(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合面と平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより切り出されたチップである発光ダイオードにおいて、
上記正の電極は、ｐ型半導体層の表面に形成されたｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とで構成され、
上記負の電極は、ｎ型半導体層の表面に形成されたｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とで構成されると共に、
上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であり、
上記チップの側面部表面が、酸性の溶液でエッチ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】
ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、
上記半導体ウエハーは、ｎ型半導体ウエハーであって、
上記ｎ型半導体ウエハーにｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順に形成する工程と、
上記ｐ型半導体層の表面に、ｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とを形成する工程と、
上記ｎ型半導体ウエハーの表面に、ｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とを形成する工程と、
上記ｎ型半導体ウエハーを複数の発光ダイオードのチップに分割するダイシングを行う工程と、
上記ダイシングにより切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングする工程とを有すると共に、
上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された基板からダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、
絶縁性基板上にｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順に形成する工程と、
上記ｐ型半導体層の表面に、ｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とを形成する工程と、
上記ｎ型半導体層の表面に、ｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とを形成する工程と、
上記ｎ型半導体ウエハーを複数の発光ダイオードのチップに分割するダイシングを行う工程と、
上記ダイシングにより切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングする工程とを有すると共に、
上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、
上記正の電極または上記負の電極の少なくとも上記正の電極は、下地となる半導体層の表面の一部を覆う部分電極であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
請求項４に記載の発光ダイオードにおいて、
上記部分電極の外縁は円弧状または放物線状であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１と請求項４と請求項５のうちのいずれか１つに記載の発光ダイオードを製造するときの発光ダイオードの電極の製造方法であって、
ｎ型半導体層の表面にｎ側金合金層を形成する工程と、
上記ｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行って、上記ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とする工程と、
ｐ側半導体層の表面にｐ側金合金層を形成する工程と、
上記ｐ側金合金層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、上記ｐ側積層を形成する工程と、
上記ｐ側金合金層と上記ｐ側積層の一部をフォトリソグラフィー法により除去する工程と、
上記ｎ側オーミックコンタクト金属層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、上記ｎ側積層を形成する工程と、
上記ｐ側電極金属層および上記ｎ側電極金属層を形成した後、上記ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とするアロイ処理のときよりも低い温度でかつ３００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行って、上記ｐ側金合金層を上記ｐ側オーミックコンタクト金属層とすると共に、上記ｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層とし、上記ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層とする工程とを有することを特徴とする発光ダイオードの電極の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の発光ダイオードの電極の製造方法であって、
上記ｎ型半導体層の表面に上記ｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行う前に、上記ｎ側金合金層の一部をフォトリソグラフィー法により除去する工程とを有することを特徴とする発光ダイオードの電極の製造方法。
【請求項８】
ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、
上記半導体ウエハーにｐ型半導体層およびｎ型半導体層を形成し、
上記ｐ型半導体層の表面にｐ側オーミックコンタクト金属層、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層を形成し、
上記ｎ型半導体層の表面にｎ側オーミックコンタクト金属層、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層を形成し、
上記半導体ウエハーをダイシングして個々の発光ダイオードとなし、
ダイシング用の刃によって切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングすると共に、
