発光ダイオードおよびその製造方法
【課題】左右対称な配光分布を得ることができる発光ダイオードおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層１２を成長させ、第１の基板の半導体層１２側を第２の基板１４に貼り合わせ、第１の基板を除去して半導体層１２を露出させ、露出した半導体層１２上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスク１５を形成し、エッチング用マスク１５を用いて半導体層１２をウエットエッチングによりパターニングする。
【解決手段】閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層１２を成長させ、第１の基板の半導体層１２側を第２の基板１４に貼り合わせ、第１の基板を除去して半導体層１２を露出させ、露出した半導体層１２上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスク１５を形成し、エッチング用マスク１５を用いて半導体層１２をウエットエッチングによりパターニングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードおよびその製造方法に関し、特に、微小な発光ダイオードに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、サイズが数十μｍ程度の微小な発光ダイオードが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このような発光ダイオードとして、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体などの閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体を用いた発光ダイオードがある。
この発光ダイオードの従来の製造方法の一例を図１４Ａ〜Ｃに示す。この製造方法によれば、図１４Ａに示すように、まず、主面が（００１）面のＧａＡｓ基板１０１上に発光ダイオード構造を形成する半導体層１０２を成長させる。この半導体層１０２は閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる。この半導体層１０２には、活性層１０２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などが含まれる。次に、図１４Ｂに示すように、半導体層１０２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン１０３を形成する。このレジストパターン１０３の平面形状を図１５に示す。図１５に示すように、このレジストパターン１０３は、長辺が半導体層１０２の［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺は［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びている。次に、このレジストパターン１０３を用いて半導体層１０２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。閃亜鉛鉱型結晶構造を有するこの半導体層１０２のウエットエッチングにおいては、面方位によってエッチング速度が相違する結果、面方位に即した形状にエッチングされる。具体的には、｛１１１｝面のエッチング速度は、｛１１０｝面のエッチング速度の約１／１００程度である。従って、［−１１０］方向あるいは［１−１０］方向に延びているレジストパターン１０３の長辺側の半導体層１０２は、｛１１１｝面のエッチング速度に基づきエッチング状態が規定されて断面形状が順メサ形状となり、レジストパターン１０３の長辺の部分の半導体層１０２は｛１１１｝面（より具体的には、（１１１）面および（−１−１１）面）が生じるようにエッチングされていく。そして、図１４Ｃに示すように、エッチング完了時には、半導体層１０２の［−１１０］方向あるいは［１−１０］方向に延びる両側面が順メサ面からなる斜面により形成される。このウエットエッチングにより素子分離が行われる。次に、レジストパターン１０３を除去し、半導体層１０２の上面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極を形成する。次に、ＧａＡｓ基板１０１を除去した後、露出した半導体層１０２の下面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極を形成する。以上のようにして、図１６に示すように、目的とする発光ダイオードが製造される。
【０００３】
図１６に示すように、半導体層１０２の断面形状は左右対称であり、両側面１０２ｂが半導体層１０２の主面となす角度はいずれも約５４．７°である。この場合、活性層１０２ａから発生する光は、半導体層１０２の両側面１０２ｂで効率的に反射されて半導体層１０２の下面（光取り出し面）に向かうため、光の取り出し効率の向上を図ることができる。図１７にこの発光ダイオードの光放射分布の測定結果を示す。図１７より、この場合には光放射分布が左右対称になっていることが分かる。
【０００４】
一方、発光ダイオード構造を形成する半導体層を、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜したＧａＡｓ基板上に成長させる方法が知られている。この方法は、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する三元または四元の化合物半導体からなる半導体層１０２の成長に一般的に用いられている。この方法によれば、まず、図１８Ａに示すように、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＧａＡｓ基板２０１上に発光ダイオード構造を形成する半導体層２０２を成長させる。半導体層２０２には、活性層２０２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などが含まれる。次に、図１８Ｂに示すように、半導体層２０２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン２０３を形成する。このレジストパターン２０３の平面形状は図１５に示すものと同一である。次に、図１８Ｃに示すように、このレジストパターン２０３を用いて半導体層２０２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。この後、レジストパターン２０３を除去し、半導体層１０２の上面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極を形成する。次に、ＧａＡｓ基板２０１を除去した後、露出した半導体層２０２の下面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極を形成する。以上のようにして、図１９に示すように、目的とする発光ダイオードが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０２／０７２３１号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−１５０６７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T.Kobayashi,H.Kojima,R.S.Doel,N.Buchan,W.Heuberger,A.Jakubowicz,and P.Roentgen,Journal of Physics and Chemistry of Solids,Volume 56,Issues 3-4,March-April 1995,Pages 311-317
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の図１８Ａ〜Ｃに示す製造方法では、ＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ方向は、順メサ面となる（１１１）面および（−１−１１）面と交差するように設定されている。このため、このウエットエッチングを行った半導体層２０２の断面形状は常に、ＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ角度を反映して左右非対称になる。例えば、（００１）面から［１１０］方向に１５°傾斜したＧａＡｓ基板２０１を用いた場合、図１９に示すように、ウエットエッチングを行った半導体層２０２の一方の側面２０２ｂの半導体層２０２の主面となす角度は４０°、他方の側面２０２ｂの半導体層２０２となす角度は２８°となる。
【０００８】
図２０にこの発光ダイオードの光放射分布の測定結果を示す。図２０より、この場合には光放射分布が左右非対称になっていることが分かる。これは、活性層２０２ａから発生し、低角（２８°）側の側面２０２ｂに向かう光が半導体層２０２の光取り出し面と反対側の面に抜けるため、前面への放射が弱いためである。
【０００９】
上述のように、図１９に示す従来の発光ダイオードでは、活性層２０２ａからの光は半導体層２０２の左右非対称な両側面２０２ｂで反射されるため、発光ダイオード内部より取り出される光は常に両側面２０２ｂの傾斜角度の影響を受けることになる。このため、この発光ダイオードでは左右非対称な配光分布となり、視野角によって光強度が大きく違って見える問題があった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、左右対称な配光分布を得ることができる発光ダイオードおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記第１の基板の上記半導体層側を第２の基板に貼り合わせる工程と、
上記第１の基板を除去して上記半導体層を露出させる工程と、
上記露出させた上記半導体層上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法である。
【００１１】
典型的には、上記のエッチング用マスクを用いて半導体層をウエットエッチングによりパターニングした後の半導体層の、エッチング用マスクの短辺に平行な方向の断面形状が逆台形（逆メサ形状）となる。そして、この半導体層のエッチング用マスクの長辺に平行な両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる。第１の基板の主面の（００１）面に対する傾斜角度（オフ角度）αは例えば０＜α≦２０°である。典型的には、第１の基板を構成する化合物半導体および半導体層を構成する化合物半導体は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である。
