JP2004119839A - Optical semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004119839A JP2004119839A JP2002283577A JP2002283577A JP2004119839A JP 2004119839 A JP2004119839 A JP 2004119839A JP 2002283577 A JP2002283577 A JP 2002283577A JP 2002283577 A JP2002283577 A JP 2002283577A JP 2004119839 A JP2004119839 A JP 2004119839A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- compound semiconductor
- emitting layer
- ingaalp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
【課題】歩留りの低下や特性劣化がなく、かつ高輝度・高効率が得られ、プロセスコストを抑えた光半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第1導電型の化合物半導体基板1と、この基板1上に順次形成される第1導電型クラッド層3、活性層4、第2導電型クラッド層5を有するInGaAlP系或いはAlGaAs系の化合物半導体からなる発光層2を備え、発光層2或いはその上層に形成される光取出し面に、発光波長以下の高さ及び幅を有する凹凸領域8を形成する、或いは、第1導電型の化合物半導体基板1上に、第1導電型クラッド層3、活性層4、第2導電型クラッド層5を有するInGaAlP系或いはAlGaAs系の化合物半導体からなる発光層2と、この発光層直上においてほぼ格子整合し、格子定数が下層から上層にかけて段階的に変化するグレーディッド層6と、このグレーディッド層6の最上層とほぼ格子整合し、発光波長に対して透明な電流拡散層7を備える構成とする。
【選択図】 図1Provided is an optical semiconductor device in which high luminance and high efficiency are obtained without a decrease in yield or characteristics and a process cost is suppressed, and a method for manufacturing the same.
An InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor substrate having a first conductivity type compound semiconductor substrate and a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer formed sequentially on the substrate. A light-emitting layer 2 made of a compound semiconductor of the formula (1), and forming a concavo-convex region 8 having a height and a width equal to or less than the emission wavelength on the light extraction surface formed on the light-emitting layer 2 or an upper layer thereof, or A light emitting layer 2 made of an InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor having a first conductive type clad layer 3, an active layer 4, and a second conductive type clad layer 5 on a compound semiconductor substrate 1, and a lattice just above the light emitting layer A graded layer 6 that is matched and has a lattice constant that changes stepwise from the lower layer to the upper layer, and is almost lattice-matched to the uppermost layer of the graded layer 6 and is transparent to the emission wavelength. A structure comprising a current spreading layer 7.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体装置とその製造方法に係り、特に高効率でかつプロセスコストを抑えた光半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電球等に代わる光源として注目される高輝度発光ダイオード(LED)において、さらなる高輝度・高効率化が要求されている。
