(57)【要約】【課題】高信頼性、高発光効率の化合物半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】発光素子天面の周縁エッジ部に丸みを持たせることによりステップカバレージ性を向上させ、保護膜のエッチング及び素子表面の露出を防止する。これにより、化合物半導体を材料とするＬＥＤにおいて高温、高湿度下の状況で通電した場合の当該発光素子の時間経過における発光出力の低下を防ぐとともに発光効率の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体を材料とする半導体発光素子の製造方法であって、半導体発光素子の天面周縁のエッジ部に丸みを形成した後、天面から側面にかけてＳｉＯ2からなる保護膜を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記保護膜は、ＣＶＤ法により形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物半導体を材料とする発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）、特にアルミニウム（Ａｌ）を含む化合物半導体を材料とするＬＥＤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、小型で信頼性が高く、表示システムだけでなく測距システム、光通信伝送システム等様々な用途に幅広く応用されている。
【０００３】
このＬＥＤにはエピタキシャル成長表面を主発光面として形成された面発光型ＬＥＤと、半導体レーザ等と同様に、へき開した端面を主発光面とする端面放射型ＬＥＤに大別される。
【０００４】
面発光型ＬＥＤは、表示用高輝度、高出力ＬＥＤとして広く用いられており、最近は、車のハイマウントストップランプや屋外表示用パネル等、屋外で使用される用途も多くなってきた。
【０００５】
当該用途には、発光波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの橙色〜赤色の波長が主に使用されており、この波長を実現するためにはＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ等のＡｌを含む混晶化合物半導体が使用されている。
【０００６】
現在ハイマウントストップランプや屋外表示用パネルに使用されている高輝度赤色ＬＥＤは、ＧａＡｌＡｓを材料としたＬＥＤであり、橙色ＬＥＤはＩｎＧａＡｌＰを材料としたＬＥＤが主流である。また、その他の材料を用いたＬＥＤにおいても、素子表面の窓層等に上記Ａｌを含む混晶化合物半導体が用いられているものがある。
【０００７】
図４に従来の橙色ＩｎＧａＡｌＰ ＬＥＤを示す。
【０００８】
図４のＬＥＤはｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ａｌ0.1Ｇａ0.4Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５、Ａｌ混晶比がｘ＝０．７のＺｎドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ窓層６を順次形成したダブルヘテロ構造である。
【０００９】
また、天面側にｐ側電極７、裏面側にｎ側電極８があり、メサ構造により素子を分割し、天面及びメサ部をＳｉＯ2膜９で被覆している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この様なＬＥＤでは窓層６のＡｌ混晶比がｘ＝０．７と高く、水分（酸素）により酸化され易い。この結果、湿度の高い空気中で通電試験を行うとｐ型窓層６表面に酸化物が生成され、活性層中で発光した光が当該部分に吸収され発光出力が低下する問題があった。また、この酸化物が時間とともに成長し、当該応力により素子を破壊してしまう問題もあった。
【００１１】
この問題を解決するために従来のＬＥＤでは天面及びメサ部にＳｉＯ2膜９を形成して表面を保護していた。しかしながらＳｉＯ2膜では素子の天面とメサ部とのエッジ部でのステップカバレージが不完全であったり、もしくは次工程のボンディングパッドの窓あけ工程でレジストのステップカバレージが不完全なため、露出したＳｉＯ2膜がエッチングされ、エッジ部１０で窓層６が露出してしまい、この部分に酸化物が生成され上記同様のチップ破壊が続発し問題となっていた。
【００１２】
本発明はこの課題を解決するもので、例えばＡｌを含むＧａＡｌＡｓ層が露出することを防ぎ、信頼性の高いＬＥＤを提供するとともに、発光効率を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、化合物半導体を材料とする半導体発光素子の製造方法であって、半導体発光素子の天面周縁のエッジ部に丸みを形成した後、天面から側面にかけてＳｉＯ2からなる保護膜を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体発光素子の天面周縁のエッジ部が丸みを有していることによりエッジ部でのステップカバレージ性を向上させ、保護膜のエッチング及び素子天面の露出を防止することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば化合物半導体を材料とするＬＥＤにおいて高温、高湿度下の状況で通電した場合の当該発光素子の時間経過における発光出力の低下を防ぐとともに発光効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ窓層を有する場合を説明したが、ＡｌＧａＩｎＰ等のようにＡｌを含む混晶化合物半導体を窓層とした素子にも同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、化合物半導体を材料とする半導体発光素子の製造方法であって、半導体発光素子の天面周縁のエッジ部に丸みを形成した後、天面から側面にかけてＳｉＯ2からなる保護膜を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法であり、エッジ部でのステップカバレージ性が向上し、Ａｌ混晶比の高い窓層の露出により生じる上記酸化物の生成を防止でき、信頼性が向上するとともに、エッジ部からの光取り出し効率が向上し、輝度の向上が図れるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記保護膜は、ＣＶＤ法により形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態に係る面発光型ＬＥＤの要部断面図である。基本的構造は従来と同じであるが素子天面周縁のエッジ部の形状及び当該部分での表面保護膜が異なる。この構造の製造方法を順を追って説明する。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ａｌ0.1Ｇａ0.4Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５、Ａｌ混晶比ｘ＝０．７のＺｎドープｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ窓層６を順次形成し、天面側にｐ側電極７、裏面側にｎ側電極８を形成する。フォトリソ工程により素子周辺部に５０μｍ幅のストリートを形成し、この部分をドライエッチングしメサを形成する。引き続き（硫酸：過酸化水素水：水）：水＝（１：１：１００）：１でエッチングを行い、発光素子の天面とメサ部とのエッジ部に丸みを形成させる。このエッチング液は横方向のエッチング、いわゆるサイドエッチングが大きいことを利用して丸みを有するエッチングを可能としているものであり、素子サイズにもよるがメサ深さが１０μｍを超える場合は一般的にドライエッチングとの併用が好ましい。しかしメサ深さが１０μｍ以下と薄い場合は、硫酸：過酸化水素水：水のみで素子エッジ部に丸みを有するメサエッチングが可能である。
【００２０】
この後、ＳｉＯ2膜９をＣＶＤ法により成長し、フォトリソ工程の後、ｐ側電極中央部にφ１００μｍのワイヤーボンディングパッドを形成する為に、ＳｉＯ2膜９の窓あけエッチングを行う。
【００２１】
この後、ダイシングにて各々のチップに分離する。
【００２２】
このチップを通常の組立工程により樹脂封止した後、温度８５℃、湿度８５％の雰囲気中で直流電流５ｍＡの通電試験を行った。その結果を従来のＬＥＤの結果とあわせて図２に示す。
【００２３】
従来の構造では、上記同様の組立後、上記同様の試験において通電ｔ時間後の発光出力Ｐ（ｔ）の通電０時間の発光出力Ｐ（０）に対する比Ｐ（ｔ）／Ｐ（０）が急激に低下するのに対し、本発明を使用したチップを通常の組立工程により樹脂封止したものは、１０００時間を越えてもＰ（ｔ）／Ｐ（０）は若干の低下しかみられない。
【００２４】
また、図３は従来構造との輝度比較を示したものであるが、従来品に比べ輝度が約１０％高くなっていることがわかる。
【００２５】
このように素子の素子天面の周縁エッジ部に丸みを有することにより、エッジ部でのステップカバレージが向上し、高温、高湿での信頼性が著しく改善されるとともに、輝度の向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
エッジ部でのステップカバレージが向上し、高温、高湿での信頼性が著しく改善されるとともに、輝度の向上が図れるので、化合物半導体を材料とする発光ダイオードに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＡｌＧａＩｎＰ ＬＥＤの要部断面図
【図２】本発明と従来構造での高温、高湿度下における発光出力経時変化を示す図
【図３】本発明と従来構造での輝度の比較を示す図
【図４】従来のＡｌＧａＩｎＰ ＬＥＤの要部断面図
【符号の説明】
【００２８】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４  ＡｌＧａＩｎＰ活性層
５  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６  窓層
７  ｐ側電極
８  ｎ側電極
９  ＳｉＯ2保護膜
１０  エッジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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