【００１２】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた発光ダイオードの具体例を発光波長帯とともに挙げると下記のとおりである。
１．ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
ヘテロ接合 発光波長
・ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ 赤色
・ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＰ 赤色
・ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ 赤色
・ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＰ 赤色
・ＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＰ 赤外
・ＧａＩｎＮＰ／ＡｌＧａＰ 赤外
・ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 赤外
【００１３】
２．ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
・ＺｎＯ／ＺｎＭｇＯ 青色
・ＺｎＴｅ／ＺｎＭｇＴｅ 緑色
・ＺｎＣｄＳｅ／ＢｅＺｎＴｅ 黄緑色
・ＭｇＳｅ／ＢｅＺｎＴｅ 黄緑色
・ＭｇＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ 黄緑色
【００１４】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、下記のとおりである。
ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ
【００１５】
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、下記のとおりである。
ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ
【００１６】
ウエットエッチングに用いるエッチャント（エッチング液）は、半導体層を構成する半導体に応じて適宜選ばれる。特に、半導体層を構成する化合物半導体がリン系化合物半導体である場合、半導体層をウエットエッチングする際のエッチャントとしては好適には５℃より低温に冷却した塩酸を用いる。
【００１７】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる発光ダイオードである。
この発光ダイオードにおいては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００１８】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面を有する基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記半導体層上に、長辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法である。
この発光ダイオードの製造方法においては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００１９】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１１１）面および（−１−１１）面からなる発光ダイオードである。
この発光ダイオードにおいては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
以上の各発明において、発光ダイオードのサイズは特に限定されないが、一般的には最大寸法が５０μｍ以下で、典型的には１０μｍ以上である。
【００２０】
上述のように構成されたこの発明によれば、基板の主面の（００１）面に対する傾斜方向が、ウエットエッチングにより半導体層に形成される両側面と交差しない。このため、ウエットエッチングにより得られる半導体層の断面形状は左右対称となり、両側面の半導体層の主面となす角度は互いに等しくなる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、半導体層の断面形状が左右対称となり、両側面の半導体層の主面となす角度が互いに等しくなるので、半導体層の内部から取り出される光は半導体層の両側面の傾斜角度の影響を受けない。このため、この発光ダイオードでは左右対称な配光分布を得ることができる。これによって、視野角による発光ダイオードからの光強度の変化を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】（１００）ジャスト基板を用いた従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図６】（１００）１５°オフ基板を用いた従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図７】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法において（１００）ジャスト基板を用いた場合に製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図９】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法において半導体層をウエットエッチングによりエッチングする際のエッチング形状を説明するための略線図である。
【図１０】従来の発光ダイオードの製造方法において半導体層をウエットエッチングによりエッチングする際のエッチング形状を説明するための略線図である。
【図１１】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図１３】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図１４】従来の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に示す従来の発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図１６】図１４に示す従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードを示す断面図である。
【図１７】図１６に示す従来の発光ダイオードの光放射分布を示す略線図である。
【図１８】他の従来の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に示す従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードを示す断面図である。
【図２０】図１９に示す従来の発光ダイオードの光放射分布を示す略線図である。
【図２１】オフ基板によるエネルギーバンドの変化を示す略線図である。
【図２２】オフ基板によるエネルギーバンドの変化を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード）
２．第２の実施の形態（発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード）
【００２４】
〈１．第１の実施の形態〉
［発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード］
第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
図１Ａに示すように、まず、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有する基板（以下「Ａ−オフ基板」という。）１１上に閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる半導体層１２を成長させる。Ａ−オフ基板１１の主面の（００１）面に対する傾斜角度αは必要に応じて選ばれるが、例えば０°＜α≦２０°である。半導体層１２を構成する化合物半導体は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としてはＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体など、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としてはＺｎＳｅ系半導体などである。半導体層１２は、活性層１２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などを含む。
【００２５】
次に、図１Ｂに示すように、Ａ−オフ基板１１の半導体層１２側を接着剤１３により支持基板１４に貼り合わせる。支持基板１４としては各種のものを用いることができるが、例えばサファイア基板やシリコン基板などである。
次に、図１Ｃに示すように、Ａ−オフ基板１１を裏面側から研磨やケミカルエッチングなどを行うことにより除去し、半導体層１２を露出させる。
【００２６】
次に、図２Ａに示すように、こうして露出した半導体層１２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン１５をリソグラフィーにより形成する。図３に示すように、このレジストパターン１５は、長辺が半導体層１２の［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びるように形成する。このレジストパターン１５の短辺の長さは、エッチング完了後の半導体層１２の頂面の上記の短辺の方向の長さとほぼ等しく、長辺の長さは、エッチング完了後の半導体層１２の頂面の上記の長辺の方向の長さよりも長くする。
【００２７】
次に、このレジストパターン１５をエッチング用マスクとして半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。これによって、図２Ｂに示すように、素子分離が行われる。このウエットエッチングにより、半導体層１２は逆メサエッチングされ、半導体層１２のレジストパターン１５の短辺に平行な断面形状は逆台形状となり、半導体層１２の両側面は（１−１１）面および（−１１１）面からなる斜面となる。詳細は後述するが、この場合、この半導体層１２の断面形状は左右対称であり、この半導体層１２の両側面が半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる。
【００２８】