【0003】
図7に従来のLEDの構造の一例を示す。n型GaAs基板1上に、InGaAlP系又はAlGaAs系の化合物半導体からなるn型クラッド層3、活性層4、p型クラッド層5をそれぞれエピタキシャル成長させた発光層2が形成されている。そして、発光層2表面上及びn型GaAs基板裏面上に電極9、10が形成されている。
【0004】
このような構造のLEDにおいて、両電極9、10間に電圧を印加することにより発光層において光を発生させ、光取出し面となる発光層2表面より外部に取出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなLEDにおいて、図8(a)に示すように、発光層2上にさらに電流拡散層を設けることにより、電流分布を改善し、高効率化を図ることが試みられている。しかしながら、例えばInGaAlPからなる電流拡散層7’を形成すると、InGaAlP層の厚膜化により素子電圧Vfが上昇することによる実装上の問題や、発光効率が低下してしまうなどの問題が発生してしまう。
【0006】
そこで、発光波長に対して透明で、Vfの制御が可能なGaPからなる電流拡散層を設けることにより、光取出し効率の改善を図ることが期待されている。しかしながら、GaPは発光層であるInGaAlP系又はAlGaAs系の化合物半導体と格子整合させることができない。従って、そのまま発光層上にGaPを成長させると結晶欠陥が発生し、表面モフォロジーが悪化してしまう。
【0007】
このような格子欠陥の発生を抑制するため、図8(b)に示すように、バッファ層14を介してGaP基板7”を接着させるプロセスが開発されている。しかしながら、接着プロセスを加えることによる歩留りの低下、プロセスコストの上昇が発生するという問題があった。
【0008】
そこで、本発明は、このような従来の光半導体装置及びその製造方法における問題を取除き、歩留りの低下や特性劣化がなく、かつ高輝度・高効率が得られ、プロセスコストを抑えた光半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、第1導電型の化合物半導体基板と、この基板上に順次形成される第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を有するInGaAlP系或いはAlGaAs系の化合物半導体からなる発光層を備え、発光層或いはその上層に形成される光取出し面に、発光波長以下の高さ及び幅を有する凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
そして、本発明の光半導体装置においては、発光層上に、GaPからなる電流拡散層を備えることを特徴としている。
【0011】
また、本発明の光半導体装置は、第1導電型の化合物半導体基板上に、第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を有するInGaAlP系或いはAlGaAs系の化合物半導体からなる発光層と、この発光層直上においてほぼ格子整合し、格子定数が下層から上層にかけて段階的に変化するグレーディッド層と、このグレーディッド層の最上層とほぼ格子整合し、発光波長に対して透明な電流拡散層を備えることを特徴とするものである。
【0012】
そして、本発明の光半導体装置においては、電流拡散層はGaPからなり、グレーテッド層は、InGaAlP系の化合物半導体からなり、下層から上層にかけて、InとAlの濃度が減少していることを特徴としている。
【0013】
また、本発明の光半導体装置の製造方法においては、第1導電型の化合物半導体基板上に、InGaAlP系或いはAlGaAs系の化合物半導体からなる第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を有する発光層を形成する工程と、この発光層上に、直接或いは電流拡散層を介して、相分離構造を有するブロックコポリマー層を形成する工程と、ブロックコポリマー層内の所定の相を選択的にエッチング除去する第1のエッチング工程と、残った相をマスクとして前記電流拡散層をエッチングし、表面に凹凸を形成する第2のエッチング工程と、プロックコポリマー層を除去する第3のエッチング工程を備えることを特徴とするものである。
【0014】
そして、本発明の光半導体装置の製造方法においては、プロックコポリマー層は、芳香族ポリマー相とアクリルポリマー相からなることを特徴としている。
【0015】
さらに、本発明の光半導体装置の製造方法においては、これら第1、第2、第3のエッチング工程は、同一チャンバ内において連続して行われることを特徴としている。
【0016】
また、本発明の光半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に、少なくとも順次第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を有するInGaAlP系或いはAlGaAs系の発光層を形成する工程と、この発光層上に、In、Ga、Al、Pをそれぞれ含む反応ガスを導入し、In、Alの流量比を徐々に減少させてグレーディッド層を形成する工程と、グレーディッド層上に、GaPからなる電流拡散層を形成する工程を備えることを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【0018】
