発光装置およびその製造方法
【課題】 電極の断線等を抑制するとともに、発光部の上面からの電極の引き出し方向の制約を低減することができる発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る発光装置１は、基板３と、基板３の上に複数の半導体層を積層して形成されており、Ｇａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層１５が最上層に設けられている発光部５と、コンタクト層１５の上面に接続されている電極７と、を備えている。そして、コンタクト層１５は、上面と底面とを結ぶ側面がコンタクト層１５の上面から底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜している。この電極７は、コンタクト層１５の上面から側面の上を介して基板３の上に引き出されている。
【解決手段】 本発明に係る発光装置１は、基板３と、基板３の上に複数の半導体層を積層して形成されており、Ｇａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層１５が最上層に設けられている発光部５と、コンタクト層１５の上面に接続されている電極７と、を備えている。そして、コンタクト層１５は、上面と底面とを結ぶ側面がコンタクト層１５の上面から底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜している。この電極７は、コンタクト層１５の上面から側面の上を介して基板３の上に引き出されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の上に複数の半導体層を積層し、ｐｎ接合領域を有する発光部を形成した発光装置が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載された発光装置は、基板の上に複数の半導体層を積層して形成された発光部の上面に、電極を接続して構成されている。この発光装置の発光部は、平面視略矩形状であり、順メサ形状の側面と、逆メサ形状の側面とを備えている。この発光部の上面に接続された電極は、順メサ形状の側面の上を介して基板の上に引き出されている。これは、例えば、逆メサ形状の側面の上に蒸着などによって電極を形成しようとした場合、この逆メサ形状の側面の上に電極材料が堆積し難く、電極の厚さが薄くなったり、断線が生じたりし易いためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発光装置では、上記のように電極の断線等の問題を回避しているが、一方で、発光部の上面から電極を引き出す方向の制約が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、電極の断線などを低減するとともに、発光部の上面からの電極の引き出し方向の制約を低減することができる発光装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光装置は、基板と、該基板の上に複数の半導体層を積層して形成されており、少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えており、前記コンタクト層は、上面と底面とを結ぶ側面が当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている。
【０００７】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、基板と、該基板上に複数の半導体層を積層して形成されている、コンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えている発光装置の製造方法であって、前記基板の上に、複数の半導体層を積層するとともに、少なくともＧａを含む燐化物半導体層を最上層に形成する工程と、前記燐化物半導体層の上にレジストマスクを形成した後に、当該燐化物半導体層を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングして、前記コンタクト層を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電極の断線などが生じるのを低減するとともに、発光部の上面からの電極の引き出し方向の制約を低減することができる発光装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示した発光装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した発光装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示した発光装置の製造工程を示す要部断面図である。
【図５】図５に示した発光装置の製造工程の続きを示す要部断面図である。
【図６】本発明に係る発光装置の他の実施形態を示す平面図である。
【図７】図６に示した発光装置のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図６に示した発光装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図６に示した発光装置の製造工程を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る発光装置の一実施形態としてＬＥＤアレイを例示し、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１に示したように、本実施形態に係るＬＥＤアレイ１は、基板３と、基板３の上に列をなして設けられている複数の発光部５と、各発光部５に接続されている表面電極７と、を備えている。
【００１２】
基板３は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）からなっており、ｎ型の導電性を有している。この基板３には、例えばｎ型の不純物であるシリコン（Ｓｉ）が１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｎ型の不純物としては、Ｓｉの他に、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。また、基板３は、厚さが例えば１００〜３５０〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１３】
各発光部５は、図２、３に示したように、基板３の上に設けられている第１の積層領域Ｓ１と、第１の積層領域Ｓ１の上に設けられている第２の積層領域Ｓ２と、を備えている。この第１の積層領域Ｓ１は、ｎ型クラッド層９と、活性層１１とが順次積層されている。この第２の積層領域Ｓ２は、ｐ型クラッド層１３と、コンタクト層１５とが順次積層されている。
【００１４】
基板３の上面の上に設けられている第１の積層領域Ｓ１は、図１に示したように、平面視において略矩形状に設けられている。この第１の積層領域Ｓ１は、図２、３に示したように、幅が上面（つまり、活性層１１の上面）で最も小さく、底面（つまり、ｎ型クラッド層９の底面）で最も大きくなっているメサ形状をしている。そして、この第１の積層領域Ｓ１の上面と底面とを結ぶ側面は、全周に亘って、第１の積層領域Ｓ１の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面となっている。
【００１５】
第１の積層領域Ｓ１を構成するｎ型クラッド層９は、基板３の上面に設けられている。このｎ型クラッド層９は、燐化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰ）からなっており、ｎ型の導電性を有している。このｎ型クラッド層９は、例えばｎ型の不純物であるＳｉが１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｎ型の不純物としては、Ｓｉの他に、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、ＴｅなどのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。また、ｎ型クラッド層９は、厚さが例えば０．４〜１〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１６】
活性層１１は、ｎ型クラッド層９の上面の上に設けられている。この活性層１１は、燐化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）からなっている。この活性層１１には、不純物がドーピングされていない。この活性層１１は、厚さが例えば０．３〜１〔μｍ〕とされる。
【００１７】
