を低下させるための熱処理を施す。熱処理により、光透過性電極が結晶質に変化し、透過率及び抵抗率共に高温で形成した光透過性電極と同等にすることが可能である。熱処理は、２００〜５００℃の範囲で大気中又は窒素雰囲気中で１０〜３０分程度の条件下で施すことが好ましい。熱処理は、光透過性電極に金属酸化物を使用した場合、その酸化物中の酸素のかい離を防ぐために、大気中又は酸素を含有する雰囲気中で行うほうが望ましい。
【００５２】
光取り出し面上に光透過性電極を形成する前に、光取り出し面上に該光取り出し面の一部を覆うようにパターニングされた電極又は半導体層を形成する工程を含んでいてもよい。電極及び半導体層は、スパッタリング法又は蒸着法により形成できる。パターニングには、例えばフォトリソグラフィー法のような公知の技術が使用できる。次に、上記と同様にして光透過性電極を形成することで、電極又は半導体層を更に備えた発光ダイオードを得ることができる。ここで、光透過性電極形成時に熱処理が施されるが、この熱処理で、光透過性電極の電気抵抗の低下に加えて、光取り出し面と電極又は半導体層間を電気的に低抵抗化することができる。
【００５３】
また、光透過性電極を形成した後、該光透過性電極で覆われていない光取り出し面を取り出された光を散乱しうる凹凸形状に加工する工程を含んでいてもよい。
【００５４】
凹凸形状の形成方法は、硫酸、塩酸、過酸化水素水、アンモニア水、硝酸、リン酸、水酸化ナトリウム水等の薬品によるウェットエッチ、四塩化珪素、塩化水素、ヨウ化水素等のガスによるドライエッチが挙げられる。また、凹凸形状をフォトリソグラフィー法により形成することも可能である。
【００５５】
例えば、光取り出し面が、ＧａＰ又はＧａＩｎＰ等の場合、塩酸を４０℃の温度に加熱して５分間処理することにより、高低差４０ｎｍ程度の凹凸形状を形成できる。また、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等のＧａＡｓ系結晶の場合には、硫酸、過酸化水素及び水の混合溶液（混合比３：１：１）を６０〜８０℃に加熱し、３分程度処理することにより高低差４０ｎｍ程度の凹凸形状を形成できる。
【実施例】
【００５６】
本発明の発光ダイオードを以下の実施例を利用してより具体的に説明する。
実施例１
図１０（Ａ）〜（Ｈ）に、ＡｌＧａＩｎＰからなる４元系発光層を有する発光ダイオードの製造方法の概略工程斜視図を示す。
【００５７】
なお、この製造方法は、上記４元系発光層を有する発光ダイオードに限ったものではなく、発光層が半導体からなる限り、使用することができる。
【００５８】
まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓ基板（ウェハ）上にｎ型ＧａＡｓバッファー層、ＡｌＡｓ／Ａｌ0.61Ｇａ0.39Ａｓを２０ペア積層したｎ光反射層（ＤＢＲ層）、ｎＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、ｐ型Ａｌ0.01Ｇａ0.98Ｉｎ0.01Ｐ電流拡散層を形成したウェハを作製する（図１０（Ａ））。なお、図１０（Ａ）には、それぞれの層の参照番号を示していない。また、図１０（Ａ）中、１１はウェハ表面（以後、素子表面という）を意味する。
【００５９】
ただし、ＡｌＧａＩｎＰ活性層は、（Ａｌ0.37Ｇａ0.30）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層と、（Ａｌ0.50Ｇａ0.50）0.5Ｉｎ0.5からなるバリア層を２０ペア積層した量子井戸構造となっている。
【００６０】
上記層のそれぞれの厚みは、ｎ型ＧａＡｓ基板：２５０μｍ、ｎ型ＧａＡｓバッファー層：１．０μｍ、ｎ型光反射層：層厚２．０μｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層：１．０μｍ、活性層：０．５μｍ、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層：１．０μｍ、ｐ型Ａｌ0.01Ｇａ0.98Ｉｎ0.01Ｐ電流拡散層：３．０μｍである。
【００６１】
ｎ型ドーパントとしてはＳｉ、ｐ型ドーパントとしてはＺｎを用いる。
【００６２】
各層のそれぞれのキャリア濃度は、ｎ型ＧａＡｓ基板：１．０×１０18ｃｍ-3、ｎ型ＧａＡｓバッファー層：５×１０17ｃｍ-3、ｎ光反射層：５×１０17ｃｍ-3、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層：５×１０17ｃｍ-3、ＡｌＧａＩｎＰ活性層：１．０×１０17ｃｍ-3、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層：５×１０17ｃｍ-3、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層：３×１０18ｃｍ-3とする。
【００６３】
以上のＬＥＤ構造の半導体層が積層されたウェハに、以下のように本発明の製造方法を施す。
【００６４】
素子表面１１に上記電流拡散層とコンタクトを取るための厚さ２００ｎｍの電極形成用膜１２を全面に形成する（図１０（Ｂ））。ここでは、電極形成用膜１２としてｐ型半導体と良好なコンタクトが取れるＡｕＺｎ合金膜をスパッタリング法により形成する。
【００６５】
次に、電極極形成用膜１２をフォトリソグラフィー法、ウェットエッチング等によって任意の形状にパターンニングすることで電極１３を得る（図１０（Ｃ））。
【００６６】