図1に本実施形態の光半導体素子の断面構造を示す。図に示すように、n−GaAs基板1上に、発光層2が形成されており、発光層2は、順次形成された厚さ0.1〜2.0μmのn−クラッド層3、厚さ0.1〜2.0μmの活性層4、厚さ0.1〜2.0μmのp−クラッド層5から構成されている。
【0019】
ここで、n−クラッド層3には、n−キャリア濃度が1.0×E16〜1.0×E19cm−3程度のIn0.49(Ga0.3Al0.7)0.51P、活性層4には、ノンドープのIn0.49(Ga0.75Al0.25)0.51P、p−クラッド層5には、p−キャリア濃度が1.0×E17〜1.0×E19cm−3程度のIn0.49(Ga0.3Al0.7)0.51Pを、それぞれ用いることができる。
【0020】
さらに、InGaAlPからなるグレーディッド層6が0.05〜0.50μmの厚さに、また、GaPからなる電流拡散層7が0.5〜5.0μmの厚さに形成されている。
【0021】
光取出し面となる電流拡散層7表面には高さが数nmオーダーの凹凸((Graded Index:以下GIという。)領域8が形成されており、電流拡散層7の凹凸領域8側にはp側電極9が、n−GaAs基板側にはn側電極10が形成されている。
【0022】
そして、両電極9、10間に電圧を印加すると、電流が電流拡散層7を介してp側電極9直下より広がりをもって発光層に注入され、発光層において発光する。発光した光は、発光波長に対して透明なGaP電流拡散層7を通り、光導出効率を低下させることなく、GI領域8から放出される。
【0023】
このような光半導体装置は、以下のように形成される。先ず、n型GaAs基板1をMOCVD(有機金属化学気相成長)装置内に載置し、反応ガスとして、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルインジウム(TMI)及びホスフィン(PH3)を、MFC(Mass Flow Controller)により濃度制御して、n形ドーパントガスのSiH4及びキャリアガスの水素(H2)と共に導入し、500〜900℃程度でエピタキシャル成長させることにより、n−クラッド層3を形成する。
【0024】
次いで、反応ガスのTMAを減らしてTMGを増やし、ドーパントガスを止めて同様に活性層4を形成した後、TMA、TMG濃度を戻し、p形ドーパントガスのpジメチル亜鉛を導入し、同様にp−クラッド層5を形成して、図2(a)に示すような構成とする。
【0025】
そして、MFCのランピング機能を利用して、ドーパントガスはそのままでTMIとTMAのみの流量を徐々に落とし、図2(b)に示すように、上層方向にInとAl濃度が減少してゆくInGaAlPからなるグレーディッド層6を形成する。
【0026】
次いで、ドーパントガスはそのままでTMIとTMAの流量を0とし、図2(c)に示すように、GaPからなる電流拡散層7を形成する。
【0027】
さらに、GaP電流拡散層7上にAuからなるp側電極9を形成した後、図3(a)に示すように、有機溶媒により溶解した芳香族ポリマーのポリスチレン(PS)と、アクリルポリマーのポリメチレンメタクリレート(PMMA)からなる溶解ポリマー層11を、スピンコート法により塗布する。
【0028】
そして、図3(b)に示すように、N2雰囲気にて50〜300℃の熱アニールにより、相分離構造を有するブロックコポリマー層11 ’を形成する。このとき、PS相12とPMMA相13の2相はnmオーダーで配置されるが、各ポリマーの分子量、アニール条件(温度、時間)を適宜設定することにより、その大きさを制御することができる。
【0029】
そして、平行平板型のRIE(Reactive Ion Etching)法により、図3(c)に示すように、PMMA相13を選択的にエッチングする。エッチング条件は、NF3、CF4、SF6、CHF3、CH2F2、C4F8、C2F6等のF含有ガス流量:10〜100ccm、O2ガス流量:1〜10ccm(F含有ガス:O2ガス=10:1程度の分圧であることが好ましい)、圧力:10〜30Pa、パワー:10〜100Wとする。
【0030】
このとき、PMMA等のアクリルポリマーは、O2含有量の多いポリマーのためエッチング耐性が低く、F含有ガス中のFラジカルによりエッチングが進行する。一方、PS等の芳香族ポリマーは、炭素含有量の多いベンゼン環を含むためエッチング耐性が高く、Fラジカルと反応せずに残るため、PMMAのPSに対する高いエッチング選択比が得られる。
【0031】
ここで、F含有ガスとしては、Fラジカルがより生成されやすいSF6が最も好ましく、選択比を50まで向上させることができる。また、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチングにより、Fラジカルをさらに増加させることができる。図5にF含有ガスを、CH2F2、NF3、CHF3、CF4、SF6として、IPCエッチングを行ったときの、芳香族ポリマーとアクリルポリマーのエッチングレート及び選択比を示す。F比が増大するに従い、エッチングレートが増大し、SF6とすることにより選択比を75まで向上させることができることがわかる。
【0032】
このようにしてエッチングが進行してPMMAが完全にエッチングされた状態をエッチングの終点とし、時間により制御される。このとき、十分な選択比が得られているため、100%のオーバーエッチングを行っても、形状が崩れる等の問題は発生しないことが確認されている。
【0033】