第１の積層領域Ｓ１の上に形成された第２の積層領域Ｓ２は、図１に示したように、平面視において略矩形状に設けられている。この第２の積層領域Ｓ２は、図２、３に示したように、幅が上面で最も小さく、底面で最も大きくなったメサ形状をしている。そして、第２の積層領域Ｓ２の上面と底面とを結ぶ側面は、全周に亘って、第２の積層領域Ｓ２の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面となっている。第２の積層領域Ｓ２の下面は、第１の積層領域Ｓ１の上面の面積に比べて狭くなっている。
【００１８】
第２の積層領域Ｓ２を構成するｐ型クラッド層１３は、ＡｌＩｎＰからなっており、ｐ型の導電性を有している。このｐ型クラッド層１３は、例えばｐ型の不純物である亜鉛（Ｚｎ）が、１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｐ型の不純物としては、Ｚｎの他に、例えばベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、炭素（Ｃａｎｉｏｎ）などの元素が挙げられる。また、ｐ型クラッド層１３は、厚さが例えば０．４〜１〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１９】
コンタクト層１５は、燐化ガリウム（ＧａＰ）からなっており、ｐ型の導電性を有している。このコンタクト層１５には、例えばｐ型の不純物であるＺｎが、１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｐ型の不純物としては、Ｚｎの他に、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃａｎｉｏｎなどの元素が挙げられる。また、コンタクト層１５は、厚さが例えば０．１〜５〔μｍ〕の範囲とされる。このコンタクト層１５は、発光部５の最上層に形成されており、後述する表面電極７が接続されている。
【００２０】
図２、３に示したように、発光部５が積層された基板３の上面側は、絶縁膜１７によって全体的に被覆されている。この絶縁膜１７は、電気絶縁性および透光性を有するＳｉＮなどからなる。なお、絶縁膜１７は、コンタクト層１５の上面に貫通孔１７ａが設けられている。この貫通孔１７ａは、後述する表面電極７のリード部７ｂがコンタクト層１５の上面に接続されるのに寄与している。なお、図１では、説明の便宜上、絶縁膜１７を図示していない。
【００２１】
図１に示した表面電極７は、基板３を被覆する絶縁膜１７（図１において不図示）の上に設けられており、パッド部７ａと、リード部７ｂとを有している。このパッド部７ａは、複数設けられており、千鳥状に配置されている。このリード部７ｂは、発光部５とパッド部７ａとを接続している。図２に示したように、リード部７ｂは、絶縁膜１７に形成された貫通孔１７ａを介して、発光部５のコンタクト層１５の上面に接続されている。このリード部７ｂは、コンタクト層１５の上面から発光部５の側面の上を介して基板３の上に引き出されている。より詳細には、このリード部７ｂは、コンタクト層１５の上面から、該コンタクト層１５およびｐ型クラッド層１３からなる第２の積層領域Ｓ２の側面の上を介して第１の積層領域Ｓ１の上面の上に引き出されている。さらに、この第１の積層領域Ｓ１の上面の上に引き出されたリード部７ｂは、活性層１１およびｎ型クラッド層９からなる第１の積層領域Ｓ１の上面および側面の上を介して基板３の上面の上に引き出されている。この基板３の上面の上に引き出されたリード部７ｂは、パッド部７ａに接続されている。このパッド部７ａおよびリード部７ｂによって構成される表面電極７は、例えば厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層と、の積層体で形成することができる。
【００２２】
図２、３に示したように、基板３は、発光部５が形成されている上面と反対側の底面の上に、当該底面の全体に亘って裏面電極１９が形成されている。この裏面電極１９は、例えば厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが５００〜１０００〔Å〕程度のＡｕおよびＧｅの合金層と、厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層と、の積層体で形成することができる。
【００２３】
上述のように構成されたＬＥＤアレイ１は、表面電極７と裏面電極１９との間に順方向電圧を印加することで、発光部５に電流が供給され、活性層１１が発光する。
【００２４】
次に、ＬＥＤアレイ１の製造方法の一実施形態について、図４、５を参照しつつ説明する。なお、ここでは、図１のＬＥＤアレイ１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を参照して、ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明する。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示したように、基板３の上に、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等を用いて、ｎ型クラッド層９、活性層１１、ｐ型クラッド層１３、およびコンタクト層１５となる各半導体層９Ｘ、１１Ｘ、１３Ｘ、１５Ｘを順次積層する。
【００２６】
そして、図４（ｂ）に示したように、フォトリソグラフィー技術などを用いてコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘの上に第１のレジストマスクＭ１を形成する。次に、図４（ｃ）に示したようにコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘをエッチングする。このエッチングの際に、フッ酸（ＨＦ）、および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含むエッチャントが用いられる。このエッチャントを用いることで、ＧａＰからなるコンタクト層１５と、ＡｌＩｎＰからなるｐ型クラッド層１３と、で構成される第２の積層領域Ｓ２を幅が上面で最も小さく、かつ底面で最も大きくなっているメサ形状になし、第２の積層領域Ｓ２の上面と底面とを結ぶ側面を全周に亘って、第２の積層領域Ｓ２の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面にすることができる。このエッチャントは、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘのそれぞれに対し、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが高い。このため、このエッチャントは、図４（ｃ）に示したように、第１のレジストマスクＭ１の下面側に回り込み、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘのそれぞれをメサ形状にエッチングする。また、このエッチャントは、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１に対するエッチングレートが非常に低いので、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘおよびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘを選択的にエッチングすることができる。
【００２７】
なお、このエッチャントにおけるＨＦとＨ２Ｏ２との配合比（体積比）は、特に限定されず、所望のエッチングレートが得られるように適宜設定すればよい。表１は、エッチャントを構成する溶剤の配合比および温度を各条件Ａ〜Ｈに設定して、ＧａＰからなるコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘをエッチングしたときのエッチングレート、および第１のレジストマスクＭ１の剥離の有無を示している。条件Ａ〜Ｃの結果から、常温（２３℃）では、Ｈ２Ｏ２の配合量が増すにつれて、エッチングレートが大きくなっていることがわかる。但し、条件Ｅ、Ｆの結果から、Ｈ２Ｏ２の配合量がある程度増すと、Ｈ２Ｏ２の配合量とエッチングレートとの相関性がなくなることが推測される。
【００２８】
また、表１の実験で使用したエッチャントには、ＨＦおよびＨ２Ｏ２に加えて、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）が配合されている。このＮＨ４Ｆは、第１のレジストマスクＭ１のエッチャントに対する耐性を向上させて、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘからの剥離を低減する働きがある。条件Ａ〜Ｆの結果から、ＨＦとＮＨ４Ｆとの配合比（体積比）を、ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝ｘ：７（０＜ｘ≦３）とすることで、第１のレジストマスクＭ１のコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘからの剥離が生じるのを低減できることがわかる。したがって、本実施形態では、条件Ａ〜Ｄのいずれかの条件で、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘをエッチングする。なお、本実施形態における第１のレジストマスクＭ１は、ノボラック樹脂と、ナフトキノンジアジドとを含有するポジ型レジスト材料である、富士フィルムオーリン株式会社製：ＨＰＲ−２０６を使用している。