上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード(以下、「ＬＥＤ(light emitting diode)」と呼称する)のｐｎ接合面が電気配線基板の配線面に対して垂直になるような状態で電気配線基板へ接続して用いられる横置き型のＬＥＤおよびその製造方法並びにＬＥＤの電気配線基板への接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤは、暗いところでも鮮明に見える自発光型の表示素子または表示素子のバック照明として大量に用いられている。特に、携帯電話機の文字表示部や番号ボタン、カメラのファインダー等の狭い場所に用いられる小型,薄型の表示素子およびそのバック照明素子として、ＬＥＤは最も有望と考えられる。
【０００３】
ＬＥＤチップそのものは、１辺が３００μｍ以下と小さいものである。そのＬＥＤの特徴を生かすため、金属ワイヤによる接続が不要なＬＥＤであって、電気配線基板の配線面に対してｐｎ接合面を垂直にして接続する横置き型のＬＥＤが特開昭５７−４９２８４号公報に開示されている。
【０００４】
図９は従来のＬＥＤを横置き型で電気配線基板に搭載した状態を表す斜視図である。図９に示すように、４０１はｎ型半導体層、４０２はｐ型半導体層、４０３は負の電極、４０４は正の電極である。４０１ないし４０４が従来のＬＥＤ４００を構成している。上記ＬＥＤ４００を電気配線基板４０８に接続するとき、電気的に絶縁性を有する接着剤４１０でＬＥＤ４００を電気配線基板４０８上に仮固定してから、負の電極４０３と電気配線基板４０８の配線部４０９ａをロー材としてのハンダ(半田)４０５で接続する一方、正の電極４０４と電気配線基板４０８の配線部４０９ｂをロー材としてのハンダ４０６で接続している。また、接着剤４１０は絶縁体であり、接着剤４１０によりｐｎ接合面４２０を覆うようにしておけば、ハンダ付けのときにＬＥＤ４００がショートして破壊するのを防ぐ効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ＬＥＤ４００は、直径５０ｍｍ程度の円形(または一辺が数１０ｍｍ程度の矩形)の半導体ウエハー(図示せず)上にｎ型半導体層４０１とｐ型半導体層４０２を積層し、その半導体ウエハーを３００μｍ角程度の大きさにダイシングして作成される。
【０００６】
そのため、上記ＬＥＤ４００を横置き型で用いると、光の取り出し面がダイシングの刃が接触するＬＥＤ４００の側面４０７となる。上記ＬＥＤ４００のｎ型半導体層４０１,ｐ型半導体層４０２は屈折率が高いため、ｐｎ接合面４２０で発生する光のうち、光の取り出し面である側面４０７ａ,４０７ｂ,４０７ｃに対してほぼ垂直に入射する光以外は内側に反射されて外部に出てこない。
【０００７】
このことを図１０を参照しながら説明する。図１０に示すように、ｐｎ接合面４２０のうち側面４０７から離れた部分で発生した光Ａは、ｐｎ接合面４２０に対してΦ以上傾いた方向に放射されると、正の電極４０４に入射して、散乱,吸収等により消滅してしまう。例えば、ｐｎ接合面４２０の大きさＤを３００μｍとし、放射光に対して透明なｐ型半導体層４０２の厚さｔを２μｍにすると、正の電極４０４に入射しないで側面４０７から出てこられるのは、ｐｎ接合面４２０に対してわずか０．４゜以下の角度で放射される光だけである。
【０００８】
逆に、ｐｎ接合面４２０に対してθ＝１０゜傾いていても、正の電極４０４に入射しない光は、側面４０７からほぼｄ＝１０μｍ以内の距離にあるｐｎ接合面４２０で発生した光である。ｐｎ接合面４２０に対して１０゜傾いて放射された光は、側面４０７で屈折して外部に放射されたときは、接合面に対してほぼ３５゜傾くことになり、ＬＥＤ４００の放射角にほぼ等しい。すなわち、効率よく外部に取り出されるのは、側面４０７からせいぜいｄ＝１０μｍ程度の深さで発生した光までであることが分かる。
【０００９】
一方、ＬＥＤ４００の側面４０７の近傍のｐｎ接合４２０の発光効率は、ダイシング時の機械的損傷のために低くなっている。このため、従来のＬＥＤを横置き型で用いると、見かけ上、発光効率が低くなる。このため、機械的に損傷した側面４０７近傍を、半導体を溶解する酸性の液に漬けてエッチングしてやれば良いが、後述するような理由で、負の電極４０３,正の電極４０４も溶解するという問題があった。
【００１０】
また、ＬＥＤを横置き型で用いる場合は、正の電極,負の電極とも電気配線基板の配線部に銀ペーストまたはハンダで接続される。特に高温になる可能性の有る場所で用いられるＬＥＤの場合にはハンダで接続する方が望ましい。
【００１１】
ハンダで接続する場合、正の電極４０４,負の電極４０３には、ハンダとなじみが良く、酸に侵されない金属、例えば金(Ａu)を用いることが望ましい。しかし、正の電極４０４,負の電極４０３をＡuのみで構成すると、すべてハンダの中に溶け込んでしまい、ハンダ付けがうまくいかないことも良く知られている。このため、ハンダとなじみの良いニッケル(Ｎi)を用い、Ｎiの酸化を防止するためにＡuで表面を覆うことが良く行われている。しかし、Ｎiは酸によって侵されるので、ダイシングで小さい個々のＬＥＤに分割した後、酸性の液に浸けて側面をエッチングする時、側面に露出したＮiが酸で溶解して、その上のＡuとともに剥離してしまうという問題があった。
【００１２】
また、図９に示したように、配線部４０９ａ,４０９ｂとＬＥＤチップ４００の正の電極４０４,負の電極４０３をハンダ４０６,４０５で接続するとき、ＬＥＤ４００のｎ型半導体層４０１とｐ型半導体層４０２がショートして破壊するのを防ぐため、絶縁体である接着剤４１０でｐｎ接合面４２０を覆うようにしている。しかし、接着剤４１０が少ないと、ｐｎ接合面４２０の側面４０７に露出している部分を完全に覆うことができず、ＬＥＤ４００の破壊や短絡が頻繁に生じる。またＬＥＤ４００のｐｎ接合面４２０は、通常、負の電極４０３または正の電極４０４表面から数μｍないし数１０μｍ程度のところにあるので、確実に覆うように接着剤４１０を多くすると、配線部４０９ａまたは配線部４０９ｂに接着剤４１０が付着してロー材が付かなくなる。このため、接着剤４１０の量を制御してｐｎ接合面を保護することが困難であるという問題がある。
【００１３】
そこで、この発明の目的は、製造時のエッチングによる電極の溶解,はく離を防止できると共に、横置き型でも発光効率の高いＬＥＤおよびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