次に、レジストパターン１５を除去した後、半導体層１２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極（図示せず）を形成する。
次に、支持基板１４の半導体層１２側を別の支持基板（図示せず）に接着剤により貼り合わせた後、接着剤１３および支持基板１４を除去する。
次に、別の支持基板上の半導体層１２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極（図示せず）を形成する。
この後、支持基板および接着剤を除去する。
以上により、図４に示すように、左右対称な断面形状を有し、両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度が互いに等しい発光ダイオードが完成する。この発光ダイオードの半導体層１２の上底側の主面は（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面からなり、半導体層１２の両側面１２ｂは（１−１１）面および（−１１１）面からなる。この発光ダイオードは、用途に応じて、単体素子として用いてもよいし、他の基板と貼り合わせたり、転写したり、配線接続を行ったりすることができる。
ここで、レジストパターン１５をエッチング用マスクとした半導体層１２のウエットエッチングにより、半導体層１２の断面形状が左右対称となり、この半導体層１２の両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度が互いに等しくなる理由について説明する。
【００２９】
まず、図１４Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法では、主面が（００１）面からなるＧａＡｓ基板１０１（ジャスト（０°）基板）上に半導体層１０２を成長させるため、レジストパターン１０３をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより順メサエッチングが行われ、左右対称な断面形状が得られ、両側面１０２ｂが半導体層１０２の主面となす角度も互いに等しくなる（図５Ａ参照）。エッチング後の半導体層１０２の外形の一例を図５Ｂに示す。図５Ｃはこの半導体層１０２のフォトルミネッセンス像を示す。図５Ｃより、左右対称な配光分布が得られていることが分かる。
【００３０】
次に、図１８Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法では、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜しているＧａＡｓ基板２０１（１５°Ａ−オフ基板）上に半導体層２０２を成長させるため、レジストパターン２０３をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより順メサエッチングを行った場合、レジストパターン２０３の短辺に平行な方向がＧａＡｓ基板２０１の主面の［１１０］方向への傾斜方向と一致する。このため、レジストパターン２０３の短辺に平行な方向の半導体層２０２の断面形状にＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ角度が反映される結果、断面形状は左右非対称となり、両側面２０２ｂが半導体層２０２の主面となす角度も互いに異なる（図６Ａ参照）。エッチング後の半導体層２０２の外形の一例を図６Ｂに示す。図６Ｃはこの半導体層２０２のフォトルミネッセンス像を示す。図６Ｃより、配光分布は左右非対称になっていることが分かる。
【００３１】
次に、主面が（００１）面からなるＧａＡｓ基板（ジャスト（０°）基板）上に成長させた半導体層１２の裏面側から、レジストパターン１４をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより逆メサエッチングを行った場合には、左右対称な断面形状が得られ、両側面が半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる（図７Ａ参照）。エッチング後の半導体層１２の外形の一例を図７Ｂに示す。図７Ｃはこの半導体層１２のフォトルミネッセンス像を示す。図７Ｃより、左右対称な配光分布が得られていることが分かる。
【００３２】
次に、この第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法のように、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜している基板１１（１５°Ａ−オフ基板）上に成長させた半導体層１２の裏面側から、レジストパターン１４をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより逆メサエッチングを行う場合を考える。このように半導体層１２の裏面側からウエットエッチングにより逆メサエッチングを行うため、Ａ−オフ基板１１の主面の［１１０］方向への傾斜方向は、図６Ａに示す場合に対して９０°回転し、逆メサエッチングにより得られる半導体層１２の両側面１２ｂと平行になる。すなわち、この場合、レジストパターン１５の短辺に平行な方向の半導体層１２の断面形状にＡ−オフ基板１１の主面のオフ角度が反映されないため、断面形状は左右対称となり、両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる（図８Ａ参照）。エッチング後の半導体層１２の外形の一例を図８Ｂに示す。図８Ｃはこの半導体層１２のフォトルミネッセンス像を示す。図８Ｃより、配光分布は左右非対称になっていることが分かる。以上のことは、基板１１の主面の（００１）面に対する［１１０］方向の傾斜角度が１５°と異なる場合も同様に成立する。
【００３３】
次に、半導体層１２をウエットエッチングにより逆メサエッチングした場合の形状および表面に現れる結晶面の方位を、Ａ−オフ基板１２の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に１５°傾斜している場合を例にとって図９Ａ〜Ｃに示す。図９Ａに示すレジストパターン１５をエッチング用マスクとして用いて半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングすると、エッチング初期には図９Ｂに示すようにエッチングされる。具体的には、レジストパターン１５の長辺に沿って（１−１１）面および（−１１１）面が現れ、レジストパターン１５の短辺に沿って（１１０）面および（−１１０）面が現れる。また、レジストパターン１５の四隅に対応する部分の半導体層１２には、（０１１）面＋（１２２）面、（−１０１）面＋（−２１２）面、（０−１１）面＋（−１−２２）面、（１０１）面＋（２１２）面が現れる。さらにエッチングを進めると、レジストパターン１５の四隅に対応する部分の半導体層１２のサイドエッチングが進行し、半導体層１２は図９Ｃに示すような形状となる。
【００３４】
比較のために、図１８Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法のように、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜しているＧａＡｓ基板２０１上に成長させた半導体層２０２をウエットエッチングにより順メサエッチングした場合の形状および表面に現れる結晶面の方位を図１０Ａ〜Ｃに示す。
【００３５】
〈実施例〉
ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの製造方法について説明する。
Ａ−オフ基板１１として、（００１）面に対して［１１０］方向に１５°傾斜した主面を有するＧａＡｓ基板を用いる。このＧａＡｓ基板上に、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、例えば８００℃程度の温度でＡｌＧａＩｎＰ系半導体からなる半導体層１２を成長させる。半導体層１２は、具体的には、下から順に、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層およびｐ型ＧａＡｓ層からなる。活性層は、具体的には、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸層と（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有する。
【００３６】
上記のＡｌＧａＩｎＰ系半導体の成長原料は下記のとおりである。すなわち、Ｇａの原料としては、例えば、トリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を用いる。Ａｌの原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を用いる。Ｉｎの原料としては、例えば、トリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を用いる。Ｐの原料としては、例えば、ホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばジメチル亜鉛（（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ、ＤＭＺｎ）を用いる。
【００３７】
次に、Ａ−オフ基板１１の半導体層１２側を接着剤１３により支持基板１４に貼り合わせる。
次に、Ａ−オフ基板１１、すなわちＧａＡｓ基板を研磨やアンモニア系のエッチャントを用いたウエットエッチングなどにより除去し、半導体層１２を露出させる。
次に、こうして露出した半導体層１２上にレジストパターン１５をリソグラフィーにより形成する。
【００３８】
次に、レジストパターン１５をエッチング用マスクとして用いて半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層およびｐ型ＧａＡｓ層をウエットエッチングにより順次エッチングする。この場合、ｎ型ＧａＡｓ層のエッチングはアンモニア系のエッチャントを用いて行う。ｎ型ＧａＡｓ層をエッチングした後、半導体層１２を流水により洗浄し、乾燥させる。
【００３９】
次に、例えば５℃より低温、好適には０℃以下、より好適には−５℃以下、さらに好適には例えば−１０℃以下に冷却した塩酸を含むエッチャントを用いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をエッチングする。エッチャントとしては、具体的には、例えば、塩酸を３６％含む水溶液を−１５℃に冷却したエッチャントを用いる。この塩酸を含むエッチャントはＡｌＧａＩｎＰ系半導体を無選択にエッチングする。好適には、このエッチングは２回に分けて行う。例えば、１回目のエッチング時間は１５０秒、２回目のエッチング時間は９０秒とする。この場合、１回目の１５０秒間のエッチングではｐ型ＧａＡｓ層まで［００１］方向のエッチングが終了した状態となる。この時点ではまだ半導体層１２の｛１１１｝面からなる両側面にエッチング残りが存在しているため傾斜角度は一定に定まっていない。このため、半導体層１２の両側面１２ｂを所望の傾斜角度にするために、追加で９０秒間の２回目のエッチングを行う。また、１回目のエッチングの段階で［００１］方向のエッチングが終了しているため、｛０１０｝面および｛２２１｝面の方向へのサイドエッチングが加速する（図９ＢおよびＣ参照）。
