(57)【要約】【課題】化合物半導体発光素子の発光出力を容易に向上させる手段を提供する。【解決手段】発光層２の両側をクラッド層３，４で挟んだ二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子１であって，発光層２とクラッド層３，４の積層方向から見た状態において，発光層２の面積がクラッド層３，４の面積よりも小さくなっている。この化合物半導体発光素子１は，ダイシング後，発光層２の周縁部を選択的にエッチングすることによって製造される。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層の両側をクラッド層で挟んだ二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子であって，
前記発光層とクラッド層の積層方向から見た状態において，前記発光層の面積が前記クラッド層の面積よりも小さいことを特徴とする，化合物半導体発光素子。
【請求項２】
前記発光層とクラッド層は，何れもＡｌ，Ｇａ及びＡｓからなる混晶であり，前記発光層は，前記クラッド層よりもＡｌ組成比率が低いことを特徴とする，請求項１に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項３】
発光層の両側をクラッド層で挟んだ二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子を製造する方法であって，
ダイシング後，発光層の周縁部をエッチングすることを特徴とする，化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記発光層を選択的にエッチングするエッチャントを用いることを特徴とする，請求項３に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，表示素子，センサー光源等に用いられる化合物半導体発光素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード，半導体レーザ等の化合物半導体発光素子が，オプトエレクトロニクスの分野において広く利用されている。従来より，光を発する発光層（活性層）の両側を，屈折率の低いクラッド層で挟んだ二重ヘテロ構造（ＤＨ構造）の化合物半導体発光素子が知られている。
【０００３】
図５は，一般的な二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子（ＬＥＤ）１０の説明図である。この化合物半導体発光素子１０は，Ｐ型発光層１１の上下に，Ｎ型クラッド層１２とＰ型クラッド層１３を積層した構成である。この化合物半導体発光素子１０において，上面の電極１５と，下面の電極（図示せず）を介して電流を流すと，Ｎ型クラッド層１２とＰ型発光層１１の界面（ＰＮ界面）近傍で発光現象がおきる。そして，発生した光は，Ｎ型クラッド層１２とＰ型クラッド層１３を通って外部へ取り出される。
【０００４】
このような化合物半導体発光素子は，成膜工程と加工工程を経て製造される。成膜工程では，ＬＰＥ（液相エピタキシャル成長）法，ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法等のエピタキシャル成長技術により，単結晶基板上に化合物半導体の膜を積層していく。そして加工工程において，エピタキシャル成長ウェハの厚み調整や電極形成を施した後，所望のチップサイズに加工することで化合物半導体素子が得られる。
【０００５】
化合物半導体素子から外部に実際に取り出される光量（外部発光効率）は，ＰＮ界面での内部発光効率と，発光した光の外部取り出し効率に影響される。内部発光効率は，主としてエピタキシャル成長層に依存する。外部取出し効率は，エピタキシャル成長層の他に，光を通すＮ型クラッド層やＰ型クラッド層の形状などといった化合物半導体発光素子の構造にも影響される。
【０００６】
化合物半導体発光素子の発光出力は，高いものが望まれることが多いが，エピタキシャル膜構造や組成といったエピタキシャル成膜条件は，材料のもつ基本的な性質や素子利用の際の制約などから容易に変更できない場合がある。また，エピタキシャル膜の構造決定は，長い検討期間を要するのが通常である。そこで従来，特開平６−１５１９５９号では，化合物半導体発光素子の側面に微細な凹凸を形成し，発光した光を内部反射によって結晶に吸収させずに，外部へより多く射出させる方法を開示している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１５１９５９号公報（例えば請求項１，図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，特開平６−１５１９５９号の方法では，加工歪みのない平坦な表面に加工処理する工程と，その側面に微細な凹凸を形成する工程といった２つの異なる工程が必要となり，加工が複雑となる。
【０００９】
本発明の目的は，化合物半導体発光素子の発光出力を容易に向上させる手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，本発明にあっては，発光層の両側をクラッド層で挟んだ二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子であって，前記発光層とクラッド層の積層方向から見た状態において，前記発光層の面積が前記クラッド層の面積よりも小さいことを特徴としている。この場合，例えば前記発光層とクラッド層は，何れもＡｌ，Ｇａ及びＡｓからなる混晶であり，前記発光層は，前記クラッド層よりもＡｌ組成比率が低い。