また、この発明のもう１つの目的は、電気配線基板の配線部とＬＥＤの電極とを接続するロー材からｐｎ接合面を容易に保護できるＬＥＤの電気配線基板への搭載方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１のＬＥＤは、ｐｎ接合面と平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより切り出されたチップである発光ダイオードにおいて、上記正の電極は、ｐ型半導体層の表面に形成されたｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とで構成され、上記負の電極は、ｎ型半導体層の表面に形成されたｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とで構成されると共に、上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であり、上記チップの側面部表面が、酸性の溶液でエッチングされていることを特徴としている。
【００１６】
上記請求項１のＬＥＤによれば、酸により溶解するＮiをＡu(またはＡu合金)と合金化することによりｐ型,ｎ側電極金属層を安定化させ、ダイシングにより切り出されたＬＥＤを酸性の溶液によりエッチング可能とし、ＬＥＤ側面に大量に発生する機械的欠陥を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを実現できる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けない電極金属層を形成できる。なお、ニッケルの層厚が５０ｎｍ未満では、金がハンダに溶解してしまう一方、ニッケルの層厚が３０００ｎｍを越えると、金とニッケルとの合金化が困難になって、電極金属層が酸化しやすくなる。一方、金の層厚が３０ｎｍ未満では、金が相対的にニッケルより少なくなって、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難になる一方、金の層厚が１０００ｎｍを越えると、金が多すぎて、電極金属層がハンダに溶解しやすくなる。同様に、金に対するニッケルの体積比が１未満では、ニッケルの量が少な過ぎて、電極金属層がハンダに溶解してしまうため、ハンダ付けが困難となる一方、金に対するニッケルの体積比が３を越えると、ニッケルの量が多すぎて、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難となる。
【００１７】
また、請求項２のＬＥＤは、ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、上記半導体ウエハーは、ｎ型半導体ウエハーであって、上記ｎ型半導体ウエハーにｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順に形成する工程と、上記ｐ型半導体層の表面に、ｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とを形成する工程と、上記ｎ型半導体ウエハーの表面に、ｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とを形成する工程と、上記ｎ型半導体ウエハーを複数の発光ダイオードのチップに分割するダイシングを行う工程と、上記ダイシングにより切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングする工程とを有すると共に、上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴としている。
【００１８】
上記請求項２のＬＥＤによれば、酸により溶解するニッケルを金(または金合金)と合金化することにより、電極金属層を酸に対して安定化させて、側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けない電極金属層を形成できる。なお、ニッケルの層厚が５０ｎｍ未満では、金がハンダに溶解してしまう一方、ニッケルの層厚が３０００ｎｍを越えると、金とニッケルとの合金化が困難になって、電極金属層が酸化しやすくなる。一方、金の層厚が３０ｎｍ未満では、金が相対的にニッケルより少なくなって、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難になる一方、金の層厚が１０００ｎｍを越えると、金が多すぎて、電極金属層がハンダに溶解しやすくなる。同様に、金に対するニッケルの体積比が１未満では、ニッケルの量が少な過ぎて、電極金属層がハンダに溶解してしまうため、ハンダ付けが困難となる一方、金に対するニッケルの体積比が３を越えると、ニッケルの量が多すぎて、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難となる。
【００１９】
また、請求項３のＬＥＤは、ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された基板からダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、絶縁性基板上にｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順に形成する工程と、上記ｐ型半導体層の表面に、ｐ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層とを形成する工程と、上記ｎ型半導体層の表面に、ｎ側オーミックコンタクト金属層と、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層とを形成する工程と、上記ｎ型半導体ウエハーを複数の発光ダイオードのチップに分割するダイシングを行う工程と、上記ダイシングにより切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングする工程とを有すると共に、上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴としている。
【００２０】