続いて、電極１３が形成された素子表面１１にスパッタリング法により厚さ２３０ｎｍのＩＴＯ膜（光透過性電極用膜）１４を形成する（図１０（Ｄ））。ＩＴＯ膜はＳｎＯ2：１０重量％含有の焼結体をターゲットとしてスパッタリング法により形成する。形成時の条件は、ウェハ温度を室温（加熱なし）、Ａｒガスを３０ｓｃｃｍ（真空度０．５Ｐａ）、電力を１００Ｗとする。ＩＴＯ膜１４の抵抗率は３×１０-3Ω・ｃｍである。
【００６７】
更に、電極１３のときと同様に、フォトリソグラフィー法によりＩＴＯ膜をパターンニングすることで光透過性電極１５を得る（図１０（Ｅ））。ここで、光透過性電極１５のパターンとその下層の電極１３が電気的に接続されるような配置とする。ＩＴＯ膜のパターンニングは、感光性レジストでパターンを形成した後、塩酸溶液又はフッ化アンモニウム溶液（バッファードフッ酸：ＢＦＨ）でのウェットエッチングで行う。
【００６８】
続いて、電極１３、光透過性電極１５が形成された素子表面１１に厚さ４００ｎｍの金からなる電極パッド形成用膜１６を蒸着法により形成する（図１０（Ｆ））。
【００６９】
その後、光透過性電極１５を介して電極１３に電流が供給される任意の位置に、フォトリソグラフィー法によって電極パッド形成用膜１６をパターンニングすることで電極パッド１７を得る（図１０（Ｇ））。
【００７０】
次いで、ウェハを３００〜５００℃の大気雰囲気で１０〜３０分程度熱処理する。熱処理後の光透過性電極（ＩＴＯ膜）１５の抵抗率は４×１０-4Ω・ｃｍに低下しており、導電膜として十分な特性を有している。
【００７１】
なお、光透過性電極、電極及び電極パッドは、素子表面の面積のそれぞれ１５％、２．５％及び１５％の面積を有している。
【００７２】
上記の工程後は、一般的に知られている発光ダイオードの製造方法と同様に、ウェハ裏面の電極形成（例えば、ＡｕＧｅ合金の蒸着）、ダイシング又はスクライブによるチップ分割が実施される。
以上により、発光波長５７０ｎｍの黄緑色高輝度発光ダイオードが得られる。
【００７３】
実施例２
この実施例は、実施例１の電極に代えて、半導体層を使用した例である。
【００７４】
まず、実施例１と同様にして、図１０（Ａ）に示すウェハを得る。次に、ＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層上に、ＧａＡｓキャップ層をＭＯＣＶＤ法により成長させる。キャップ層は、厚み：１０ｎｍ、キャリア濃度２．０×１０18ｃｍ-3とする。
【００７５】
次に、電極をＧａＡｓからなる以下の方法で形成しパターニングした半導体層に代えること以外は実施例１の図１０（Ｂ）〜（Ｇ）と同様にして電極パッドまで形成する。
【００７６】
半導体層は、２．０×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度を有している。半導体層は、素子表面に形成された半導体層形成用膜をフォトリソグラフィー法により加工することで得られる。加工は、硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液（混合比３：１：１）を用いて、室温で容易にエッチングできる。
【００７７】
次に、実施例１の図１０（Ｈ）と同様に光透過性電極を熱処理するが、その条件は４００〜５００℃の範囲で１５分とする。この熱処理により、半導体層と光透過性電極との電気的接続をより確実にできる。
以後、実施例１と同様の製造方法により発光ダイオードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】従来の発光ダイオードの概略平面図及び断面図である。
【図２】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図３】本発明の発光ダイオードの概略平面図及び断面図である。
【図４】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図５】本発明の発光ダイオードの概略平面図及び断面図である。
【図６】本発明の発光ダイオードの概略平面図及び断面図である。
【図７】本発明の発光ダイオードの概略平面図及び断面図である。
【図８】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図９】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図１０】実施例１の発光ダイオードの製造方法の概略工程斜視図である。
【図１１】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図１２】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【図１３】本発明の発光ダイオードの概略平面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  光取り出し面
１ａ  凹凸形状を有する光取り出し面
２、１５、２１  光透過性電極
３、１７、２２  電極パッド
４、１３  電極
５  半導体層
６  光取り出し位置
７、２３  発光ダイオードを構成する積層体
１１  素子表面
１２  電極形成用膜
１４  ＩＴＯ膜
１６  電極パッド形成用膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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