【００１１】
また，本発明にあっては，発光層の両側をクラッド層で挟んだ二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子を製造する方法であって，ダイシング後，発光層の周縁部をエッチングすることを特徴としている。この場合，前記発光層を選択的にエッチングするエッチャントを用いることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，図面を参照にして説明する。図１，２は，化合物半導体発光素子の一例であるＡｌＧａＡｓ発光素子１を，その製造過程に従って示した側面図である。図１はエッチング前の状態を示し，図２は，エッチングされた状態の本発明の実施の形態にかかるＡｌＧａＡｓ発光素子１を示している。図３は，本発明の実施の形態にかかるＡｌＧａＡｓ発光素子１の平面図である。
【００１３】
先ず，ＡｌＧａＡｓをエピタキシャル成長させたウェハからＧａＡｓ基板を除去し，電極等の加工を施した後，所望のチップサイズへダイシングし，エッチング前のＡｌＧａＡｓ発光素子１を得る。このエッチング前のＡｌＧａＡｓ発光素子１は，Ｐ型発光層２を，Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４によって上下から挟んだ二重ヘテロ構造を有している。このエッチング前のＡｌＧａＡｓ発光素子１の上面（Ｎ型クラッド層３の上面）には電極５が形成されている。Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４は，光の透過率を上げるために，Ｐ型発光層２と比較してＡｌ組成比率が高くなっている。Ｐ型発光層２，Ｎ型クラッド層３，Ｐ型クラッド層４の組成比率をＡｌＸＧａ１−ＸＡｓと表せば，Ｐ型発光層２では，例えばＸ＝０．３５であり，Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４では，例えばＸ＝０．６５である。また，各層のドーパントとして，例えばＰ型発光層２とＰ型クラッド層４にはＺｎがドープされ，Ｎ型クラッド層３にはＴｅがドープされている。
【００１４】
このエッチング前のＡｌＧａＡｓ発光素子１を，例えばＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ等のエッチャントを用いてエッチングする。すると，Ｐ型発光層２のＡｌ組成比率が，Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４のＡｌ組成比率よりも低いために，Ｐ型発光層２はエッチングが進むが，Ａｌ組成比率の高いＮ型クラッド層３とＰ型クラッド層４は，表面にＡｌ２Ｏ３の保護膜が形成され，エッチングがほとんど進行しない。これにより，Ｐ型発光層２が周縁部から選択的にエッチングされることとなる。
【００１５】
こうして，図２に示す如き，Ｐ型発光層２の周縁部が除去されたＡｌＧａＡｓ発光素子１を得ることができる。このＡｌＧａＡｓ発光素子１は，Ｐ型発光層２の周縁部が除去されたことにより，図３に示されるように，Ｐ型発光層２とＮ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の積層方向から見た状態では，Ｐ型発光層２の面積が，Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の面積よりも小さくなっている。
【００１６】
なお，Ｐ型発光層２のエッチング量（Ｐ型発光層２の周縁部の除去量）は，エッチャント濃度やエッチング時間を調整することにより，容易に変更でき，Ｐ型発光層２とＮ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の積層方向から見た状態でのＰ型発光層２とＮ型クラッド層３及びＰ型クラッド層４の面積比率は，容易に所望のものとすることができる。
【００１７】
このようにＰ型発光層２を選択的にエッチングする場合，Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の表面に形成されるＡｌ２Ｏ３膜は，厚くなると剥がれ落ちてしまう場合がある。そして，剥がれ落ちたＡｌ２Ｏ３がＰ型発光層２の周り（Ｎ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の間に形成される隙間）に溜まると，エッチャントが充分にＰ型発光層２の周囲にまで浸透しなくなり，エッチングの進行が妨げられる心配を生じる。そこで，Ｎ型クラッド層３やＰ型クラッド層４から剥がれ落ちたＡｌ２Ｏ３膜を除去するために，ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ等のエッチャントによるエッチングを，ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ等のエッチャントを用いたエッチングと交互に繰り返して行うと良い。
【００１８】
こうして製造されたＡｌＧａＡｓ発光素子１にあっては，Ｐ型発光層２の周縁部を除去したことにより，Ｐ型発光層２に対するＮ型クラッド層３とＰ型クラッド層４の面積比率が高くなり，外部発光効率が向上する。
【００１９】
以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば，ＡｌＧａＡｓ発光素子以外の他の化合物半導体発光素子について，本発明を適用しても良い。