上記請求項３のＬＥＤによれば、酸により溶解するニッケルを金(または金合金)と合金化することにより、電極金属層を酸に対して安定化させて、側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けない電極金属層を形成できる。なお、ニッケルの層厚が５０ｎｍ未満では、金がハンダに溶解してしまう一方、ニッケルの層厚が３０００ｎｍを越えると、金とニッケルとの合金化が困難になって、電極金属層が酸化しやすくなる。一方、金の層厚が３０ｎｍ未満では、金が相対的にニッケルより少なくなって、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難になる一方、金の層厚が１０００ｎｍを越えると、金が多すぎて、電極金属層がハンダに溶解しやすくなる。同様に、金に対するニッケルの体積比が１未満では、ニッケルの量が少な過ぎて、電極金属層がハンダに溶解してしまうため、ハンダ付けが困難となる一方、金に対するニッケルの体積比が３を越えると、ニッケルの量が多すぎて、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難となる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
また、請求項４のＬＥＤは、請求項１の発光ダイオードにおいて、上記正の電極または上記負の電極の少なくとも上記正の電極は、下地となる半導体層の表面の一部を覆う部分電極であることを特徴としている。
【００２６】
上記請求項４のＬＥＤによれば、ｐ型電極層またはｎ型電極層の少なくともｐ型電極層がエッチングされて部分電極となっているため、エッチングにより除去された部分は半導体層の結晶表面が露出した状態となり、ｐｎ接合面から発光した光が、この半導体層の結晶表面からも射出し、発光効率が高くなる。
【００２７】
また、請求項５のＬＥＤは、請求項４の発光ダイオードにおいて、上記部分電極の外縁は円弧状または放物線状であることを特徴としている。
【００２８】
上記請求項５のＬＥＤによれば、上記部分電極の外縁を円弧状または放物線状とすることによって、溶けたハンダが部分電極に付着するときの形状でその部分電極と電気配線基板の配線部とを接続するので、面積の小さい部分電極としても接続性を悪くすることなく、発光効率を向上できる。
【００２９】
また、請求項６のＬＥＤの電極の製造方法は、請求項１と請求項４と請求項５のうちのいずれか１つの発光ダイオードを製造するときの発光ダイオードの電極の製造方法であって、ｎ型半導体層の表面にｎ側金合金層を形成する工程と、上記ｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行って、上記ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とする工程と、ｐ側半導体層の表面にｐ側金合金層を形成する工程と、上記ｐ側金合金層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、上記ｐ側積層を形成する工程と、上記ｐ側金合金層と上記ｐ側積層の一部をフォトリソグラフィー法により除去する工程と、上記ｎ側オーミックコンタクト金属層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、上記ｎ側積層を形成する工程と、上記ｐ側電極金属層および上記ｎ側電極金属層を形成した後、上記ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とするアロイ処理のときよりも低い温度でかつ３００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行って、上記ｐ側金合金層を上記ｐ側オーミックコンタクト金属層とすると共に、上記ｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層とし、上記ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層とする工程とを有することを特徴としている。
【００３０】
上記請求項６のＬＥＤの電極の製造方法によれば、上記ｎ型半導体層の表面にＡu合金等からなるｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上のアロイ処理によりｎ型半導体層とｎ側金合金層とのオーミックコンタクトをとり、ｎ側オーミックコンタクト金属層を形成する。このとき、上記ｐ型半導体層の表面は、まだ露出した状態である。次に、上記ｐ側半導体層の表面にＡu合金等からなるｐ側金合金層を形成する。そして、上記ｐ側金合金層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、ｐ側積層を形成する。上記ｐ側金合金層とｐ側電極金属層の一部をフォトリソグラフィー法により除去する。また、上記ｎ側オーミックコンタクト金属層の表面に、ニッケルおよび金を蒸着,スパッタまたはメッキにより積層して、上記ｎ側積層を形成する。上記ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とするアロイ処理のときよりも低い温度でかつ３００℃以上の温度で５分間以上２回目のアロイ処理を行う。このアロイ処理によりｐ側半導体層とｐ側金合金層とのオーミックコンタクトをとり、ｐ側オーミックコンタクト金属層を形成する。また、合わせてｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層とし、ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層とし、所定の酸性溶液でのエッチングに対して溶解しない正の電極,負の電極となる。また、上記正の電極の一部が削除されて部分電極となるので、発光効率をさらに向上できる。
【００３１】
また、請求項７のＬＥＤの電極の製造方法は、請求項６の発光ダイオードの電極の製造方法であって、上記ｎ型半導体層の表面に上記ｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行う前に、上記ｎ側金合金層の一部をフォトリソグラフィー法により除去する工程とを有することを特徴としている。
【００３２】
上記請求項７のＬＥＤの電極の製造方法によれば、上記ｎ側オーミックコンタクト金属層とｎ側電極金属層からなる上記負の電極の一部が削除されて部分電極となるので、発光効率をさらに向上できる。
【００３３】
また、請求項８のＬＥＤの製造方法は、ｐｎ接合面に平行な正の電極,負の電極が形成された半導体ウエハーからダイシングにより発光ダイオードのチップを切り出す発光ダイオードの製造方法であって、上記半導体ウエハーにｐ型半導体層およびｎ型半導体層を形成し、上記ｐ型半導体層の表面にｐ側オーミックコンタクト金属層、金およびニッケルを含む合金からなるｐ側電極金属層を形成し、上記ｎ型半導体層の表面にｎ側オーミックコンタクト金属層、金およびニッケルを含む合金からなるｎ側電極金属層を形成し、上記半導体ウエハーをダイシングして個々の発光ダイオードとなし、ダイシング用の刃によって切削された上記発光ダイオードのチップの側面部表面を、酸性の溶液でエッチングすると共に、上記ｐ側電極金属層または上記ｎ側電極金属層の少なくとも一方は、積層されたニッケルの層と金の層とを合金化したものであって、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍであって、かつ、金に対するニッケルの体積比が１〜３であることを特徴としている。