最後に、リン酸混合溶液（リン酸：過酸化水素：水＝６：２：１００）をエッチャントに用いてｐ型ＧａＡｓ層をエッチングする。エッチング時間は９０秒とする。
以上のようにして素子分離を行った後、レジストパターン１５を除去する。
【００４０】
次に、半導体層１２の表面にリソグラフィーにより所定の平面形状を有するレジストパターン（図示せず）を形成し、さらに全面に例えばスパッタリング法により例えばＰｄ膜、ＡｕＧｅ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＰｄ膜、ＡｕＧｅ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、ｎ型ＧａＡｓ層上にＰｄ／ＡｕＧｅ／Ａｕ構造の長方形の平面形状を有するｎ側電極を形成する。次に、このｎ側電極以外の部分のｎ型ＧａＡｓ層をエッチング除去する。
【００４１】
ｎ側電極が形成された半導体層１２側を他の支持基板、例えばサファイア基板に貼り合わせた後、接着剤１３および支持基板１４を除去する。
次に、これにより露出した半導体層１２側の表面にリソグラフィーにより所定の平面形状を有するレジストパターン（図示せず）を形成し、さらに基板全面に例えばスパッタリング法により例えばＡｕ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＡｕ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、ｐ型ＧａＡｓ層上にＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ構造の長方形の平面形状を有するｐ側電極を形成する。次に、このｐ側電極以外の部分のｐ型ＧａＡｓ層をエッチング除去する。
以上により、目的とする発光ダイオードが完成する。
【００４２】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＡ−オフ基板１１上に半導体層１２を成長させ、このＡ−オフ基板１１の半導体層１２側を支持基板１４に貼り合わせ、Ａ−オフ基板１１を裏面側から除去して半導体層１２を露出させている。そして、こうして露出した半導体層１２上にレジストパターン１５を形成した後、このレジストパターン１５をエッチング用マスクとして半導体層１２をウエットエッチングにより逆メサエッチングしていることにより、半導体層１２のレジストパターン１５の短辺に平行な方向の断面形状にＡ−オフ基板１１の傾斜角度が反映されない。このため、半導体層１２の断面形状は左右対称となり、半導体層１２の両側面１２ｂの半導体層１２の主面となす角度が互いに等しくなる。この結果、この発光ダイオードの動作時には、半導体層１２の左右で、この半導体層１２から取り出される光の分布が対称となる。すなわち、この発光ダイオードは配光分布が左右対称となる。この結果、視野角によるこの発光ダイオードの光強度の変化を小さく抑えることができる。
この発光ダイオードは、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置などの各種の電子機器に用いて好適なものである。
【００４３】
〈２．第２の実施の形態〉
［発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード］
第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
第１の実施の形態においては、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＡ−オフ基板１１を用いたのに対し、第２の実施の形態においては、（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有する基板（以下「Ｂ−オフ基板」という。）２１を用いる。このＢ−オフ基板２１は、オフ角度が１５°より小さいと、このＢ−オフ基板２１上に成長させる半導体層のエネルギーバンド構造に大きく差が生じ、特性が著しく低下するために一般的には使用されていないが、オフ角度がエネルギーバンド構造が安定する１５°以上の場合は使用されることがある（図２１および図２２参照。非特許文献１参照。）。
【００４４】
すなわち、第２の実施の形態においては、図１１Ａに示すように、まず、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＢ−オフ基板２１上に閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる半導体層２２を成長させる。半導体層２２は、活性層２２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などを含む。Ｂ−オフ基板２１の主面の（００１）面に対する傾斜角度βは１５°以上の角度の範囲内で必要に応じて選ばれるが、例えば１５°≦β≦５０°である、
【００４５】
次に、図１１Ｂに示すように、半導体層２２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン２３をリソグラフィーにより形成する。図１２に示すように、このレジストパターン２３は、長辺が半導体層２２の［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びるように形成する。このレジストパターン２３の短辺の長さは、エッチング完了後の半導体層２２の頂面の長さとほぼ等しく、長辺の長さは、エッチング完了後の半導体層２２の頂面の長さよりも長くする。
【００４６】
次に、このレジストパターン２３をエッチング用マスクとして半導体層２２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。これによって、図１１Ｃに示すように、素子分離が行われる。このウエットエッチングにより、半導体層２２は順メサエッチングされ、半導体層２２のレジストパターン２３の短辺に平行な断面形状は台形状となり、半導体層２２の両側面は（１１１）面および（−１−１１）面からなる斜面となる。この場合も、第１の実施の形態と同様に、レジストパターン２３の短辺に平行な方向の半導体層２２の断面形状にＢ−オフ基板２１の主面のオフ角度が反映されないため、断面形状は左右対称となり、両側面が半導体層２２の主面となす角度も互いに等しくなる。
【００４７】
次に、レジストパターン２３を除去した後、半導体層２２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極（図示せず）を形成する。
次に、Ｂ−オフ基板２１の半導体層２２側を接着剤により支持基板に貼り合わせる。
次に、Ｂ−オフ基板２１を裏面側から研磨やケミカルエッチングなどを行うことにより除去し、半導体層２２を露出させる。
次に、こうして露出した半導体層２２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極（図示せず）を形成する。
この後、支持基板および接着剤を除去する。
【００４８】
以上により、図１３に示すように、左右対称な断面形状を有し、両側面２２ｂが半導体層２２の主面となす角度が互いに等しい発光ダイオードが完成する。この発光ダイオードの半導体層２２の上底側の主面は（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面からなり、半導体層２２の両側面２２ｂは（１１１）面および（−１１１）面からなる。この発光ダイオードは、用途に応じて、単体素子として用いてもよいし、他の基板と貼り合わせたり、転写したり、配線接続を行ったりすることができる。
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態ど同様な利点を得ることができる。
【００４９】
以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１１…Ａ−オフ基板、１２…半導体層、１２ａ…活性層、１２ｂ…側面、１３…接着剤、１４…支持基板、１５…レジストパターン、２１…Ｂ−オフ基板、２２…半導体層、２２ａ…活性層、２２ｂ…側面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードおよびその製造方法に関し、特に、微小な発光ダイオードに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、サイズが数十μｍ程度の微小な発光ダイオードが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。このような発光ダイオードとして、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体などの閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体を用いた発光ダイオードがある。
この発光ダイオードの従来の製造方法の一例を図１４Ａ〜Ｃに示す。この製造方法によれば、図１４Ａに示すように、まず、主面が（００１）面のＧａＡｓ基板１０１上に発光ダイオード構造を形成する半導体層１０２を成長させる。この半導体層１０２は閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる。この半導体層１０２には、活性層１０２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などが含まれる。次に、図１４Ｂに示すように、半導体層１０２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン１０３を形成する。このレジストパターン１０３の平面形状を図１５に示す。図１５に示すように、このレジストパターン１０３は、長辺が半導体層１０２の［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺は［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びている。次に、このレジストパターン１０３を用いて半導体層１０２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。閃亜鉛鉱型結晶構造を有するこの半導体層１０２のウエットエッチングにおいては、面方位によってエッチング速度が相違する結果、面方位に即した形状にエッチングされる。具体的には、｛１１１｝面のエッチング速度は、｛１１０｝面のエッチング速度の約１／１００程度である。従って、［−１１０］方向あるいは［１−１０］方向に延びているレジストパターン１０３の長辺側の半導体層１０２は、｛１１１｝面のエッチング速度に基づきエッチング状態が規定されて断面形状が順メサ形状となり、レジストパターン１０３の長辺の部分の半導体層１０２は｛１１１｝面（より具体的には、（１１１）面および（−１−１１）面）が生じるようにエッチングされていく。そして、図１４Ｃに示すように、エッチング完了時には、半導体層１０２の［−１１０］方向あるいは［１−１０］方向に延びる両側面が順メサ面からなる斜面により形成される。このウエットエッチングにより素子分離が行われる。次に、レジストパターン１０３を除去し、半導体層１０２の上面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極を形成する。次に、ＧａＡｓ基板１０１を除去した後、露出した半導体層１０２の下面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極を形成する。以上のようにして、図１６に示すように、目的とする発光ダイオードが製造される。