【００２９】
また、表１の条件ＤおよびＧの結果から、エッチャントの温度を５０〔℃〕にすると、エッチングレートが大きくなるが、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じることがわかる。また、条件Ｈの結果から、エッチャントの温度が５０〔℃〕のときは、ＮＨ４Ｆの配合比を高くしても、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じることがわかる。したがって、エッチャントの温度は、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じない範囲で、適宜設定することが好ましい。
【００３０】
【表１】
【００３１】
上記のようにコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘからなる第２の積層領域Ｓ２のエッチングが終了した後に、第１のレジストマスクＭ１を除去する。
【００３２】
次に、図４（ｄ）に示したように、フォトリソグラフィー技術などを用いて、活性層１１となる半導体層１１Ｘの上に第２の積層領域Ｓ２を覆うように第２のレジストマスクＭ２を形成する。次に、図４（ｅ）に示したように、ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層９となる半導体層９Ｘと、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１となる半導体層１１Ｘとで構成される第１の積層領域Ｓ１をエッチングする。このとき、例えば、塩酸（ＨＣｌ）および酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を含むエッチャントを用いることで、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰからなる第１の積層領域Ｓ１を、幅が上面で最も小さく、かつ底面で最も大きくなったメサ形状になし、第１の積層領域Ｓ１の上面と底面とを結ぶ側面を、全周に亘って、第１の積層領域Ｓ１の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面にすることができる。このエッチング終了後に、図５（ｆ）に示したように、第２のレジストマスクＭ２を除去する。こうして、ｎ型クラッド層９、活性層１１、ｐ型クラッド層１３、およびコンタクト層１５を有する発光部５が形成される。
【００３３】
続いて、図５（ｇ）に示したように、発光部５が形成された基板３の上に化学蒸着法（ＣＶＤ法）などを用いて絶縁膜１７を形成する。次に、この絶縁膜１７の上に、フォトリソグラフィー法などを用いて、貫通孔１７ａを形成すべき領域に開口部Ｍ３ａを有する第３のレジストマスクＭ３を形成する。
【００３４】
そして、図５（ｈ）に示したように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などを用いて絶縁膜１７をエッチングして貫通孔１７ａを形成する。この貫通孔１７ａの形成後に、第３のレジストマスクＭ３を除去する。
【００３５】
次いで、図示していないが、絶縁膜１７の上にレジスト膜を塗布して、フォトリソグラフィー法によって、所望のパターンを露光、現像した後に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて、表面電極７を形成するための金属膜を形成する。そして、リフトオフ法によって、レジスト膜を除去して、図５（ｉ）に示したように表面電極７を所定の形状に形成する。
【００３６】
そして、図５（ｊ）に示したように、基板３の発光部５が形成されている上面と反対側の底面に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて裏面電極１９を形成する。
【００３７】
上述の工程によって、図１に示したＬＥＤアレイ１が形成される。
【００３８】
本実施形態に係るＬＥＤアレイ１の製造方法によれば、図４（ｃ）に示したように、ＧａＰからなるコンタクト層１５を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングしている。本願発明者は、このＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントを用いてＧａＰからなるコンタクト層１５をエッチングすることによって、コンタクト層１５の形状を、幅が上面で最も小さく、且つ底面で最も大きくなったメサ形状となし、コンタクト層１５の上面と底面とを結ぶ側面を、全周に亘って、コンタクト層１５の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面とすることができることを新たに見出した。
【００３９】
そして、本実施形態に係るＬＥＤアレイ１によれば、コンタクト層１５の形状を上記のような傾斜面を有するメサ形状となし、コンタクト層１５の上面に接続された表面電極７を、この傾斜面を形成する側面の上を介して基板３の上に引き出している。そのため、コンタクト層１５の側面の上に蒸着などによって表面電極７を形成する際に、表面電極７の厚さが薄くなったり、表面電極７が断線するなどの問題が生じたりするのを低減することができる。また、コンタクト層１５の側面の全周に亘って、このような傾斜面が形成されているので、コンタクト層１５の上面からの表面電極７の引き出し方向の制約を低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図２に示したように、コンタクト層１５を含む第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさが第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさに比べて小さくなっているとともに、第２の積層領域Ｓ２の側面、および第１の積層領域Ｓ１の側面が共に、傾斜面を形成している。そして、コンタクト層１５の上面に接続された表面電極７は、第２の積層領域Ｓ２における傾斜面を形成する側面、並びに、第１の積層領域Ｓ１における上面および傾斜面を形成する側面の上を介して基板３の上に引き出されている。そのため、表面電極７を形成する際の表面電極７の断線などの問題が生じるのを低減することができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
図６〜８に示した本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレイ１Ａは、発光部５に替えて、発光部５Ａを有している点において、ＬＥＤアレイ１の構成と異なっている。
【００４２】
発光部５Ａは、発光部５と側面の傾斜角度が異なっている。より具体的には、この発光部５Ａは、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面に比べて、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面の傾斜が緩やかになっている。なお、この表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面と対になっている他の側面は、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面、およびリード部７ｂが上に設けられている側面に比べて、側面の傾斜が急峻であっても、緩やかであっても、同程度であってもよい。
【００４３】
ＬＥＤアレイ１Ａでは、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている発光部５Ａの側面の傾斜を緩やかにすることによって、表面電極７に断線が生じるのを低減することができる。また、ＬＥＤアレイ１Ａでは、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面を、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面に比べて急峻とすることによって、隣り合う発光部５Ａの間の離間距離を短くすることができ、発光部５Ａの密度を高めることができる。
【００４４】
次に、このような構成のＬＥＤアレイ１Ａの製造方法の一実施形態について説明する。
【００４５】