【００３４】
上記請求項８のＬＥＤの製造方法によれば、酸により溶解するニッケルを金(または金合金)と合金化することにより、電極金属層を酸に対して安定化させて、側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けない電極金属層を形成できる。なお、ニッケルの層厚が５０ｎｍ未満では、金がハンダに溶解してしまう一方、ニッケルの層厚が３０００ｎｍを越えると、金とニッケルとの合金化が困難になって、電極金属層が酸化しやすくなる。一方、金の層厚が３０ｎｍ未満では、金が相対的にニッケルより少なくなって、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難になる一方、金の層厚が１０００ｎｍを越えると、金が多すぎて、電極金属層がハンダに溶解しやすくなる。同様に、金に対するニッケルの体積比が１未満では、ニッケルの量が少な過ぎて、電極金属層がハンダに溶解してしまうため、ハンダ付けが困難となる一方、金に対するニッケルの体積比が３を越えると、ニッケルの量が多すぎて、電極金属層が酸化しやすくなり、ハンダ付けが困難となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のＬＥＤおよびその製造方法並びにＬＥＤの電気配線基板への搭載方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３６】
(第１実施形態)
図１は本発明の第１実施形態のＬＥＤ１００の構造を示したものである。ｎ型ＧaＰ基板１１の上にｎ型ＧaＰ層１２,ｐ型ＧaＰ層２を順に積層した通常のシングルヘテロ構造ＬＥＤである。すなわち、従来の図９に示すＬＥＤにおけるｎ型半導体層４０１は、ｎ型ＧaＰ基板１１とｎ型ＧaＰ層１２に対応し、図９に示すｐ型半導体層４０２は、ｐ型ＧaＰ層２に対応する。
【００３７】
ｎ型ＧaＰ基板１１表面には、Ａu,Ｓiを含む合金からなるｎ側オーミックコンタクト金属層３１およびＡu,Ｎi,Ｚnを含む合金からなるｎ側電極金属層３２を有し、ｐ型ＧaＰ層２表面には、Ａu,Ｂe(ベリリウム)を含む合金からなるｐ側オーミックコンタクト金属層４１およびＡu,Ｎi,Ｚnを含む合金からなるｐ側電極金属層４２を有する。上記ｎ側オーミックコンタクト金属層３１は、合金化処理により下地の半導体層(ｎ型ＧaＰ基板１１)と合金化層を一部共有しているので、その合金界面を破線で示す一方、ｐ側オーミックコンタクト金属層４１は、合金化処理により下地の半導体層(ｐ型ＧaＰ層２)と合金化層を一部共有しているので、その合金界面を破線で示している。
【００３８】
また、上記ｎ側電極金属層３２,ｐ側電極金属層４２は夫々、Ａuおよび亜鉛(Ｚn)の合金(以下「Ａu／Ｚn」と記載する)層とＮi層を積層した後、合金化処理を行ってＡu,ＺnおよびＮiを合金化している。このとき、Ａu／ＺnとＮiはほぼ同体積を積層した。Ｎiが多すぎると、酸化しやすく、ハンダ(半田)付けが困難となりやすい。また、Ａu／Ｚnが多すぎると、Ｎiがオーミックコンタクト金属層を覆いきれないため、ハンダ付けが困難となる。ｎ側電極金属層３２,ｐ側電極金属層４２を形成する一方の層に、ＡuではなくＡuとＺnの合金を用いているのは、Ａuの硬度を大きくして取り扱いを容易にするためであり、このときのＺnは、数重量％程度であり、ロー材との接続特性には特に問題は無い。同様の目的にはＡuと錫(Ｓn)の合金なども用いられる。
【００３９】
次に、ＬＥＤ１００の作成方法を説明する。
まず、略３０ｍｍ×５０ｍｍの主面が(１１１)面であるｎ型ＧaＰ基板１１に通常の液相エピタキシャル成長法でｎ型ＧaＰ層１２,ｐ型ＧaＰ層２の各結晶層を順に成長させる。結晶成長後、真空蒸着機(図示せず)によりｎ型ＧaＰ基板１１上にＡu／Ｓi合金を蒸着して、ｎ側オーミックコンタクト金属層３１となるｎ側金合金層を形成する。ｎ側オーミックコンタクト金属層３１となるｎ側金合金層としては、Ａu／Ｇｅ／Ｎi合金やＡu／Ｓn合金も良く用いられる。
【００４０】
次に、スパッタ法によりＡu／Ｓi合金を蒸着してから窒素(Ｎ2)雰囲気中で５百数十℃に昇温し、下地のｎ型半導体(ｎ型ＧaＰ基板１１)との合金化処理を行い、ｎ側オーミックコンタクト金属層３１を形成する。次に、再度、真空蒸着機(図示せず)に入れて、クラッド層であるｐ型ＧaＰ層２上にＡu／Ｂe合金を蒸着して、ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層を形成する。ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層としてはＡu／Ｚn合金も良く用いられる。
【００４１】
次に、上記ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層に続けて、ＮiとＡu／Ｚnを蒸着して、ｐ側電極金属層４２となるｐ側積層を形成する。その後、ｎ型半導体層１側にもＮiとＡu／Ｚnを蒸着して、ｎ側電極金属層３２となるｎ側積層を形成する。
【００４２】
次に、上記正の電極４(ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層,ｐ側電極金属層４２となるｐ側積層)を通常のホトリソグラフィー法で一部除去しておく。ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層を除去した部分では、正の電極による光の吸収が無いのは当然であるが、後述する合金化処理のときに発生する合金界面もできないため、ｐ型半導体層(ｐ型ＧaＰ層２)の表面は鏡面のままである。このため、側面７から離れたｐｎ接合面２０で発生した光も、ｐ型半導体層(ｐ型ＧaＰ層２)の表面で略完全に反射するので、側面７から光を取り出すことができ、発光効率を一層高くすることができる。例えば、正の電極４(ｐ側オーミックコンタクト金属層４１となるｐ側金合金層,ｐ側電極金属層４２となるｐ側積層)の形状を、融けたハンダが電極に付着するときの形状であって、図５(A)に示すように、半導体層６１の表面の一部に形成された外縁が円弧状の部分電極６２か、または、図５(B)に示すように、半導体層６３の表面の一部に形成された外縁が放物線状の部分電極６４とする。そうすることにより、電気配線基板との接続性を悪くすること無く、発光効率を略４０％向上することができた。
