(57)【要約】【課題】　透明基板を備えた発光ダイオードを作り出すことによって、発光ダイオードの光線放出を２倍にし、光電子デバイスのパフォーマンスを高めることを提供する。【解決手段】　第一型クラッド層を基板の上に形成し、活性層を第一型透明半導体層の上に形成し、第二型クラッド層を活性層の上に形成し、第二型透明半導体層を第二型クラッド層の上に形成し、発光ダイオードの透明基板として用いる。第二型コンタクト層は第二型透明半導体層の上に形成し、上述の基板を除去する、そして、第一のコンタクト層は上述の第一型クラッド層の基板に接続されている面を形成することを特徴としている。【選択図】図１
2004088110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に第一型クラッド層を形成するステップと、
　前記第一型クラッド層の上に活性層を形成するステップと、
　前記活性層の上に第二型クラッド層を形成するステップと、
　前記第二型クラッド層の上に第二型半透明半導体層を形成し、発光ダイオードの透明基板として用いるステップと、
　前記基板を除去するステップと、
　前記基板に接触していた第一型クラッド層の表面に、第一型コンタクト層を形成するステップとからなることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
前記基板の材料はＡｓＧａ、ＳｉＣ、スピネル或いはサファイアからなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
前記第一型クラッド層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）またはＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記活性層はＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記第二型クラッド層はＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
前記第二型透明半導体層はＧａＰからなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記第二型透明半導体層の厚さは１０〜１５０μｍの間であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記第一型はＮ型で、第二型はＰ型であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項９】
前記第一型はＰ型で、第二型はＮ型であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１０】
前記第二型透明半導体層は液相成長（ＬＰＥ）、気相成長（ＶＰＥ）または有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）のいずれかにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記第二型透明半導体層は、ウェハー・ボンディング（Wafer-bondeing）技術により形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１２】
上述のＧａＡｓ基板の上に第一型クラッド層を形成するステップと、
　前記第一型クラッド層の上に活性層を形成するステップと、
　前記活性層の上に第二型クラッド層を形成するステップと、
　前記第二型クラッド層の上に第二型ＧａＰ層を形成し、発光ダイオードの透明基板として用いるステップと、
　前記第二型ＧａＰ層の上に第二型コンタクト層を形成するステップと、
　前記ＧａＰ層を除去するステップと、
　前記基板に接触していた前記第一型クラッド層の表面に、第一型コンタクト層を形成するステップとからなることを特徴とする透光基板を備える発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】
前記第一型クラッド層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）またはＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１２に記載の透光基板を備える発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
前記活性層はＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１５】
前記第二型クラッド層はＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１６】
前記第二型ＧａＰ層の厚さは１０〜１５０μｍの間であることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
前記第一型はＮ型で、第二型はＰ型であることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１８】
前記第一型はＰ型で、第二型はＮ型であることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１９】
前記第二型透明半導体層は液相成長（ＬＰＥ）、気相成長（ＶＰＥ）または有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）のいずれかにより形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