このＬＥＤアレイ１Ａの製造方法では、ＬＥＤアレイ１の製造方法における、エッチングマスクＭ２を設ける工程、およびＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層９となる半導体層９Ｘと、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１となる半導体層１１Ｘとで構成される第１の積層領域Ｓ１をエッチングする工程、が異なっている。
【００４６】
このＬＥＤアレイ１Ａの製造方法としては、例えば隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面と、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面と、を異なるエッチェントを用いて別々に形成する方法が挙げられる。具体的には、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面を形成する際に用いるエッチャントとして、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面を形成する際に用いるエッチャントに比べて高いものを採用することで形成する。このようなエッチャントの組み合わせとしては、例えば隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面をエッチングするエッチャントとしてＨＣｌおよびＣＨ３ＣＯＯＨを含むものを採用し、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面をエッチングするエッチャントとしてＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むものを採用する組み合わせが挙げられる。
【００４７】
また、各側面を異なるエッチェントを用いて別々に形成するには、各側面を形成する際に、レジストマスクＭ２に替えて別々の異なるレジストマスクを設ければよい。具体的には、まず、図９（ａ）に示したように、複数の発光部５Ａが配列される領域を覆うように第１のサブレジストマスクＭ２Ａを設ける。次に、この第１のサブレジストマスクＭ２Ａから露出している領域をＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントを用いてエッチングして、図９（ｂ）に示したように、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面を形成する。次に、図９（ｃ）に示したように、発光部５Ａとなる領域を覆うとともに、隣接する発光部５Ａの間の表面となる領域を露出させるようにして第２のサブレジストマスクＭ２Ｂを設ける。次に、この第２のサブレジストマスクＭ２Ｂから露出している領域をＨＣｌおよびＣＨ３ＣＯＯＨを含むエッチャントを用いてエッチングして、図９（ｄ）に示したように、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面を形成する。
【００４８】
なお、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面の形成と、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面の形成とは、いずれを先に形成してもよい。この際に、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが相対的に大きいエッチャントを用いる隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面の形成を先に行うことで、隣接する発光部５Ａの離間距離をより短くすることができる。
【００４９】
上述のような工程を経て、ＬＥＤアレイ１Ａを製造することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ＧａＰからなるコンタクト層１５を例示しているが、これに限定されるものではない。本発明に係る発光装置の製造方法は、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＰ、およびＡｌＧａＩｎＰなどの少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層に対しても適用可能である。ＧａＰからなるコンタクト層１５と同様、上記のような傾斜面を有するメサ形状に形成することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、発光部５における第１の積層領域Ｓ１、およびコンタクト層１５を含む第２の積層領域Ｓ２を平面視略矩形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、その他の多角形状、円形状に形成してもよい。この場合も、第１の積層領域Ｓ１および第２の積層領域Ｓ２を上記のような傾斜面を有するメサ形状に形成することができる。また、上記実施形態では、第１の積層領域Ｓ１および第２の積層領域Ｓ２の側面が、図２、図３に示したように平面的な傾斜面となっているが、曲面的な傾斜面に形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさが第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさに比べて小さく形成されており、第１の積層領域Ｓ１の上面が露出しているが、第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさと第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさとを同じにして、第１の積層領域Ｓ１の上面が露出しないようにしてもよい。この場合も、表面電極７を形成する際の表面電極７の断線等の問題を抑制することができる。
【００５３】
また、コンタクト層１５を除く発光部５の層構成についても、発光可能なｐｎ接合領域を形成することができる限り、上記の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ・・・ＬＥＤアレイ
３、２Ａ・・・基板
５、５Ａ・・・発光部
７・・・表面電極
７ａ・・・パッド部
７ｂ・・・リード部
９、９Ａ・・・ｎ型クラッド層
１１、１１Ａ・・・活性層
１３、１３Ａ・・・ｐ型クラッド層
１５、１５Ａ・・・コンタクト層
１７・・・絶縁膜
１７ａ・・・貫通孔
１９・・・裏面電極
Ｓ１・・・第１の積層領域
Ｓ２・・・第２の積層領域
Ｍ１・・・第１のレジストマスク
Ｍ２・・・第２のレジストマスク
Ｍ２Ａ・・・第１のサブレジストマスク
Ｍ２Ｂ・・・第２のサブレジストマスク
Ｍ３・・・第３のレジストマスク
Ｍ４・・・第４のレジストマスク
９Ｘ、１１Ｘ、１３Ｘ、１５Ｘ・・・半導体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の上に複数の半導体層を積層し、ｐｎ接合領域を有する発光部を形成した発光装置が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載された発光装置は、基板の上に複数の半導体層を積層して形成された発光部の上面に、電極を接続して構成されている。この発光装置の発光部は、平面視略矩形状であり、順メサ形状の側面と、逆メサ形状の側面とを備えている。この発光部の上面に接続された電極は、順メサ形状の側面の上を介して基板の上に引き出されている。これは、例えば、逆メサ形状の側面の上に蒸着などによって電極を形成しようとした場合、この逆メサ形状の側面の上に電極材料が堆積し難く、電極の厚さが薄くなったり、断線が生じたりし易いためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発光装置では、上記のように電極の断線等の問題を回避しているが、一方で、発光部の上面から電極を引き出す方向の制約が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、電極の断線などを低減するとともに、発光部の上面からの電極の引き出し方向の制約を低減することができる発光装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光装置は、基板と、該基板の上に複数の半導体層を積層して形成されており、少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えており、前記コンタクト層は、上面と底面とを結ぶ側面が当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている。