【０００３】
図１６に示すように、半導体層１０２の断面形状は左右対称であり、両側面１０２ｂが半導体層１０２の主面となす角度はいずれも約５４．７°である。この場合、活性層１０２ａから発生する光は、半導体層１０２の両側面１０２ｂで効率的に反射されて半導体層１０２の下面（光取り出し面）に向かうため、光の取り出し効率の向上を図ることができる。図１７にこの発光ダイオードの光放射分布の測定結果を示す。図１７より、この場合には光放射分布が左右対称になっていることが分かる。
【０００４】
一方、発光ダイオード構造を形成する半導体層を、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜したＧａＡｓ基板上に成長させる方法が知られている。この方法は、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する三元または四元の化合物半導体からなる半導体層１０２の成長に一般的に用いられている。この方法によれば、まず、図１８Ａに示すように、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＧａＡｓ基板２０１上に発光ダイオード構造を形成する半導体層２０２を成長させる。半導体層２０２には、活性層２０２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などが含まれる。次に、図１８Ｂに示すように、半導体層２０２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン２０３を形成する。このレジストパターン２０３の平面形状は図１５に示すものと同一である。次に、図１８Ｃに示すように、このレジストパターン２０３を用いて半導体層２０２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。この後、レジストパターン２０３を除去し、半導体層１０２の上面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極を形成する。次に、ＧａＡｓ基板２０１を除去した後、露出した半導体層２０２の下面にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極を形成する。以上のようにして、図１９に示すように、目的とする発光ダイオードが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０２／０７２３１号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−１５０６７３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T.Kobayashi,H.Kojima,R.S.Doel,N.Buchan,W.Heuberger,A.Jakubowicz,and P.Roentgen,Journal of Physics and Chemistry of Solids,Volume 56,Issues 3-4,March-April 1995,Pages 311-317
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の図１８Ａ〜Ｃに示す製造方法では、ＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ方向は、順メサ面となる（１１１）面および（−１−１１）面と交差するように設定されている。このため、このウエットエッチングを行った半導体層２０２の断面形状は常に、ＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ角度を反映して左右非対称になる。例えば、（００１）面から［１１０］方向に１５°傾斜したＧａＡｓ基板２０１を用いた場合、図１９に示すように、ウエットエッチングを行った半導体層２０２の一方の側面２０２ｂの半導体層２０２の主面となす角度は４０°、他方の側面２０２ｂの半導体層２０２となす角度は２８°となる。
【０００８】
図２０にこの発光ダイオードの光放射分布の測定結果を示す。図２０より、この場合には光放射分布が左右非対称になっていることが分かる。これは、活性層２０２ａから発生し、低角（２８°）側の側面２０２ｂに向かう光が半導体層２０２の光取り出し面と反対側の面に抜けるため、前面への放射が弱いためである。
【０００９】
上述のように、図１９に示す従来の発光ダイオードでは、活性層２０２ａからの光は半導体層２０２の左右非対称な両側面２０２ｂで反射されるため、発光ダイオード内部より取り出される光は常に両側面２０２ｂの傾斜角度の影響を受けることになる。このため、この発光ダイオードでは左右非対称な配光分布となり、視野角によって光強度が大きく違って見える問題があった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、左右対称な配光分布を得ることができる発光ダイオードおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記第１の基板の上記半導体層側を第２の基板に貼り合わせる工程と、
上記第１の基板を除去して上記半導体層を露出させる工程と、
上記露出させた上記半導体層上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法である。
【００１１】
典型的には、上記のエッチング用マスクを用いて半導体層をウエットエッチングによりパターニングした後の半導体層の、エッチング用マスクの短辺に平行な方向の断面形状が逆台形（逆メサ形状）となる。そして、この半導体層のエッチング用マスクの長辺に平行な両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる。第１の基板の主面の（００１）面に対する傾斜角度（オフ角度）αは例えば０＜α≦２０°である。典型的には、第１の基板を構成する化合物半導体および半導体層を構成する化合物半導体は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である。
【００１２】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた発光ダイオードの具体例を発光波長帯とともに挙げると下記のとおりである。
１．ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
ヘテロ接合 発光波長
・ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ 赤色
・ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＰ 赤色
・ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ 赤色
・ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＰ 赤色
・ＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＰ 赤外
・ＧａＩｎＮＰ／ＡｌＧａＰ 赤外
・ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 赤外
【００１３】
２．ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
・ＺｎＯ／ＺｎＭｇＯ 青色
・ＺｎＴｅ／ＺｎＭｇＴｅ 緑色
・ＺｎＣｄＳｅ／ＢｅＺｎＴｅ 黄緑色
・ＭｇＳｅ／ＢｅＺｎＴｅ 黄緑色
・ＭｇＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ 黄緑色
【００１４】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、下記のとおりである。
ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂ
【００１５】
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、下記のとおりである。
ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ
【００１６】
ウエットエッチングに用いるエッチャント（エッチング液）は、半導体層を構成する半導体に応じて適宜選ばれる。特に、半導体層を構成する化合物半導体がリン系化合物半導体である場合、半導体層をウエットエッチングする際のエッチャントとしては好適には５℃より低温に冷却した塩酸を用いる。
【００１７】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる発光ダイオードである。
この発光ダイオードにおいては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００１８】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面を有する基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記半導体層上に、長辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法である。