前記第二型透明半導体層は、ウェハー・ボンディング（Wafer-bondeing）技術により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode: LED）の製造方法に関し、詳細には透明基板を備えた発光ダイオードの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　発光ダイオードは電気を光に変換する半導体デバイスである。それは小型、耐用期間の長さ、低圧駆動、反応の速さ、耐震性などの利点を備えており、各種応用設備の軽量、薄型、小型化という需要に対応可能なことにより、今日の日常生活において不可欠な製品となっている。
【０００３】
　例えば図２は、III−Ｖ族半導体の発光素子の構成を示すものである。図２に示すように、発光素子１はＧａＡｓ基板２を有している。ＧａＩｎＰベースのＮ型クラッド層３がＧａＡｓ基板２の上に形成された後、活性層４がＮ型ＧａＩｎＰ層３の上に形成され、ＧａＩｎＰベースのＰ型クラッド層５が活性層４の上に形成され、さらにＰ型ＧａＰ層６がＰ型ＧａＩｎＰ層５上に形成され、電流拡散層（current spreading layer）となる。
【０００４】
　半導体発光ダイオード１の動作原理は半導体のｐ−ｎ接合の活性層４へ電流を流し入れることにより、発光するというものである。発光ダイオード１の効率を増進するために、結晶性の向上、内部量子効率の増加の他、光取り出し技術（Light extraction technique）の改善などは皆有効である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　一般的に半導体発光ダイオードの反射率は、外部のパッケージング材料の反射率よりも高く、故に活性層から放出されるほとんどの光線は、半導体と外部パッケージング材料（例えばエポキシ樹脂）間の界面で全反射して、活性層、電極、基板などによって吸収される。従って、発光ダイオードの外部光取り出し効率は、内部量子効率よりもかなり低い。現段階の技術からみると、発光ダイオードの外部取り出し効率は３０％ほどしかない。
【０００６】
　図２に挙げられる例からみると、可視光を吸収するＧａＡｓを用いて、発光ダイオードの基板を作る時、結晶成長プロセスにおいて発光ダイオードの吸収損失が非常に大きくなってしまい、同様に外部取り出し効率も影響を受け減少する。
【０００７】
　基板の光線吸収を減少させるために、透明基板を備えた発光ダイオードの研究がなされている。例えば、透明基板のウェハー・ボンディング（wafer-bondeing）技術を利用するものが挙げられる。この具体的なステップは、発光ダイオードのエピタキシャル結晶性長の後、ＧａＡｓ基板を除去し、その後高温下において高圧を加えた環境でＧａＰ層をボンディングする。これによって光取り出し効率は約２倍となる。
【０００８】
　上述の方法は、透明基板を備えた発光ダイオードの適切な製造方法であるが、しかしながら透明基板のウェハー・ボンディングのステップは高温高圧を要するため、製造過程の複雑性を増加させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　上記の点から本発明の主な目的は、透明基板を備えた発光ダイオードの製造方法を提起することにより、透明基板のウェハー・ボンディングのステップを必要とせずに、透明基板を備えた発光ダイオードを製造することで、発光ダイオードの光線放出を２倍にし、光電子デバイスのパフォーマンスを高めることを提供することにある。
【００１０】
　上述の目的を達成するために、本発明の透明基板を備えた発光ダイオードの製造方法は、ＧａＡｓ基板に第一型クラッド層を形成し、上述の第一型クラッド層に活性層を形成し、上述の活性層に第二型クラッド層を形成し、発光ダイオードの透明基板として用いるために上述の第二クラッド層に第二ＧａＰ層を形成し、第二型ＧａＰ層に第一型コンタクト層を形成し、上述のＧａＡｓ基板を除去し、上述のＧａＡｓ基板に接触していた上述の第一型クラッド層の表面に第一型コンタクト層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
　本発明の透明基板を備えた発光ダイオードの製造方法によって、発光ダイオードの光線放出が約２倍に増進し、光電子デバイスの性能が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　本発明の目的、特徴及び長所がいっそう理解されるよう、以下に実施例を例示し、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
　図１には本発明の透明電極を備えた第二発光ダイオードの製作プロセスの流れを示されている。
【００１４】
　図１（ａ）によれば、ＧａＡｓ基板２０が提供される。この基板の材料はスピネル、ＳｉＣ（有機ケイ素化合物）或いはサファイアなどから選択される。
【００１５】
　そして、Ｎ型エピタキシャル層３０は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）または有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）などの半導体製作工程によりＧａＡｓ基板２０の上に形成される。Ｎ型エピタキシャル層３０の材料は、ケイ素（Ｓｉ）またはテルル（Ｔｅ）、ドープドＮ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）またはＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰから選択される。