【０００７】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、基板と、該基板上に複数の半導体層を積層して形成されている、コンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えている発光装置の製造方法であって、前記基板の上に、複数の半導体層を積層するとともに、少なくともＧａを含む燐化物半導体層を最上層に形成する工程と、前記燐化物半導体層の上にレジストマスクを形成した後に、当該燐化物半導体層を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングして、前記コンタクト層を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電極の断線などが生じるのを低減するとともに、発光部の上面からの電極の引き出し方向の制約を低減することができる発光装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示した発光装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した発光装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示した発光装置の製造工程を示す要部断面図である。
【図５】図５に示した発光装置の製造工程の続きを示す要部断面図である。
【図６】本発明に係る発光装置の他の実施形態を示す平面図である。
【図７】図６に示した発光装置のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図６に示した発光装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図６に示した発光装置の製造工程を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る発光装置の一実施形態としてＬＥＤアレイを例示し、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１に示したように、本実施形態に係るＬＥＤアレイ１は、基板３と、基板３の上に列をなして設けられている複数の発光部５と、各発光部５に接続されている表面電極７と、を備えている。
【００１２】
基板３は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）からなっており、ｎ型の導電性を有している。この基板３には、例えばｎ型の不純物であるシリコン（Ｓｉ）が１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｎ型の不純物としては、Ｓｉの他に、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。また、基板３は、厚さが例えば１００〜３５０〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１３】
各発光部５は、図２、３に示したように、基板３の上に設けられている第１の積層領域Ｓ１と、第１の積層領域Ｓ１の上に設けられている第２の積層領域Ｓ２と、を備えている。この第１の積層領域Ｓ１は、ｎ型クラッド層９と、活性層１１とが順次積層されている。この第２の積層領域Ｓ２は、ｐ型クラッド層１３と、コンタクト層１５とが順次積層されている。
【００１４】
基板３の上面の上に設けられている第１の積層領域Ｓ１は、図１に示したように、平面視において略矩形状に設けられている。この第１の積層領域Ｓ１は、図２、３に示したように、幅が上面（つまり、活性層１１の上面）で最も小さく、底面（つまり、ｎ型クラッド層９の底面）で最も大きくなっているメサ形状をしている。そして、この第１の積層領域Ｓ１の上面と底面とを結ぶ側面は、全周に亘って、第１の積層領域Ｓ１の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面となっている。
【００１５】
第１の積層領域Ｓ１を構成するｎ型クラッド層９は、基板３の上面に設けられている。このｎ型クラッド層９は、燐化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰ）からなっており、ｎ型の導電性を有している。このｎ型クラッド層９は、例えばｎ型の不純物であるＳｉが１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｎ型の不純物としては、Ｓｉの他に、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、ＴｅなどのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。また、ｎ型クラッド層９は、厚さが例えば０．４〜１〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１６】
活性層１１は、ｎ型クラッド層９の上面の上に設けられている。この活性層１１は、燐化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）からなっている。この活性層１１には、不純物がドーピングされていない。この活性層１１は、厚さが例えば０．３〜１〔μｍ〕とされる。
【００１７】
第１の積層領域Ｓ１の上に形成された第２の積層領域Ｓ２は、図１に示したように、平面視において略矩形状に設けられている。この第２の積層領域Ｓ２は、図２、３に示したように、幅が上面で最も小さく、底面で最も大きくなったメサ形状をしている。そして、第２の積層領域Ｓ２の上面と底面とを結ぶ側面は、全周に亘って、第２の積層領域Ｓ２の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面となっている。第２の積層領域Ｓ２の下面は、第１の積層領域Ｓ１の上面の面積に比べて狭くなっている。
【００１８】
第２の積層領域Ｓ２を構成するｐ型クラッド層１３は、ＡｌＩｎＰからなっており、ｐ型の導電性を有している。このｐ型クラッド層１３は、例えばｐ型の不純物である亜鉛（Ｚｎ）が、１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｐ型の不純物としては、Ｚｎの他に、例えばベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、炭素（Ｃａｎｉｏｎ）などの元素が挙げられる。また、ｐ型クラッド層１３は、厚さが例えば０．４〜１〔μｍ〕の範囲とされる。
【００１９】
コンタクト層１５は、燐化ガリウム（ＧａＰ）からなっており、ｐ型の導電性を有している。このコンタクト層１５には、例えばｐ型の不純物であるＺｎが、１×１０１７〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕の範囲の濃度でドーピングされている。このｐ型の不純物としては、Ｚｎの他に、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃａｎｉｏｎなどの元素が挙げられる。また、コンタクト層１５は、厚さが例えば０．１〜５〔μｍ〕の範囲とされる。このコンタクト層１５は、発光部５の最上層に形成されており、後述する表面電極７が接続されている。
【００２０】
図２、３に示したように、発光部５が積層された基板３の上面側は、絶縁膜１７によって全体的に被覆されている。この絶縁膜１７は、電気絶縁性および透光性を有するＳｉＮなどからなる。なお、絶縁膜１７は、コンタクト層１５の上面に貫通孔１７ａが設けられている。この貫通孔１７ａは、後述する表面電極７のリード部７ｂがコンタクト層１５の上面に接続されるのに寄与している。なお、図１では、説明の便宜上、絶縁膜１７を図示していない。
【００２１】
図１に示した表面電極７は、基板３を被覆する絶縁膜１７（図１において不図示）の上に設けられており、パッド部７ａと、リード部７ｂとを有している。このパッド部７ａは、複数設けられており、千鳥状に配置されている。このリード部７ｂは、発光部５とパッド部７ａとを接続している。図２に示したように、リード部７ｂは、絶縁膜１７に形成された貫通孔１７ａを介して、発光部５のコンタクト層１５の上面に接続されている。このリード部７ｂは、コンタクト層１５の上面から発光部５の側面の上を介して基板３の上に引き出されている。より詳細には、このリード部７ｂは、コンタクト層１５の上面から、該コンタクト層１５およびｐ型クラッド層１３からなる第２の積層領域Ｓ２の側面の上を介して第１の積層領域Ｓ１の上面の上に引き出されている。さらに、この第１の積層領域Ｓ１の上面の上に引き出されたリード部７ｂは、活性層１１およびｎ型クラッド層９からなる第１の積層領域Ｓ１の上面および側面の上を介して基板３の上面の上に引き出されている。この基板３の上面の上に引き出されたリード部７ｂは、パッド部７ａに接続されている。このパッド部７ａおよびリード部７ｂによって構成される表面電極７は、例えば厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層と、の積層体で形成することができる。
【００２２】