この発光ダイオードの製造方法においては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
【００１９】
また、この発明は、
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１１１）面および（−１−１１）面からなる発光ダイオードである。
この発光ダイオードにおいては、上記の発光ダイオードの製造方法に関連して説明したことが成立する。
以上の各発明において、発光ダイオードのサイズは特に限定されないが、一般的には最大寸法が５０μｍ以下で、典型的には１０μｍ以上である。
【００２０】
上述のように構成されたこの発明によれば、基板の主面の（００１）面に対する傾斜方向が、ウエットエッチングにより半導体層に形成される両側面と交差しない。このため、ウエットエッチングにより得られる半導体層の断面形状は左右対称となり、両側面の半導体層の主面となす角度は互いに等しくなる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、半導体層の断面形状が左右対称となり、両側面の半導体層の主面となす角度が互いに等しくなるので、半導体層の内部から取り出される光は半導体層の両側面の傾斜角度の影響を受けない。このため、この発光ダイオードでは左右対称な配光分布を得ることができる。これによって、視野角による発光ダイオードからの光強度の変化を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】（１００）ジャスト基板を用いた従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図６】（１００）１５°オフ基板を用いた従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図７】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法において（１００）ジャスト基板を用いた場合に製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図８】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードの半導体層のエッチング形状を示す略線図ならびに光学顕微鏡写真およびフォトルミネッセンス像を示す図面代用写真である。
【図９】この発明の第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法において半導体層をウエットエッチングによりエッチングする際のエッチング形状を説明するための略線図である。
【図１０】従来の発光ダイオードの製造方法において半導体層をウエットエッチングによりエッチングする際のエッチング形状を説明するための略線図である。
【図１１】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図１３】この発明の第２の実施の形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図１４】従来の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に示す従来の発光ダイオードの製造方法においてエッチング用マスクとして用いられるレジストパターンを示す平面図である。
【図１６】図１４に示す従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードを示す断面図である。
【図１７】図１６に示す従来の発光ダイオードの光放射分布を示す略線図である。
【図１８】他の従来の発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に示す従来の発光ダイオードの製造方法により製造された発光ダイオードを示す断面図である。
【図２０】図１９に示す従来の発光ダイオードの光放射分布を示す略線図である。
【図２１】オフ基板によるエネルギーバンドの変化を示す略線図である。
【図２２】オフ基板によるエネルギーバンドの変化を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード）
２．第２の実施の形態（発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード）
【００２４】
〈１．第１の実施の形態〉
［発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード］
第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
図１Ａに示すように、まず、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有する基板（以下「Ａ−オフ基板」という。）１１上に閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる半導体層１２を成長させる。Ａ−オフ基板１１の主面の（００１）面に対する傾斜角度αは必要に応じて選ばれるが、例えば０°＜α≦２０°である。半導体層１２を構成する化合物半導体は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としてはＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体など、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としてはＺｎＳｅ系半導体などである。半導体層１２は、活性層１２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などを含む。
【００２５】
次に、図１Ｂに示すように、Ａ−オフ基板１１の半導体層１２側を接着剤１３により支持基板１４に貼り合わせる。支持基板１４としては各種のものを用いることができるが、例えばサファイア基板やシリコン基板などである。
次に、図１Ｃに示すように、Ａ−オフ基板１１を裏面側から研磨やケミカルエッチングなどを行うことにより除去し、半導体層１２を露出させる。
【００２６】
次に、図２Ａに示すように、こうして露出した半導体層１２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン１５をリソグラフィーにより形成する。図３に示すように、このレジストパターン１５は、長辺が半導体層１２の［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びるように形成する。このレジストパターン１５の短辺の長さは、エッチング完了後の半導体層１２の頂面の上記の短辺の方向の長さとほぼ等しく、長辺の長さは、エッチング完了後の半導体層１２の頂面の上記の長辺の方向の長さよりも長くする。
【００２７】
次に、このレジストパターン１５をエッチング用マスクとして半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。これによって、図２Ｂに示すように、素子分離が行われる。このウエットエッチングにより、半導体層１２は逆メサエッチングされ、半導体層１２のレジストパターン１５の短辺に平行な断面形状は逆台形状となり、半導体層１２の両側面は（１−１１）面および（−１１１）面からなる斜面となる。詳細は後述するが、この場合、この半導体層１２の断面形状は左右対称であり、この半導体層１２の両側面が半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる。
【００２８】
次に、レジストパターン１５を除去した後、半導体層１２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極（図示せず）を形成する。
次に、支持基板１４の半導体層１２側を別の支持基板（図示せず）に接着剤により貼り合わせた後、接着剤１３および支持基板１４を除去する。
次に、別の支持基板上の半導体層１２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極（図示せず）を形成する。
この後、支持基板および接着剤を除去する。
以上により、図４に示すように、左右対称な断面形状を有し、両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度が互いに等しい発光ダイオードが完成する。この発光ダイオードの半導体層１２の上底側の主面は（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面からなり、半導体層１２の両側面１２ｂは（１−１１）面および（−１１１）面からなる。この発光ダイオードは、用途に応じて、単体素子として用いてもよいし、他の基板と貼り合わせたり、転写したり、配線接続を行ったりすることができる。
ここで、レジストパターン１５をエッチング用マスクとした半導体層１２のウエットエッチングにより、半導体層１２の断面形状が左右対称となり、この半導体層１２の両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度が互いに等しくなる理由について説明する。
【００２９】
まず、図１４Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法では、主面が（００１）面からなるＧａＡｓ基板１０１（ジャスト（０°）基板）上に半導体層１０２を成長させるため、レジストパターン１０３をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより順メサエッチングが行われ、左右対称な断面形状が得られ、両側面１０２ｂが半導体層１０２の主面となす角度も互いに等しくなる（図５Ａ参照）。エッチング後の半導体層１０２の外形の一例を図５Ｂに示す。図５Ｃはこの半導体層１０２のフォトルミネッセンス像を示す。図５Ｃより、左右対称な配光分布が得られていることが分かる。
【００３０】
次に、図１８Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法では、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜しているＧａＡｓ基板２０１（１５°Ａ−オフ基板）上に半導体層２０２を成長させるため、レジストパターン２０３をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより順メサエッチングを行った場合、レジストパターン２０３の短辺に平行な方向がＧａＡｓ基板２０１の主面の［１１０］方向への傾斜方向と一致する。このため、レジストパターン２０３の短辺に平行な方向の半導体層２０２の断面形状にＧａＡｓ基板２０１の主面のオフ角度が反映される結果、断面形状は左右非対称となり、両側面２０２ｂが半導体層２０２の主面となす角度も互いに異なる（図６Ａ参照）。エッチング後の半導体層２０２の外形の一例を図６Ｂに示す。図６Ｃはこの半導体層２０２のフォトルミネッセンス像を示す。図６Ｃより、配光分布は左右非対称になっていることが分かる。