【００４３】
再度、ｎ側オーミックコンククト層３１を合金化したときより略１００℃低い温度で、Ｎ2雰囲気中で合金化処理を行ない、ｐ側金合金層と下地の半導体層(ｎ型ＧaＰ基板１１)を合金化して、ｐ側オーミックコンタクト金属層４１を形成すると共に、ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層３２とし、ｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層４２として、ＬＥＤウエハーが完成する。
【００４４】
図２は上記ＬＥＤウエハーをダイシングする様子を示している。図２は横断面のみを示しているが、実際には縦,横に賽の目状にダイシングする。ｎ型半導体層１、ｐ型半導体層(ｐ型ＧaＰ層２)、負の電極３、正の電極４からなるＬＥＤウエハーは粘着シート４０に貼付け、上からダイシング用の刃３０を粘着シート４０の途中まで入れて、ＬＥＤウエハーをダイシングする。このときのダイシング用の刃３０は、側面に研磨剤を付けてあり、刃３０を回転させながらＬＥＤウエハーを切断するので、ＬＥＤ側面７は、切削により機械的な欠陥が大量に発生する。
【００４５】
次に、ダイシングされた個々のＬＥＤ１００を搬送用の粘着テープ(図示せず)に張付け、燐酸と過酸化水素を混合した酸性のエッチング液に浸け、ＬＥＤ側面７の表面近傍の機械的な欠陥を含む半導体層を除去する。
【００４６】
以上の工程により図１の第１実施形態のＬＥＤ１００が作成される。
【００４７】
以下、この第１実施形態のＬＥＤ１００の電気配線基板８への搭載方法を図３を参照しながら説明する。
【００４８】
図３に示すように、電気配線基板８には、あらかじめ導体である配線部９を形成しておくと共に、通常のホトリソグラフィー法を用いて、電気配線基板８のＬＥＤ１００を搭載する部分にホトレジスト層８１を形成する。ＬＥＤ１００をエポキシ系等の接着剤１０でホトレジスト層８１に仮止めした後、ＬＥＤ１００の負の電極３と配線部９ｂをハンダ等のロー材５で接続する一方、ＬＥＤ１００の正の電極４と配線部９ａをハンダ等のロー材６で接続する。上記ホトレジスト層８１を配線部９ａ,９ｂの上までかかるようにしているので、ＬＥＤ１００と配線部９ａ,９ｂはホトレジスト層８１で分離され、ＬＥＤ１００のｐｎ接合面２０が配線部９ａ,９ｂと接触してＬＥＤ１００が破壊したり、短絡する心配が無い。良く知られているように、ホトリソグラフィー法を用いると、ホトレジストは形状を精度良く制御できるので、ｐｎ接合面２０がＬＥＤ１００の正の電極４から数μｍしか離れていなくても、確実に保護することができる。
【００４９】
本発明のＬＥＤ１００を通電して発光させたところ、発光効率は通常のＬＥＤと殆ど変わらず、高効率の薄型ＬＥＤを実現できた。
【００５０】
(第２実施形態)
図４は本発明の第２実施形態のＬＥＤを横置きした状態を示した斜視図である。
【００５１】
図４において、５１はサファイア基板、５２はｎ型ＧaＮクラッド層、５３はＩnＧaＮ発光層、５４はｐ型ＧaＮクラッド層である。ｎ型ＧaＮクラッド層５２には、サファイア基板５１との格子不整合を緩和するバッファー層も含んでいる。また、ｐｎ接合面は、ＩnＧaＮ発光層５３内部に存在する。この第２実施形態のＬＥＤチップ２００は、基板５１が例えばサファイア等の絶縁性を有する場合を示している。このため、正の電極,負の電極は、ＩnＧaＮ発光層５３内部に存在するｐｎ接合面に対して、同じ側にある。
【００５２】
正の電極は、パラジウム(Ｐd)のｐ側オーミックコンタクト金属層５５とＡu／Ｎi合金のｐ側電極金属層５６からなる。一方、負の電極は、ｐ型ＧaＮクラッド層５４,ＩnＧaＮ発光層５３を除去して露出させたｎ型ＧaＮ層５２の上に、チタン(Ｔi)のｎ側オーミックコンタクト金属層５７とＡu／Ｎi合金のｎ側電極金属層５８からなる。
【００５３】
この第２実施形態のＬＥＤチップ２００では、ｐ側オーミックコンタクト金属層５５と下地の半導体層(ｐ型ＧaＮクラッド層５４)およびｎ側オーミックコンタクト金属層５７と下地の半導体層(ｎ型ＧaＮクラッド層５２)とは殆ど合金化させることができない。その結果、ｐ側オーミックコンタクト金属層５５と下地の半導体層(ｐ型ＧaＮクラッド層５４)との界面およびｎ側オーミックコンタクト金属層５７と下地の半導体層(ｎ型ＧaＮクラッド層５２)との界面で光は反射するので、全面にオーミックコンタクト金属層を形成しても、発光効率を高く保つことができる。また、ｐ型ＧaＮクラッド層５４は、抵抗が高くかつ電流が広がりにくいので、ｐ側オーミックコンタクト金属層５５は、ｐ型ＧaＮクラッド層５４全体を覆う方が望ましい。一方、ハンダ付けのときに正の電極,負の電極が短絡しないように、ｐ側電極金属層５６,ｎ側電極金属層５８は間隔が広くなるようにした。
【００５４】
この第２実施形態のＬＥＤチップ２００においてもウエハーからダイシングによりＬＥＤチップを切り出し、その後、酸性のエッチング液に浸けてから電気配線基板(図示せず)に搭載した。その結果、横置き型ＬＥＤとしても通常のＬＥＤと同程度の発光効率が得られた。
【００５５】
(第３実施形態)
図６は、本発明の第３実施形態のＬＥＤ３００の構造を示したものである。このＬＥＤ３００は、ｎ型ＧaＰ基板３１１の上にｎ型ＧaＰ層３１２,ｐ型ＧaＰ層３０２を順に積層した通常のシングルヘテロ構造ＬＥＤである。すなわち、従来の図９に示すＬＥＤにおけるｎ型半導体層４０１は、ｎ型ＧaＰ基板３１１とｎ型ＧaＰ層３１２に対応し、図９に示すｐ型半導体層４０２は、ｐ型ＧaＰ層３０２に対応する。
【００５６】
上記ｎ型ＧaＰ基板３１１の表面には、Ａuを含む合金からなるｎ側オーミックコンタクト金属層３３１およびＡu,Ｎiを含む合金からなるｎ側電極金属層３３２を有し、ｐ型ＧaＰ層３０２表面には、ｐ側オーミックコンタクト金属層３４１とＡuを含む合金からなるｐ側電極金属層３４２を有する。上記ｎ側オーミックコンタクト金属層３３１は、合金化処理により下地の半導体層(ｎ型ＧaＰ基板３１１)と合金化層を一部共有しているので、その合金界面を破線で示している。一方、上記ｐ側オーミックコンタクト金属層３４１は、合金化処理により下地の半導体層(ｐ型ＧaＰ層３０２)と合金化層を一部共有しているので、その合金界面を破線で示している。
【００５７】
また、上記ｎ側電極金属層３３２,ｐ側電極金属層３４２は夫々、Ａu合金層、Ｎi層、そしてＡu合金層を積層した後、合金化処理を行って、ＮiとＡu合金層をさらに合金化している。このとき、Ａu合金とＮiはほぼ同体積を積層した。Ｎiが多すぎると酸化しやすく、ハンダ付けが困難となりやすい。また、Ｎi量が少ないと電極がハンダに溶解してしまうため、ハンダ付けが困難となる。
【００５８】