次いで、RIE法により、図3(d)に示すように、残ったPS相12をマスクとして、GaP電流拡散層7表面を0.05〜0.3μmの深さにエッチングする。エッチング条件は、Cl2ガス流量:20〜100ccm、BCl3ガス流量:30〜300ccm、圧力:10〜30Pa、パワー:100〜600Wとし、エッチング時間を適宜設定して、所望のエッチング状態を得ることができる。このとき、p側電極9はCl2によりエッチングされることはない。
【0034】
さらに、RIE法により、図3(e)に示すように、マスクとして用いられたPS相12をエッチングする。エッチング条件は、O2ガス流量:30〜300ccm、圧力:100〜300Pa、パワー:10〜50Wとする。このとき、エッチング終点は発光モニターを用いて容易に得ることができる。
【0035】
このようにして残存したPS相が除去され、GaP電流拡散層7表面にGI領域8が形成される。図4にGI領域の形状を示すように、表面にnmオーダーの細かい凹凸が形成されていることがわかる。このとき、GI領域(凹凸)の高さ(h)は、0.34λ≦h≦λ、幅(D)は、D≦0.2λ(λ:発光波長)であることが、光取出し効率の上で好ましい。
【0036】
これらPMMA相、GaP電流拡散層、PS相のエッチングは、全て一つのチャンバにおいて連続して行うことが可能である。
【0037】
このようにして形成され、チップ化された光半導体素子において、輝度を評価したところ、電流拡散層にInGaAlPを用いた従来の光半導体素子と比較して、1.5〜2.0倍の輝度が得られることが確認された。
【0038】
また、図6に示すように、光取出し効率(Power Reflected)は、光取出し面が平坦な場合、(a)に示すように入射角が20°を超えるとほぼ0となり、平均で約20%となる。一方、(b)に示すように表面に理想的な状態のGI領域を形成した場合、入射角の大きい領域で若干の低下は見られるが、平均で約70%まで向上する。このように、GI領域により、入射角の大きい領域での光の放出が可能となり、その結果、光取出し効率を向上させることができる。
【0039】
このようなGI領域は、電流拡散層を有しない光半導体装置や、張合せにより形成した等の光取出し面に形成しても有効である。さらに、GaP層形成に接着工程を必要とせず、また、ブロックコポリマーを用い既存のエッチング装置による工程追加のみで対応可能であるため、製造コストの大幅な上昇も抑えることができる。
【0040】
本実施形態において、発光層にInGaAlP系を用いたが、GaAlP系でも同様な作用効果が得られる。このとき、発光層上層のグレーディッド層には、先ず、格子整合の許容範囲にあるInGaAlP層を形成した後、同様にして徐々にInとAlの濃度を低減してゆけばよい。
【0041】
また、発光層の組成がいずれであっても、傾斜組成を有するグレーディッド層を有することにより、GaP電流拡散層の結晶性を向上させることができる。従って、発光層からの光が吸収されることなく電流を拡散させることが可能となり、光取出し効率を向上させることができる。
【0042】
発光層の構造は、活性層をp、nクラッド層で挟持したダブルヘテロ構造を用いたが、活性層を介さないpn接合構造や、活性層にMQW(Multi Quantum Well)構造を用いたものでも良く、特に限定されるものではない。そして、p、nクラッド層は、劣化対策として2段クラッド層を適用しても良い。さらに、基板についても、n形に限定されるものでなく、p形基板を用いて、各層の導電形を逆にしても良い。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、歩留りの低下や特性劣化がなく、かつ高輝度・高効率が得られ、プロセスコストを抑えた光半導体装置及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】
【図1】本発明の光半導体装置の断面を示す図。
【図2】本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図3】本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図4】本発明の光半導体装置におけるGI領域の形状を示す図。
【図5】本発明に用いられるブロックコポリマーのエッチング特性を示す図。
【図6】本発明におけるGI領域の効果を示す図。
【図7】従来の光半導体装置の断面を示す図。
【図8】従来の光半導体装置の断面を示す図。
【符号の説明】
1 n−GaAs基板
2 発光層
3 n−クラッド層
4 活性層
5 p−クラッド層
6 グレーディッド層
7、7’、7” 電流拡散層
8 GI領域
9 p側電極
10 n側電極
11 溶解ポリマー層
11’ブロックコポリマー層
12 PS相
13 PMMA相
14 GaPバッファ層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to an optical semiconductor device with high efficiency and reduced process cost and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-brightness light emitting diodes (LEDs), which have attracted attention as light sources replacing light bulbs and the like, are required to have higher brightness and higher efficiency.