【００３１】
次に、主面が（００１）面からなるＧａＡｓ基板（ジャスト（０°）基板）上に成長させた半導体層１２の裏面側から、レジストパターン１４をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより逆メサエッチングを行った場合には、左右対称な断面形状が得られ、両側面が半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる（図７Ａ参照）。エッチング後の半導体層１２の外形の一例を図７Ｂに示す。図７Ｃはこの半導体層１２のフォトルミネッセンス像を示す。図７Ｃより、左右対称な配光分布が得られていることが分かる。
【００３２】
次に、この第１の実施の形態による発光ダイオードの製造方法のように、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜している基板１１（１５°Ａ−オフ基板）上に成長させた半導体層１２の裏面側から、レジストパターン１４をエッチング用マスクとしたウエットエッチングにより逆メサエッチングを行う場合を考える。このように半導体層１２の裏面側からウエットエッチングにより逆メサエッチングを行うため、Ａ−オフ基板１１の主面の［１１０］方向への傾斜方向は、図６Ａに示す場合に対して９０°回転し、逆メサエッチングにより得られる半導体層１２の両側面１２ｂと平行になる。すなわち、この場合、レジストパターン１５の短辺に平行な方向の半導体層１２の断面形状にＡ−オフ基板１１の主面のオフ角度が反映されないため、断面形状は左右対称となり、両側面１２ｂが半導体層１２の主面となす角度も互いに等しくなる（図８Ａ参照）。エッチング後の半導体層１２の外形の一例を図８Ｂに示す。図８Ｃはこの半導体層１２のフォトルミネッセンス像を示す。図８Ｃより、配光分布は左右非対称になっていることが分かる。以上のことは、基板１１の主面の（００１）面に対する［１１０］方向の傾斜角度が１５°と異なる場合も同様に成立する。
【００３３】
次に、半導体層１２をウエットエッチングにより逆メサエッチングした場合の形状および表面に現れる結晶面の方位を、Ａ−オフ基板１２の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に１５°傾斜している場合を例にとって図９Ａ〜Ｃに示す。図９Ａに示すレジストパターン１５をエッチング用マスクとして用いて半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングすると、エッチング初期には図９Ｂに示すようにエッチングされる。具体的には、レジストパターン１５の長辺に沿って（１−１１）面および（−１１１）面が現れ、レジストパターン１５の短辺に沿って（１１０）面および（−１１０）面が現れる。また、レジストパターン１５の四隅に対応する部分の半導体層１２には、（０１１）面＋（１２２）面、（−１０１）面＋（−２１２）面、（０−１１）面＋（−１−２２）面、（１０１）面＋（２１２）面が現れる。さらにエッチングを進めると、レジストパターン１５の四隅に対応する部分の半導体層１２のサイドエッチングが進行し、半導体層１２は図９Ｃに示すような形状となる。
【００３４】
比較のために、図１８Ａ〜Ｃに示す従来の発光ダイオードの製造方法のように、主面が（００１）面に対して［１１０］方向に例えば１５°傾斜しているＧａＡｓ基板２０１上に成長させた半導体層２０２をウエットエッチングにより順メサエッチングした場合の形状および表面に現れる結晶面の方位を図１０Ａ〜Ｃに示す。
【００３５】
〈実施例〉
ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの製造方法について説明する。
Ａ−オフ基板１１として、（００１）面に対して［１１０］方向に１５°傾斜した主面を有するＧａＡｓ基板を用いる。このＧａＡｓ基板上に、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、例えば８００℃程度の温度でＡｌＧａＩｎＰ系半導体からなる半導体層１２を成長させる。半導体層１２は、具体的には、下から順に、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層およびｐ型ＧａＡｓ層からなる。活性層は、具体的には、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸層と（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有する。
【００３６】
上記のＡｌＧａＩｎＰ系半導体の成長原料は下記のとおりである。すなわち、Ｇａの原料としては、例えば、トリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を用いる。Ａｌの原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を用いる。Ｉｎの原料としては、例えば、トリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を用いる。Ｐの原料としては、例えば、ホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばジメチル亜鉛（（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ、ＤＭＺｎ）を用いる。
【００３７】
次に、Ａ−オフ基板１１の半導体層１２側を接着剤１３により支持基板１４に貼り合わせる。
次に、Ａ−オフ基板１１、すなわちＧａＡｓ基板を研磨やアンモニア系のエッチャントを用いたウエットエッチングなどにより除去し、半導体層１２を露出させる。
次に、こうして露出した半導体層１２上にレジストパターン１５をリソグラフィーにより形成する。
【００３８】
次に、レジストパターン１５をエッチング用マスクとして用いて半導体層１２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層およびｐ型ＧａＡｓ層をウエットエッチングにより順次エッチングする。この場合、ｎ型ＧａＡｓ層のエッチングはアンモニア系のエッチャントを用いて行う。ｎ型ＧａＡｓ層をエッチングした後、半導体層１２を流水により洗浄し、乾燥させる。
【００３９】
次に、例えば５℃より低温、好適には０℃以下、より好適には−５℃以下、さらに好適には例えば−１０℃以下に冷却した塩酸を含むエッチャントを用いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をエッチングする。エッチャントとしては、具体的には、例えば、塩酸を３６％含む水溶液を−１５℃に冷却したエッチャントを用いる。この塩酸を含むエッチャントはＡｌＧａＩｎＰ系半導体を無選択にエッチングする。好適には、このエッチングは２回に分けて行う。例えば、１回目のエッチング時間は１５０秒、２回目のエッチング時間は９０秒とする。この場合、１回目の１５０秒間のエッチングではｐ型ＧａＡｓ層まで［００１］方向のエッチングが終了した状態となる。この時点ではまだ半導体層１２の｛１１１｝面からなる両側面にエッチング残りが存在しているため傾斜角度は一定に定まっていない。このため、半導体層１２の両側面１２ｂを所望の傾斜角度にするために、追加で９０秒間の２回目のエッチングを行う。また、１回目のエッチングの段階で［００１］方向のエッチングが終了しているため、｛０１０｝面および｛２２１｝面の方向へのサイドエッチングが加速する（図９ＢおよびＣ参照）。
最後に、リン酸混合溶液（リン酸：過酸化水素：水＝６：２：１００）をエッチャントに用いてｐ型ＧａＡｓ層をエッチングする。エッチング時間は９０秒とする。
以上のようにして素子分離を行った後、レジストパターン１５を除去する。
【００４０】
次に、半導体層１２の表面にリソグラフィーにより所定の平面形状を有するレジストパターン（図示せず）を形成し、さらに全面に例えばスパッタリング法により例えばＰｄ膜、ＡｕＧｅ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＰｄ膜、ＡｕＧｅ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、ｎ型ＧａＡｓ層上にＰｄ／ＡｕＧｅ／Ａｕ構造の長方形の平面形状を有するｎ側電極を形成する。次に、このｎ側電極以外の部分のｎ型ＧａＡｓ層をエッチング除去する。
【００４１】
ｎ側電極が形成された半導体層１２側を他の支持基板、例えばサファイア基板に貼り合わせた後、接着剤１３および支持基板１４を除去する。
次に、これにより露出した半導体層１２側の表面にリソグラフィーにより所定の平面形状を有するレジストパターン（図示せず）を形成し、さらに基板全面に例えばスパッタリング法により例えばＡｕ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＡｕ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、ｐ型ＧａＡｓ層上にＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ構造の長方形の平面形状を有するｐ側電極を形成する。次に、このｐ側電極以外の部分のｐ型ＧａＡｓ層をエッチング除去する。
以上により、目的とする発光ダイオードが完成する。
【００４２】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＡ−オフ基板１１上に半導体層１２を成長させ、このＡ−オフ基板１１の半導体層１２側を支持基板１４に貼り合わせ、Ａ−オフ基板１１を裏面側から除去して半導体層１２を露出させている。そして、こうして露出した半導体層１２上にレジストパターン１５を形成した後、このレジストパターン１５をエッチング用マスクとして半導体層１２をウエットエッチングにより逆メサエッチングしていることにより、半導体層１２のレジストパターン１５の短辺に平行な方向の断面形状にＡ−オフ基板１１の傾斜角度が反映されない。このため、半導体層１２の断面形状は左右対称となり、半導体層１２の両側面１２ｂの半導体層１２の主面となす角度が互いに等しくなる。この結果、この発光ダイオードの動作時には、半導体層１２の左右で、この半導体層１２から取り出される光の分布が対称となる。すなわち、この発光ダイオードは配光分布が左右対称となる。この結果、視野角によるこの発光ダイオードの光強度の変化を小さく抑えることができる。