【００２０】
【実施例】
（実施例）
ダイシング及び基板除去された二重ヘテロ構造のＡｌＧａＡｓ発光素子を準備した。発光層と各クラッド層の組成比率は，実施の形態で説明した場合と同じであり，ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓとすれば，Ｐ型発光層ではＸ＝０．３５，Ｎ型クラッド層とＰ型クラッド層ではＸ＝０．６５である。ダイシング後のＡｌＧａＡｓ発光素子の大きさは，２８０μｍ角，厚み１７０μｍであり，上面電極は直径１４０μｍとなるように加工した。このＡｌＧａＡｓ発光素子を整列させて貼り付けたダイシングテープをエキスパンドし，各ＡｌＧａＡｓ発光素子間の隙間を広げ，３０℃のＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：２：１００のエッチャントを用いた４分間のエッチングと，ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝３：１００のエッチャントを用いた２分間のエッチングを交互に行った。ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯによるエッチングとＨＣｌ：Ｈ２Ｏによるエッチングを，交互に３回ずつ行った場合，交互に２回ずつ行った場合，交互に１回ずつ行った場合についてそれぞれ検討した。
【００２１】
エッチング終了後のＡｌＧａＡｓ発光素子を壁開し，発光層のエッチング深さを調べたところ，ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯによるエッチングとＨＣｌ：Ｈ２Ｏによるエッチングを交互に３回ずつ行った場合のエッチング深さは約１５μｍ，２回ずつ行った場合のエッチング深さは約１０μｍ，１回ずつ行った場合のエッチング深さは約５μｍであった。
【００２２】
ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯによるエッチングとＨＣｌ：Ｈ２Ｏによるエッチングを交互に３回ずつ行った場合についていえば，発光層は２５０μｍ角となった。なお，この場合のエッチグ後の各寸法を，図２，３中に適宜記載した。この図２，３に示す例では，発光層と各クラッド層の積層方向から見た発光層の面積は，２５０×２５０＝６２，５００μｍ２，クラッド層の表面積は，上面＋側面＋エッチングによる増分＝（２８０×２８０−７０×７０π）＋（２８０×１７０×４）＋（２８０×２８０−２５０×２５０）×２＝２８５，２０７μｍ２となり，面積比率：クラッド層表面積／発光層面積＝４．５６となった。なお，同様にして，ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯによるエッチングとＨＣｌ：Ｈ２Ｏによるエッチングを交互に２回ずつ行った場合，１回ずつ行った場合についても，面積比率をそれぞれ求めた。
【００２３】
（比較例）
実施例１における発光層のエッチングを省略し，発光層の周縁部が除去されていないＡｌＧａＡｓ発光素子を得た。
【００２４】
実施例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力を，比較例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力と比較した。図４は，エッチングを施していない比較例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力を１とした場合の，各実施例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力変化率（各実施例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力／比較例のＡｌＧａＡｓ発光素子の光出力）を，各実施例の面積比率（クラッド層表面積／発光層面積）との関係において示したグラフである。ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２ＯによるエッチングとＨＣｌ：Ｈ２Ｏによるエッチングを交互に３回ずつ行った実施例では，比較例に比べて１．４倍の光出力が得られた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば，発光層の面積を小さくし，クラッド層（光透過層）の表面積比率を上げることにより，光出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチング前のＡｌＧａＡｓ発光素子の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるＡｌＧａＡｓ発光素子の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態かかるＡｌＧａＡｓ発光素子の平面図である。
【図４】本発明の実施例と比較例の光出力を比較したグラフである。
【図５】一般的な二重ヘテロ構造の化合物半導体発光素子の説明図である。
【符号の説明】
１　　ＡｌＧａＡｓ発光素子
２　　Ｐ型発光層
３　　Ｎ型クラッド層
４　　Ｐ型クラッド層
５　　電極
【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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