図２、３に示したように、基板３は、発光部５が形成されている上面と反対側の底面の上に、当該底面の全体に亘って裏面電極１９が形成されている。この裏面電極１９は、例えば厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが５００〜１０００〔Å〕程度のＡｕおよびＧｅの合金層と、厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層と、の積層体で形成することができる。
【００２３】
上述のように構成されたＬＥＤアレイ１は、表面電極７と裏面電極１９との間に順方向電圧を印加することで、発光部５に電流が供給され、活性層１１が発光する。
【００２４】
次に、ＬＥＤアレイ１の製造方法の一実施形態について、図４、５を参照しつつ説明する。なお、ここでは、図１のＬＥＤアレイ１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を参照して、ＬＥＤアレイ１の製造工程を説明する。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示したように、基板３の上に、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等を用いて、ｎ型クラッド層９、活性層１１、ｐ型クラッド層１３、およびコンタクト層１５となる各半導体層９Ｘ、１１Ｘ、１３Ｘ、１５Ｘを順次積層する。
【００２６】
そして、図４（ｂ）に示したように、フォトリソグラフィー技術などを用いてコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘの上に第１のレジストマスクＭ１を形成する。次に、図４（ｃ）に示したようにコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘをエッチングする。このエッチングの際に、フッ酸（ＨＦ）、および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含むエッチャントが用いられる。このエッチャントを用いることで、ＧａＰからなるコンタクト層１５と、ＡｌＩｎＰからなるｐ型クラッド層１３と、で構成される第２の積層領域Ｓ２を幅が上面で最も小さく、かつ底面で最も大きくなっているメサ形状になし、第２の積層領域Ｓ２の上面と底面とを結ぶ側面を全周に亘って、第２の積層領域Ｓ２の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面にすることができる。このエッチャントは、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘのそれぞれに対し、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが高い。このため、このエッチャントは、図４（ｃ）に示したように、第１のレジストマスクＭ１の下面側に回り込み、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘのそれぞれをメサ形状にエッチングする。また、このエッチャントは、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１に対するエッチングレートが非常に低いので、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘおよびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘを選択的にエッチングすることができる。
【００２７】
なお、このエッチャントにおけるＨＦとＨ２Ｏ２との配合比（体積比）は、特に限定されず、所望のエッチングレートが得られるように適宜設定すればよい。表１は、エッチャントを構成する溶剤の配合比および温度を各条件Ａ〜Ｈに設定して、ＧａＰからなるコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘをエッチングしたときのエッチングレート、および第１のレジストマスクＭ１の剥離の有無を示している。条件Ａ〜Ｃの結果から、常温（２３℃）では、Ｈ２Ｏ２の配合量が増すにつれて、エッチングレートが大きくなっていることがわかる。但し、条件Ｅ、Ｆの結果から、Ｈ２Ｏ２の配合量がある程度増すと、Ｈ２Ｏ２の配合量とエッチングレートとの相関性がなくなることが推測される。
【００２８】
また、表１の実験で使用したエッチャントには、ＨＦおよびＨ２Ｏ２に加えて、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）が配合されている。このＮＨ４Ｆは、第１のレジストマスクＭ１のエッチャントに対する耐性を向上させて、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘからの剥離を低減する働きがある。条件Ａ〜Ｆの結果から、ＨＦとＮＨ４Ｆとの配合比（体積比）を、ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝ｘ：７（０＜ｘ≦３）とすることで、第１のレジストマスクＭ１のコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘからの剥離が生じるのを低減できることがわかる。したがって、本実施形態では、条件Ａ〜Ｄのいずれかの条件で、コンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘをエッチングする。なお、本実施形態における第１のレジストマスクＭ１は、ノボラック樹脂と、ナフトキノンジアジドとを含有するポジ型レジスト材料である、富士フィルムオーリン株式会社製：ＨＰＲ−２０６を使用している。
【００２９】
また、表１の条件ＤおよびＧの結果から、エッチャントの温度を５０〔℃〕にすると、エッチングレートが大きくなるが、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じることがわかる。また、条件Ｈの結果から、エッチャントの温度が５０〔℃〕のときは、ＮＨ４Ｆの配合比を高くしても、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じることがわかる。したがって、エッチャントの温度は、第１のレジストマスクＭ１の剥離が生じない範囲で、適宜設定することが好ましい。
【００３０】
【表１】
【００３１】
上記のようにコンタクト層１５となる半導体層１５Ｘ、およびｐ型クラッド層１３となる半導体層１３Ｘからなる第２の積層領域Ｓ２のエッチングが終了した後に、第１のレジストマスクＭ１を除去する。
【００３２】
次に、図４（ｄ）に示したように、フォトリソグラフィー技術などを用いて、活性層１１となる半導体層１１Ｘの上に第２の積層領域Ｓ２を覆うように第２のレジストマスクＭ２を形成する。次に、図４（ｅ）に示したように、ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層９となる半導体層９Ｘと、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１となる半導体層１１Ｘとで構成される第１の積層領域Ｓ１をエッチングする。このとき、例えば、塩酸（ＨＣｌ）および酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を含むエッチャントを用いることで、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰからなる第１の積層領域Ｓ１を、幅が上面で最も小さく、かつ底面で最も大きくなったメサ形状になし、第１の積層領域Ｓ１の上面と底面とを結ぶ側面を、全周に亘って、第１の積層領域Ｓ１の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面にすることができる。このエッチング終了後に、図５（ｆ）に示したように、第２のレジストマスクＭ２を除去する。こうして、ｎ型クラッド層９、活性層１１、ｐ型クラッド層１３、およびコンタクト層１５を有する発光部５が形成される。
【００３３】
続いて、図５（ｇ）に示したように、発光部５が形成された基板３の上に化学蒸着法（ＣＶＤ法）などを用いて絶縁膜１７を形成する。次に、この絶縁膜１７の上に、フォトリソグラフィー法などを用いて、貫通孔１７ａを形成すべき領域に開口部Ｍ３ａを有する第３のレジストマスクＭ３を形成する。
【００３４】
そして、図５（ｈ）に示したように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などを用いて絶縁膜１７をエッチングして貫通孔１７ａを形成する。この貫通孔１７ａの形成後に、第３のレジストマスクＭ３を除去する。
【００３５】
次いで、図示していないが、絶縁膜１７の上にレジスト膜を塗布して、フォトリソグラフィー法によって、所望のパターンを露光、現像した後に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて、表面電極７を形成するための金属膜を形成する。そして、リフトオフ法によって、レジスト膜を除去して、図５（ｉ）に示したように表面電極７を所定の形状に形成する。