この発光ダイオードは、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置などの各種の電子機器に用いて好適なものである。
【００４３】
〈２．第２の実施の形態〉
［発光ダイオードの製造方法および発光ダイオード］
第２の実施の形態による発光ダイオードの製造方法について説明する。
第１の実施の形態においては、（００１）面に対して［１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＡ−オフ基板１１を用いたのに対し、第２の実施の形態においては、（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有する基板（以下「Ｂ−オフ基板」という。）２１を用いる。このＢ−オフ基板２１は、オフ角度が１５°より小さいと、このＢ−オフ基板２１上に成長させる半導体層のエネルギーバンド構造に大きく差が生じ、特性が著しく低下するために一般的には使用されていないが、オフ角度がエネルギーバンド構造が安定する１５°以上の場合は使用されることがある（図２１および図２２参照。非特許文献１参照。）。
【００４４】
すなわち、第２の実施の形態においては、図１１Ａに示すように、まず、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面を有するＢ−オフ基板２１上に閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなる半導体層２２を成長させる。半導体層２２は、活性層２２ａのほか、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層などを含む。Ｂ−オフ基板２１の主面の（００１）面に対する傾斜角度βは１５°以上の角度の範囲内で必要に応じて選ばれるが、例えば１５°≦β≦５０°である、
【００４５】
次に、図１１Ｂに示すように、半導体層２２上に長方形の平面形状を有するレジストパターン２３をリソグラフィーにより形成する。図１２に示すように、このレジストパターン２３は、長辺が半導体層２２の［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びるように形成する。このレジストパターン２３の短辺の長さは、エッチング完了後の半導体層２２の頂面の長さとほぼ等しく、長辺の長さは、エッチング完了後の半導体層２２の頂面の長さよりも長くする。
【００４６】
次に、このレジストパターン２３をエッチング用マスクとして半導体層２２をウエットエッチングによりエッチングし、パターニングする。これによって、図１１Ｃに示すように、素子分離が行われる。このウエットエッチングにより、半導体層２２は順メサエッチングされ、半導体層２２のレジストパターン２３の短辺に平行な断面形状は台形状となり、半導体層２２の両側面は（１１１）面および（−１−１１）面からなる斜面となる。この場合も、第１の実施の形態と同様に、レジストパターン２３の短辺に平行な方向の半導体層２２の断面形状にＢ−オフ基板２１の主面のオフ角度が反映されないため、断面形状は左右対称となり、両側面が半導体層２２の主面となす角度も互いに等しくなる。
【００４７】
次に、レジストパターン２３を除去した後、半導体層２２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの一方の電極（図示せず）を形成する。
次に、Ｂ−オフ基板２１の半導体層２２側を接着剤により支持基板に貼り合わせる。
次に、Ｂ−オフ基板２１を裏面側から研磨やケミカルエッチングなどを行うことにより除去し、半導体層２２を露出させる。
次に、こうして露出した半導体層２２上にｐ側電極およびｎ側電極のうちの他方の電極（図示せず）を形成する。
この後、支持基板および接着剤を除去する。
【００４８】
以上により、図１３に示すように、左右対称な断面形状を有し、両側面２２ｂが半導体層２２の主面となす角度が互いに等しい発光ダイオードが完成する。この発光ダイオードの半導体層２２の上底側の主面は（００１）面に対して［−１１０］方向に所定角度傾斜した主面からなり、半導体層２２の両側面２２ｂは（１１１）面および（−１１１）面からなる。この発光ダイオードは、用途に応じて、単体素子として用いてもよいし、他の基板と貼り合わせたり、転写したり、配線接続を行ったりすることができる。
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態ど同様な利点を得ることができる。
【００４９】
以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１１…Ａ−オフ基板、１２…半導体層、１２ａ…活性層、１２ｂ…側面、１３…接着剤、１４…支持基板、１５…レジストパターン、２１…Ｂ−オフ基板、２２…半導体層、２２ａ…活性層、２２ｂ…側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記第１の基板の上記半導体層側を第２の基板に貼り合わせる工程と、
上記第１の基板を除去して上記半導体層を露出させる工程と、
上記露出させた上記半導体層上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングした後の上記半導体層の上記エッチング用マスクの短辺に平行な方向の断面形状が逆台形であり、上記半導体層の上記エッチング用マスクの長辺に平行な両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
上記第１の基板を構成する上記化合物半導体および上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である請求項２記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体である請求項３記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はリン系化合物半導体であり、上記半導体層をウエットエッチングする際のエッチャントとして５℃より低温に冷却した塩酸を用いる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる発光ダイオード。
【請求項７】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である請求項６記載の発光ダイオード。
【請求項８】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体である請求項７記載の発光ダイオード。
【請求項９】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面を有する基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記半導体層上に、長辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１１１）面および（−１−１１）面からなる発光ダイオード。
【請求項１】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面を有する第１の基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記第１の基板の上記半導体層側を第２の基板に貼り合わせる工程と、
上記第１の基板を除去して上記半導体層を露出させる工程と、
上記露出させた上記半導体層上に、長辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延び、短辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングした後の上記半導体層の上記エッチング用マスクの短辺に平行な方向の断面形状が逆台形であり、上記半導体層の上記エッチング用マスクの長辺に平行な両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
上記第１の基板を構成する上記化合物半導体および上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である請求項２記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体である請求項３記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はリン系化合物半導体であり、上記半導体層をウエットエッチングする際のエッチャントとして５℃より低温に冷却した塩酸を用いる請求項１記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１−１１）面および（−１１１）面からなる発光ダイオード。
【請求項７】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である請求項６記載の発光ダイオード。
【請求項８】
上記半導体層を構成する上記化合物半導体はＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体である請求項７記載の発光ダイオード。
【請求項９】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面を有する基板上に、閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
上記半導体層上に、長辺が［−１１０］方向または［１−１０］方向に延び、短辺が［１１０］方向または［−１−１０］方向に延びる長方形の平面形状を有するエッチング用マスクを形成する工程と、
上記エッチング用マスクを用いて上記半導体層をウエットエッチングによりパターニングする工程とを有する発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】
閃亜鉛鉱型結晶構造を有する化合物半導体からなり、発光ダイオード構造を形成する半導体層の一方向の断面形状が台形であり、上記半導体層の上底側の主面が（００１）面に対して［−１１０］方向に傾斜した主面からなり、上記半導体層の両側面が（１１１）面および（−１−１１）面からなる発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−２７８２７４（Ｐ２０１０−２７８２７４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２９７６６（Ｐ２００９−１２９７６６）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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