[0003]
FIG. 7 shows an example of the structure of a conventional LED. A
[0004]
In the LED having such a structure, light is generated in the light emitting layer by applying a voltage between the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such an LED, as shown in FIG. 8A, an attempt has been made to improve the current distribution and increase the efficiency by further providing a current diffusion layer on the
[0006]
Therefore, it is expected to improve the light extraction efficiency by providing a current diffusion layer made of GaP that is transparent to the emission wavelength and can control Vf. However, GaP cannot be lattice-matched with the InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor as the light emitting layer. Therefore, if GaP is grown on the light emitting layer as it is, crystal defects occur, and the surface morphology deteriorates.
[0007]
In order to suppress the occurrence of such lattice defects, a process of bonding the
[0008]
Accordingly, the present invention has been made to overcome the above-mentioned problems in the conventional optical semiconductor device and the method for manufacturing the same, and has been proposed to provide a high-brightness and high-efficiency optical semiconductor device without a decrease in yield or deterioration in characteristics and a reduced process cost. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The optical semiconductor device of the present invention is an InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor substrate having a first conductivity type compound semiconductor substrate and a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer formed sequentially on the substrate. A light-emitting layer made of a compound semiconductor is provided, and the light-extraction surface formed on the light-emitting layer or on the light-emitting layer is formed with irregularities having a height and a width equal to or less than an emission wavelength.
[0010]
Further, the optical semiconductor device of the present invention is characterized in that a current diffusion layer made of GaP is provided on the light emitting layer.
[0011]
Further, the optical semiconductor device of the present invention provides a light emission made of an InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor having a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer on a first conductivity type compound semiconductor substrate. A graded layer whose lattice constant changes stepwise from the lower layer to the upper layer, and which is substantially lattice-matched with the uppermost layer of the graded layer and which is transparent to the emission wavelength. A current diffusion layer is provided.
[0012]
In the optical semiconductor device of the present invention, the current diffusion layer is made of GaP, the graded layer is made of an InGaAlP-based compound semiconductor, and the concentration of In and Al decreases from the lower layer to the upper layer. And
[0013]
Further, in the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, the first conductive type clad layer, the active layer, and the second conductive type clad made of an InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor are formed on the first conductive-type compound semiconductor substrate. A step of forming a light emitting layer having a layer, a step of forming a block copolymer layer having a phase separation structure on the light emitting layer directly or through a current diffusion layer, and selecting a predetermined phase in the block copolymer layer A first etching step for selectively etching and removing, a second etching step for etching the current diffusion layer using the remaining phase as a mask to form irregularities on the surface, and a third etching step for removing the block copolymer layer It is characterized by having.
[0014]
The method for manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention is characterized in that the block copolymer layer comprises an aromatic polymer phase and an acrylic polymer phase.
[0015]
Further, in the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, the first, second, and third etching steps are continuously performed in the same chamber.