【００３６】
そして、図５（ｊ）に示したように、基板３の発光部５が形成されている上面と反対側の底面に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて裏面電極１９を形成する。
【００３７】
上述の工程によって、図１に示したＬＥＤアレイ１が形成される。
【００３８】
本実施形態に係るＬＥＤアレイ１の製造方法によれば、図４（ｃ）に示したように、ＧａＰからなるコンタクト層１５を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングしている。本願発明者は、このＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントを用いてＧａＰからなるコンタクト層１５をエッチングすることによって、コンタクト層１５の形状を、幅が上面で最も小さく、且つ底面で最も大きくなったメサ形状となし、コンタクト層１５の上面と底面とを結ぶ側面を、全周に亘って、コンタクト層１５の上面から底面に向かうにつれて広がる傾斜面とすることができることを新たに見出した。
【００３９】
そして、本実施形態に係るＬＥＤアレイ１によれば、コンタクト層１５の形状を上記のような傾斜面を有するメサ形状となし、コンタクト層１５の上面に接続された表面電極７を、この傾斜面を形成する側面の上を介して基板３の上に引き出している。そのため、コンタクト層１５の側面の上に蒸着などによって表面電極７を形成する際に、表面電極７の厚さが薄くなったり、表面電極７が断線するなどの問題が生じたりするのを低減することができる。また、コンタクト層１５の側面の全周に亘って、このような傾斜面が形成されているので、コンタクト層１５の上面からの表面電極７の引き出し方向の制約を低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図２に示したように、コンタクト層１５を含む第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさが第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさに比べて小さくなっているとともに、第２の積層領域Ｓ２の側面、および第１の積層領域Ｓ１の側面が共に、傾斜面を形成している。そして、コンタクト層１５の上面に接続された表面電極７は、第２の積層領域Ｓ２における傾斜面を形成する側面、並びに、第１の積層領域Ｓ１における上面および傾斜面を形成する側面の上を介して基板３の上に引き出されている。そのため、表面電極７を形成する際の表面電極７の断線などの問題が生じるのを低減することができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
図６〜８に示した本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤアレイ１Ａは、発光部５に替えて、発光部５Ａを有している点において、ＬＥＤアレイ１の構成と異なっている。
【００４２】
発光部５Ａは、発光部５と側面の傾斜角度が異なっている。より具体的には、この発光部５Ａは、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面に比べて、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面の傾斜が緩やかになっている。なお、この表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面と対になっている他の側面は、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面、およびリード部７ｂが上に設けられている側面に比べて、側面の傾斜が急峻であっても、緩やかであっても、同程度であってもよい。
【００４３】
ＬＥＤアレイ１Ａでは、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている発光部５Ａの側面の傾斜を緩やかにすることによって、表面電極７に断線が生じるのを低減することができる。また、ＬＥＤアレイ１Ａでは、隣り合う発光部５Ａと対向している一対の側面を、表面電極７のリード部７ｂが上に設けられている側面に比べて急峻とすることによって、隣り合う発光部５Ａの間の離間距離を短くすることができ、発光部５Ａの密度を高めることができる。
【００４４】
次に、このような構成のＬＥＤアレイ１Ａの製造方法の一実施形態について説明する。
【００４５】
このＬＥＤアレイ１Ａの製造方法では、ＬＥＤアレイ１の製造方法における、エッチングマスクＭ２を設ける工程、およびＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層９となる半導体層９Ｘと、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層１１となる半導体層１１Ｘとで構成される第１の積層領域Ｓ１をエッチングする工程、が異なっている。
【００４６】
このＬＥＤアレイ１Ａの製造方法としては、例えば隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面と、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面と、を異なるエッチェントを用いて別々に形成する方法が挙げられる。具体的には、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面を形成する際に用いるエッチャントとして、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面を形成する際に用いるエッチャントに比べて高いものを採用することで形成する。このようなエッチャントの組み合わせとしては、例えば隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面をエッチングするエッチャントとしてＨＣｌおよびＣＨ３ＣＯＯＨを含むものを採用し、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面をエッチングするエッチャントとしてＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むものを採用する組み合わせが挙げられる。
【００４７】
また、各側面を異なるエッチェントを用いて別々に形成するには、各側面を形成する際に、レジストマスクＭ２に替えて別々の異なるレジストマスクを設ければよい。具体的には、まず、図９（ａ）に示したように、複数の発光部５Ａが配列される領域を覆うように第１のサブレジストマスクＭ２Ａを設ける。次に、この第１のサブレジストマスクＭ２Ａから露出している領域をＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントを用いてエッチングして、図９（ｂ）に示したように、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面を形成する。次に、図９（ｃ）に示したように、発光部５Ａとなる領域を覆うとともに、隣接する発光部５Ａの間の表面となる領域を露出させるようにして第２のサブレジストマスクＭ２Ｂを設ける。次に、この第２のサブレジストマスクＭ２Ｂから露出している領域をＨＣｌおよびＣＨ３ＣＯＯＨを含むエッチャントを用いてエッチングして、図９（ｄ）に示したように、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面を形成する。
【００４８】
なお、隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面の形成と、リード部７ｂが上に設けられる側面および該側面と対となる他の側面の形成とは、いずれを先に形成してもよい。この際に、厚さ方向に比べて当該厚さ方向に直交する直交方向のエッチングレートが相対的に大きいエッチャントを用いる隣り合う発光部５Ａと対向する一対の側面の形成を先に行うことで、隣接する発光部５Ａの離間距離をより短くすることができる。
【００４９】