次に、ＬＥＤ３００の作成方法を説明する。
【００５９】
まず、直径約５０ｍｍのｎ型ＧaＰ基板３１１に通常の液相エピタキシャル成長法でｎ型ＧaＰ層３１２,ｐ型ＧaＰ層３０２の各結晶層を成長する。結晶成長後、真空蒸着機等(図示せず)によりｎ型ＧaＰ基板３１１上にＡu合金を材料としてｎ側オーミックコンタクト金属層３３１となるｎ側金合金層を形成する。このｎ側オーミックコンタクト金属層３３１となるｎ側金合金層の厚みは、１００〜５００ｎｍ程度とする。このＡu合金材料としては、Ａu＋Ｚn合金、Ａu＋Ｓi合金が良く用いられる。
【００６０】
次に、上記ｎ側オーミックコンタクト金属層３３１となるｎ側金合金層をスパッタ法により蒸着してから窒素(Ｎ2)雰囲気中で４００℃以上に昇温し、５分間以上、下地のｎ型半導体層(ｐ型ＧaＰ層３０２)との合金化処理を行い、ｎ側オーミックコンタクト金属層３１を形成する。次に、再度真空蒸着機等(図示せず)に入れて、クラッド層であるｐ型ＧaＰ層３０２上にＡu合金層を材料としてｐ側オーミックコンタクト金属層３４１となるｐ側金合金層を形成する。このｐ側オーミックコンタクト金属層３４１となるｐ側金合金層の厚みは、１００〜５００ｎｍ程度とする。このＡu合金材料としては、Ａu＋Ｚn合金、Ａu＋Ｂe合金が良く用いられる。
【００６１】
次に、上記ｐ側オーミックコンタクト金属層３４１となるｐ側金合金層に続けて、真空蒸着機等により、ｐ側電極金属層３４２となるｐ側積層としてＮiとＡu合金を順に蒸着した後、ｎ型半導体層１にもｎ側電極金属層３３２となるｎ側積層としてＮiとＡuを順に蒸着する。ここで、Ｎiの厚みは５０ｎｍ〜３０００ｎｍであり、Ｎi上のＡu合金については、Ｎiの酸化を防止する目的で形成するものであり、Ａuでも差し支えない。また、スパッタによりＮi,Ａuを形成する場合、Ｎi＋Ａuのターゲットを用いて形成しても差し支えない。
【００６２】
次に、正の電極３０４(ｐ型オーミックコンタクト金属層３４１となるｐ側金合金層,ｐ側電極金属層３４２となるｐ側積層)を通常のフォトリソグラフィー法で一部除去しておく。ｐ側オーミックコンタクト金属層３４１を除去した部分では、正の電極による光の吸収が無いのは当然であるが、後述する合金化処理のときに発生する合金界面もできないため、ｐ型半導体層(ｐ型ＧaＮ層３０２)の表面は鏡面のままである。このため、側面３０７から離れたｐｎ接合面３２０で発生した光もｐ型半導体層(ｐ型ＧaＮ層３０２)の表面でほぼ完全に反射するので、側面３０７から光を取り出すことができ、発光効率を一層高くすることができる。例えば、正の電極(ｐ側オーミックコンタクト金属層３４１となるｐ側金合金層,ｐ側電極金属層３４２となるｐ側積層)の外縁の形状を円弧状または放物線状とすることにより(図５(A),(B)に示す)、電気配線基板との接続性を悪くすることなく、発光効率をほぼ４０％向上することができた。ここで、電極の外縁の形状を円弧状または放物線状にする理由は、溶けたハンダがｐ側電極金属層３４２に付着するときの形状とするためである。再度、ｎ側オーミックコンタクト金属層３３１を合金化したときよりも低い、３００℃以上の温度でＮ2雰囲気中で５分間以上、合金化処理を行い、ｐ側金合金層と下地の半導体層(ｎ型ＧaＮ基板３１１)とを合金化して、ｐ型オーミックコンタクト金属層３４１を形成すると共に、ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層３３２とし、ｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層３４２として、ＬＥＤウエハーが完成する。
【００６３】
図７は上記ＬＥＤウエハーをダイシングする様子を示している。図７は横断面のみを示しているが、実際には縦,横に賽の目状にダイシングする。ｎ型半導体層３０１、ｐ型半導体層３０２、負の電極３０３、正の電極３０４からなるＬＥＤウエハーを粘着シート３４０に貼付け、上からダイシング用の刃３３０を粘着シート３４０の途中まで入れて、ＬＥＤウエハーをダイシングする。このときのダイシング用の刃３３０は側面に研磨剤を付けてあり、刃３３０を回転させながらＬＥＤウエハーを切断するので、ＬＥＤ側面３０７は、切削により機械的な欠陥が大量に発生する。
【００６４】
次に、ダイシングされた個々のＬＥＤ３００を搬送用の粘着テープ(図示せず)に張付け、燐酸と過酸化水素を混合した酸性のエッチング液に浸け、ＬＥＤ側面３０７の表面近傍の機械的な欠陥を含む半導体層を除去する。
【００６５】
以上の工程によりこの第３実施形態の図６に示すＬＥＤ３００が作成される。
【００６６】
この第３実施形態のＬＥＤ３００の電気配線基板３０８への搭載方法を図８を参照しながら説明する。
【００６７】
図８に示すように、電気配線基板３０８には、あらかじめ導体である配線部３０９を形成しておく。通常のホトリソグラフィー法を用いて、電気配線基板３０８のＬＥＤ３００を搭載する部分にホトレジスト層３８１を形成する。ＬＥＤ３００をエポキシ系等の接着剤３１０で仮止めした後、ＬＥＤ３００の負の電極３０３と配線部３０９ｂをハンダ等のロー材３０５で接続する一方、ＬＥＤ３００の正の電極３０４と配線部３０９ａをハンダ等のロー材３０６で接続する。
ホトレジスト層３０８１を配線部３０９ａ,３０９ｂの上までかかるようにしているので、ＬＥＤ３００と配線部３０９ａ,３０９ｂはホトレジスト層３８１で分離され、ＬＥＤ３００のｐｎ接合面３２０が配線部３０９ａ,３０９ｂと接触してＬＥＤ３００が破壊したり、短絡する心配が無い。良く知られているようにホトリソグラフィー法を用いると、ホトレジストは形状を精度良く制御できるので、ｐｎ接合面３２０がＬＥＤ３００の正の電極３０４から数μｍしか離れていなくても、確実に保護することができる。
【００６８】
本発明のＬＥＤ３００を通電して発光させたところ、発光効率は通常のＬＥＤと殆ど変わらず、高効率の薄型ＬＥＤを実現できた。
【００６９】
以上の説明は、ＧaＰ系およびＧaＮ系の半導体発光素子について行ったが、本発明はこれらに限定されるものではなく、ＧaＡlＡs系,ＩnＧaＡlＰ／ＧaＡs系,ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系等のIII−Ｖ族化合物半導体発光素子や、II−VI族化合物半導体発光素子等の本発明の趣旨を満足するＬＥＤであれば、どのような材料系のＬＥＤにも適用できることは言うまでもない。
【００７０】