[0016]
Further, according to the method of manufacturing an optical semiconductor device of the present invention, an InGaAlP-based or AlGaAs-based light emission having at least a first conductive type clad layer, an active layer, and a second conductive type clad layer on a first conductive type semiconductor substrate at least sequentially. A step of forming a layer, and a step of introducing a reaction gas containing In, Ga, Al, and P onto the light emitting layer, and gradually reducing the flow ratio of In and Al to form a graded layer. A step of forming a current diffusion layer made of GaP on the graded layer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the optical semiconductor device of the present embodiment. As shown in the figure, on the n-
[0019]
Here, In 0.49 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.51 P having an n-carrier concentration of about 1.0 × E16 to 1.0 × E19 cm −3 is provided in the n-cladding layer 3. The active layer 4 has a non-doped In 0.49 (Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.51 P, and the p-cladding
[0020]
Further, the graded
[0021]
An unevenness (Graded Index: hereinafter referred to as GI) region 8 having a height on the order of several nm is formed on the surface of the
[0022]
Then, when a voltage is applied between the
[0023]
Such an optical semiconductor device is formed as follows. First, the n-
[0024]
Next, the TMA of the reaction gas was reduced to increase the TMG, the dopant gas was stopped, and the active layer 4 was similarly formed. Thereafter, the concentrations of TMA and TMG were returned, and p-type zinc gas of p-type dopant gas was introduced. -The
[0025]
Then, utilizing the ramping function of the MFC, the flow rate of only TMI and TMA is gradually reduced while leaving the dopant gas as it is, and as shown in FIG. 2B, InGaAlP in which the In and Al concentrations decrease in the upper layer direction. The graded
[0026]
Next, the flow rates of TMI and TMA are set to 0 while keeping the dopant gas as it is, and a
[0027]
Further, after forming a p-side electrode 9 made of Au on the GaP
[0028]
Then, as shown in FIG. 3B, a block copolymer layer 11 ′ having a phase separation structure is formed by thermal annealing at 50 to 300 ° C. in an N 2 atmosphere. At this time, the two phases of the
[0029]
Then, as shown in FIG. 3C, the
[0030]
At this time, the acrylic polymer such as PMMA has a low O 2 content because of its high O 2 content, and the etching proceeds by F radicals in the F containing gas. On the other hand, an aromatic polymer such as PS has a high etching resistance because it contains a benzene ring having a high carbon content, and remains without reacting with F radicals, so that a high etching selectivity of PMMA to PS can be obtained.
[0031]
Here, as the F-containing gas, SF 6 in which F radicals are more easily generated is most preferable, and the selectivity can be improved to 50. Further, F radicals can be further increased by ICP (Inductively Coupled Plasma) etching. FIG. 5 shows the etching rate and the selectivity of the aromatic polymer and the acrylic polymer when the IPC etching is performed using the F-containing gas as CH 2 F 2 , NF 3 , CHF 3 , CF 4 , and SF 6 . According F ratio increases, the etching rate is increased, the selectivity ratio by a SF 6 it can be seen that can be improved to 75.
[0032]
The state in which the etching progresses and PMMA is completely etched is the end point of the etching, and is controlled by time. At this time, since a sufficient selectivity has been obtained, it has been confirmed that even if 100% over-etching is performed, a problem such as a shape collapse does not occur.
[0033]
Next, as shown in FIG. 3D, the surface of the GaP
[0034]
Further, as shown in FIG. 3E, the
[0035]
Thus, the remaining PS phase is removed, and GI region 8 is formed on the surface of GaP
[0036]
The etching of the PMMA phase, the GaP current diffusion layer, and the PS phase can all be performed continuously in one chamber.
[0037]
When the luminance of the optical semiconductor device formed and chipped as described above was evaluated, the luminance was 1.5 to 2.0 times higher than that of the conventional optical semiconductor device using InGaAlP for the current diffusion layer. Was obtained.
[0038]
Further, as shown in FIG. 6, when the light extraction surface is flat, the light extraction efficiency (Power Reflected) becomes almost zero when the incident angle exceeds 20 ° as shown in FIG. It becomes. On the other hand, when the GI region in an ideal state is formed on the surface as shown in (b), a slight decrease is observed in the region where the incident angle is large, but the average is improved to about 70%. As described above, the GI region enables light to be emitted in a region where the incident angle is large, and as a result, the light extraction efficiency can be improved.