上述のような工程を経て、ＬＥＤアレイ１Ａを製造することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ＧａＰからなるコンタクト層１５を例示しているが、これに限定されるものではない。本発明に係る発光装置の製造方法は、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＰ、およびＡｌＧａＩｎＰなどの少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層に対しても適用可能である。ＧａＰからなるコンタクト層１５と同様、上記のような傾斜面を有するメサ形状に形成することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、発光部５における第１の積層領域Ｓ１、およびコンタクト層１５を含む第２の積層領域Ｓ２を平面視略矩形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、その他の多角形状、円形状に形成してもよい。この場合も、第１の積層領域Ｓ１および第２の積層領域Ｓ２を上記のような傾斜面を有するメサ形状に形成することができる。また、上記実施形態では、第１の積層領域Ｓ１および第２の積層領域Ｓ２の側面が、図２、図３に示したように平面的な傾斜面となっているが、曲面的な傾斜面に形成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさが第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさに比べて小さく形成されており、第１の積層領域Ｓ１の上面が露出しているが、第２の積層領域Ｓ２の下面の大きさと第１の積層領域Ｓ１の上面の大きさとを同じにして、第１の積層領域Ｓ１の上面が露出しないようにしてもよい。この場合も、表面電極７を形成する際の表面電極７の断線等の問題を抑制することができる。
【００５３】
また、コンタクト層１５を除く発光部５の層構成についても、発光可能なｐｎ接合領域を形成することができる限り、上記の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ・・・ＬＥＤアレイ
３、２Ａ・・・基板
５、５Ａ・・・発光部
７・・・表面電極
７ａ・・・パッド部
７ｂ・・・リード部
９、９Ａ・・・ｎ型クラッド層
１１、１１Ａ・・・活性層
１３、１３Ａ・・・ｐ型クラッド層
１５、１５Ａ・・・コンタクト層
１７・・・絶縁膜
１７ａ・・・貫通孔
１９・・・裏面電極
Ｓ１・・・第１の積層領域
Ｓ２・・・第２の積層領域
Ｍ１・・・第１のレジストマスク
Ｍ２・・・第２のレジストマスク
Ｍ２Ａ・・・第１のサブレジストマスク
Ｍ２Ｂ・・・第２のサブレジストマスク
Ｍ３・・・第３のレジストマスク
Ｍ４・・・第４のレジストマスク
９Ｘ、１１Ｘ、１３Ｘ、１５Ｘ・・・半導体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上に複数の半導体層を積層して形成されており、少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えており、
前記コンタクト層は、上面と底面とを結ぶ側面が当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、
前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている、発光装置。
【請求項２】
前記コンタクト層は、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングされている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記コンタクト層を含まない１層以上の前記半導体層からなる第１の積層領域と、該第１の積層領域の上に形成されている、前記コンタクト層を含む１層以上の前記半導体層からなる第２の積層領域とを有しており、
前記第１の積層領域および前記第２の積層領域のそれぞれは、上面と底面とを結ぶ側面が、当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、
前記第２の積層領域の底面は、前記第１の積層領域の上面に比べて狭くなっており、
前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から、前記第２の積層領域の前記側面の上、および前記第１の積層領域の前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は、前記基板の上に複数が配列して設けられており、隣接している他の発光部と対向している側面に比べて、前記電極が上に設けられている側面の傾斜が緩やかになっている、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
基板と、該基板上に複数の半導体層を積層して形成されている、コンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えている発光装置の製造方法であって、
前記基板の上に、複数の半導体層を積層するとともに、少なくともＧａを含む燐化物半導体層を最上層に形成する工程と、
前記燐化物半導体層の上にレジストマスクを形成した後に、当該燐化物半導体層を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングして、前記コンタクト層を形成する工程と、を備える、発光装置の製造方法。
【請求項６】
ＮＨ４Ｆをさらに含むエッチャントによって前記燐化物半導体層をエッチングする、請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＨＦと前記ＮＨ４Ｆとの配合比がＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝ｘ：７（０＜ｘ≦３）であるエッチャントによって前記燐化物半導体層をエッチングする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、該基板の上に複数の半導体層を積層して形成されており、少なくともＧａを含む燐化物半導体からなるコンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えており、
前記コンタクト層は、上面と底面とを結ぶ側面が当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、
前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている、発光装置。
【請求項２】
前記コンタクト層は、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングされている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記コンタクト層を含まない１層以上の前記半導体層からなる第１の積層領域と、該第１の積層領域の上に形成されている、前記コンタクト層を含む１層以上の前記半導体層からなる第２の積層領域とを有しており、
前記第１の積層領域および前記第２の積層領域のそれぞれは、上面と底面とを結ぶ側面が、当該上面から当該底面に向かうにつれて広がるように全周に亘って傾斜しており、
前記第２の積層領域の底面は、前記第１の積層領域の上面に比べて狭くなっており、
前記電極は、前記コンタクト層の前記上面から、前記第２の積層領域の前記側面の上、および前記第１の積層領域の前記側面の上を介して前記基板の上に引き出されている、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は、前記基板の上に複数が配列して設けられており、隣接している他の発光部と対向している側面に比べて、前記電極が上に設けられている側面の傾斜が緩やかになっている、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
基板と、該基板上に複数の半導体層を積層して形成されている、コンタクト層が最上層に設けられている発光部と、前記コンタクト層の上面に接続される電極と、を備えている発光装置の製造方法であって、
前記基板の上に、複数の半導体層を積層するとともに、少なくともＧａを含む燐化物半導体層を最上層に形成する工程と、
前記燐化物半導体層の上にレジストマスクを形成した後に、当該燐化物半導体層を、ＨＦおよびＨ２Ｏ２を含むエッチャントによってエッチングして、前記コンタクト層を形成する工程と、を備える、発光装置の製造方法。
【請求項６】
ＮＨ４Ｆをさらに含むエッチャントによって前記燐化物半導体層をエッチングする、請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＨＦと前記ＮＨ４Ｆとの配合比がＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝ｘ：７（０＜ｘ≦３）であるエッチャントによって前記燐化物半導体層をエッチングする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２６０８５（Ｐ２０１０−２２６０８５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９３５０（Ｐ２００９−２４９３５０）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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