また、上記第１〜第３実施形態では、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で、金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であって、かつ、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けないｐ側,ｎ側電極金属層を形成することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１のＬＥＤによれば、ｐｎ接合面と平行な正の電極,負の電極が形成されてなる横置き型のＬＥＤにおいて、ダイシングにより切り出されたＬＥＤを酸性の溶液で処理可能とし、上記ＬＥＤの側面部表面に大量に発生する機械的欠陥を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを実現できる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けないｐ側,ｎ側電極金属層を形成することができる。
【００７２】
また、請求項２のＬＥＤの製造方法によれば、ダイシングにより切り出されたＬＥＤの側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けないｐ側,ｎ側電極金属層を形成することができる。
【００７３】
また、請求項３のＬＥＤの製造方法によれば、ダイシングにより切り出されたＬＥＤの側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けないｐ側,ｎ側電極金属層を形成することができる。
【００７４】
【００７５】
【００７６】
また、請求項４のＬＥＤによれば、請求項１のＬＥＤにおいて、ｐ型電極層またはｎ型電極層の少なくともｐ型電極層がエッチングされて部分電極となっているため、エッチングにより除去された部分は半導体層の結晶表面が露出した状態となり、ｐｎ接合面から発光した光が、この半導体層の結晶表面からも射出し、発光効率が高くなる。
【００７７】
また、請求項５のＬＥＤによれば、請求項４の発光ダイオードにおいて、上記部分電極の外縁を円弧状または放物線状とすることによって、溶けたハンダが部分電極に付着するときの形状でその部分電極と電気配線基板の配線部とを接続するので、面積の小さい部分電極としても接続性を悪くすることなく、発光効率を向上できる。
【００７８】
また、請求項６のＬＥＤの電極の製造方法によれば、請求項１と請求項４と請求項５のうちのいずれか１つの発光ダイオードを製造するときの発光ダイオードの電極の製造方法であって、ｎ側金合金層をｎ側オーミックコンタクト金属層とするアロイ処理のときよりも低い温度でかつ３００℃以上の温度で５分間以上２回目のアロイ処理によりｐ側半導体層とｐ側金合金層とのオーミックコンタクトをとり、ｐ側オーミックコンタクト金属層を形成すると共に、ｐ側積層を合金化してｐ側電極金属層とし、ｎ側積層を合金化してｎ側電極金属層とすることによって、所定の酸性溶液でのエッチングに対して溶解しない正の電極,負の電極にできると共に、上記正の電極の一部が削除されて部分電極となるので、発光効率をさらに向上できる。
【００７９】
また、請求項７のＬＥＤの電極の製造方法によれば、請求項６の発光ダイオードの電極の製造方法であって、上記ｎ型半導体層の表面に上記ｎ側金合金層を形成した後、４００℃以上の温度で５分間以上アロイ処理を行う前に、上記ｎ側金合金層の一部をフォトリソグラフィー法により除去することによって、ｎ側オーミックコンタクト金属層とｎ側電極金属層からなる負の電極の一部が削除されて部分電極となるので、発光効率をさらに向上できる。
【００８０】
また、請求項８のＬＥＤの電極の製造方法によれば、ダイシングにより切り出されたＬＥＤの側面部表面を酸性の溶液でエッチングすることによって、ダイシングにより機械的損傷を受けたＬＥＤ側面近傍のｐｎ接合を除去して、発光効率の高い横置き型ＬＥＤを製造することができる。また、ニッケルの層厚が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内でかつ金の層厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内において、金に対するニッケルの体積比を１〜３とすることによって、酸性の溶液に対してエッチングされず、かつ、ハンダとの接続のときにハンダに溶けないｐ側,ｎ側電極金属層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の第１実施形態のＬＥＤの横断面図である。
【図２】  図２は上記ＬＥＤをＬＥＤウエハーからダイシングで切り出しているところを表す横断面図である。
【図３】  図３は上記ＬＥＤを電気配線基板に搭載した状態を表す横断面図である。
【図４】  図４は本発明の第２実施形態のＬＥＤを横置きした状態を表す斜視図である。
【図５】  図５はＬＥＤの部分電極を示す側面図である。
【図６】  図６は本発明の第３実施形態のＬＥＤの横断面図である。
【図７】  図７は上記ＬＥＤをＬＥＤウエハーからダイシングで切り出しているところを表す横断面図である。
【図８】  図８は上記ＬＥＤを電気配線基板に搭載した状態を表す横断面図である。
【図９】  図９は従来の横置き型ＬＥＤを電気配線基板に搭載した状態を表す斜視図である。
【図１０】  図１０は上記ＬＥＤにおいてｐｎ接合面で発生した光がＬＥＤ側面から外部へ出る様子を示した図である。
【符号の説明】
１,３０１…ｎ型半導体層、
２,３０２…ｐ型半導体層、
３,３０３…負の電極、
４,３０４…正の電極、
７,３０７…側面、
８,３０８…電気配線基板、
８１,３８１…ホトレジスト層、
９,３０９…配線部、
１０,３１０…接着剤、
２０,３２０…ｐｎ接合面、
３０,３３０…ダイシング用の刃、
３１,３３１…ｎ側オーミックコンタクト金属層、
３２,３３２…ｎ側電極金属層、
４１,３４１…ｐ側オーミックコンタクト金属層、
４２,３４２…ｐ側電極金属層、
５１…、サファイア基板、
５２…ｎ型ＧaＮクラッド層、
５３…ＩnＧaＮ発光層、
５４…ｐ型ＧaＮクラッド層、
５５…ｐ側オーミックコンタクト金属層、
５６…ｐ側電極金属層、
５７…ｎ側オーミックコンタクト金属層、
５８…ｎ側電極金属層、
１００,２００,３００…ＬＥＤ。
【図１】
0004061005.tif 000002
【図２】
0004061005.tif 000003
【図３】
0004061005.tif 000004
【図４】
0004061005.tif 000005
【図５】
0004061005.tif 000006
【図６】
0004061005.tif 000007
【図７】
0004061005.tif 000008
【図８】
0004061005.tif 000009
【図９】
0004061005.tif 000010
【図１０】
0004061005.tif 000011