【００１６】
　次に、ダブルヘテロ構造（ＤＨ）或いは量子井戸構造（ＱＷ）の活性層４０をＮ型エピタキシャル層３０上に形成する。活性層４０の材質は、例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）が挙げられる。
【００１７】
　そして、Ｐ型エピタキシャル層５０を、例えばＭＢＥまたはＭＯＣＶＤにより活性層４０の上に形成する。Ｐ型エピタキシャル層５０の材料は、例えば、亜鉛（Ｚｎ）またはマグネシウム（Ｍｇ）ドープドＰ型ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）から選択される。
【００１８】
　そして、Ｐ型エピタキシャル層６０は、液相成長（ＬＰＥ）、気相成長（ＶＰＥ）または有機金属成長（ＭＯＶＰＥ）によりＰ型エピタキシャル層５０の上に形成する。Ｐ型エピタキシャル層６０は、ウェハー・ボンディング技術により、高温下で高圧を加え、Ｐ型エピタキシャル層６０をＰ型エピタキシャル層５０にボンディングすることもできる。より好ましくは、ボンディングステップに進む前に、Ｐ型エピタキシャル層６０は、拡散（In Diffusion）によって前処理をし、そしてボンディング温度・圧力を２００〜２０００ｐｓｉ、３００〜１２００℃の間に設定する。
【００１９】
　Ｐ型エピタキシャル層６０は、例えばＺｎまたはＭｇ、ドープドＰ型ＧａｘＩｎ１−ｘＰ（０≦ｘ≦１）から選択され、より好ましくはＧａＰで、厚さが１０〜１５０μｍの間のものがさらに好ましい。慣例的には、このＰ型エピタキシャル層６０は厚さが１〜３５０μｍの間で電流拡散層（current spreading layer）の働きをする。この発明において、Ｐ型エピタキシャル層６０は発光ダイオードの透明基板の働きをする。従って、発光ダイオードのシーリング工程（sealing process）で用いるシルバーペーストによる汚れを避けるために厚さは通常の発光ダイオードよりも厚くなければならない。そして、Ｐ型オーミックコンタクト層７０は、Ｐ型エピタキシャル層６０の上に形成される。
【００２０】
　図１（ｂ）に示す構造は、上述の図１（ａ）の発光ダイオードと逆のプロセスよりなっている。この発光ダイオードは透明電極Ｐ型のエピタキシャル層６０ベースの透明基板構造になる。基板２０はＮ型エピタキシャル層３０の表面を露出するように、化学エッチング、或いはレーザーによって除去される。そして、Ｎ型オーミックコンタクト層８０は、Ｎ型エピタキシャル層３０の表面に形成される。
【００２１】
　上述の実施例の方法によると、透明基板を備えた発光ダイオードが製作できる。透明基板が備わることにより、活性層から放出された光線は、不透明基板によって吸収されることなく取り出すことができる。それによって従来の不透明基板を備えた発光ダイオードの約２倍にまで発光効率を増進し、光電子デバイスの性能を高めることができる。
【００２２】
　図１（ｃ）は、実施例の発光ダイオードの構造を示している。これは、透明Ｐ型エピタキシャル層６０を基板として形成している。これは、厚さ７０μｍのＧａＰ層である。Ｐ型エピタキシャル層５０は、上述のＰ型エピタキシャル層６０の表面上に形成され、その材料は、ＺｎまたはＭｇ、ドープドＰ型ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）から選択される。
【００２３】
　活性層４０はＰ型エピタキシャル層５０の上に形成され、その材料は例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰ（０≦ｘ≦１）が挙げられる。Ｎ型エピタキシャル層３０は活性層４０の表面に形成され、その材料はＳｉまたはＴｅ、ドープドＮ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）またはＡｌｘＧａ１−ｘＩｎＰから選択される。
【００２４】
　Ｎ型オーミックコンタクト層８０はＮ型エピタキシャル層３０の表面に形成され、またＰ型オーミックコンタクト層７０は、透明Ｐ型エピタキシャル層６０の下方に形成される。
【００２５】
　上述のＮ型エピタキシャル層３０とＮ型オーミックコンタクト層８０はＰ型とすることも可能である。同様に、Ｐ型エピタキシャル層５０、Ｐ型エピタキシャル層６０、Ｐ型オーミックコンタクト層７０もまたＮ型とすることが可能である。
【００２６】
　以上、本発明の好適な実施例を開示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りは、当業者で有れば行い得る少々の変更や修正を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明実施例中の透明基板を備えた発光ダイオードの製作過程を示す図で
【図２】III−Ｖ族の半導体材料製作の発光ダイオードの構造をあらわしている。ある。
【符号の説明】
【００２８】
１　発光ダイオード
２　ＧａＡｓ基板
３　Ｎ型ＧａＩｎＰ層
４　活性層
５　Ｐ型ＧａＩｎＰ層
６　Ｐ型ＧａＰ層
２０　基板
３０　Ｎ型エピタキシャル層
４０　活性層
５０　Ｐ型エピタキシャル層
６０　Ｐ型エピタキシャル層
７０　Ｐ型オーミックコンタクト層
８０　Ｎ型オーミックコンタクト層
【図１】
2004088110.tif 000003
【図２】
2004088110.tif 000004