[0039]
Such a GI region is effective even if it is formed on an optical semiconductor device having no current diffusion layer or on a light extraction surface such as formed by bonding. Further, since a bonding step is not required for forming a GaP layer and can be dealt with only by adding a step using an existing etching apparatus using a block copolymer, a significant increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0040]
In the present embodiment, the InGaAlP-based light emitting layer is used. At this time, an InGaAlP layer within an allowable range of lattice matching may be first formed on the graded layer on the light emitting layer, and then the concentrations of In and Al may be gradually reduced in the same manner.
[0041]
Also, regardless of the composition of the light emitting layer, the crystallinity of the GaP current diffusion layer can be improved by having the graded layer having the gradient composition. Therefore, the current can be diffused without absorbing the light from the light emitting layer, and the light extraction efficiency can be improved.
[0042]
As the structure of the light emitting layer, a double hetero structure in which an active layer is sandwiched between p and n cladding layers is used. However, a pn junction structure without an active layer or an MQW (Multi Quantum Well) structure in an active layer may be used. Well, it is not particularly limited. As the p and n cladding layers, a two-stage cladding layer may be applied as a measure against deterioration. Further, the substrate is not limited to the n-type, and the conductivity type of each layer may be reversed using a p-type substrate.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical semiconductor device which does not cause a decrease in yield or deterioration in characteristics, can achieve high luminance and high efficiency, and has a low process cost, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a shape of a GI region in the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a view showing etching characteristics of a block copolymer used in the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an effect of a GI region in the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a cross section of a conventional optical semiconductor device.
FIG. 8 is a diagram showing a cross section of a conventional optical semiconductor device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 n-
Claims (8)
前記発光層上に、直接或いは電流拡散層を介して、相分離構造を有するブロックコポリマー層を形成する工程と、
ブロックコポリマー層内の所定の相を選択的にエッチング除去する第1のエッチング工程と、
残った相をマスクとして前記電流拡散層をエッチングし、表面に凹凸を形成する第2のエッチング工程と、
プロックコポリマー層を除去する第3のエッチング工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。Forming a light emitting layer having a first conductive type clad layer, an active layer, and a second conductive type clad layer made of an InGaAlP-based or AlGaAs-based compound semiconductor on a first conductive-type compound semiconductor substrate;
A step of forming a block copolymer layer having a phase-separated structure on the light emitting layer, directly or through a current diffusion layer;
A first etching step of selectively etching out a predetermined phase in the block copolymer layer;
A second etching step of etching the current diffusion layer using the remaining phase as a mask to form irregularities on the surface;
A method for manufacturing an optical semiconductor device, comprising: a third etching step of removing a block copolymer layer.
前記発光層上に、In、Ga、Al、Pをそれぞれ含む反応ガスを導入し、In、Alの流量比を徐々に減少させてグレーディッド層を形成する工程と、
前記グレーディッド層上に、GaPからなる電流拡散層を形成する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。Forming an InGaAlP-based or AlGaAs-based light-emitting layer having at least a first conductive-type clad layer, an active layer, and a second conductive-type clad layer on a semiconductor substrate of the first conductive type;
Forming a graded layer by introducing a reaction gas containing In, Ga, Al, and P onto the light emitting layer, and gradually reducing the flow ratio of In and Al;
Forming a current diffusion layer of GaP on the graded layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002283577A JP2004119839A (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002283577A JP2004119839A (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004119839A true JP2004119839A (en) | 2004-04-15 |
Family
ID=32277399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002283577A Pending JP2004119839A (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004119839A (en) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100631133B1 (en) | 2005-05-31 | 2006-10-02 | 삼성전기주식회사 | Vertical Structure Nitride Semiconductor Light Emitting Diode |
| KR100716752B1 (en) | 2005-05-03 | 2007-05-14 | (주)더리즈 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| JP2008505507A (en) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | クリー インコーポレイテッド | LED using substrate modification to improve light extraction and method of making the same |
| WO2009084670A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
| KR100926319B1 (en) * | 2005-07-12 | 2009-11-12 | 한빔 주식회사 | Light emitting diode device with improved light extraction efficiency and manufacturing method thereof |
| JP2010161103A (en) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor light emitting device, and semiconductor light emitting device manufactured using the same |
| WO2010095297A1 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | 株式会社 東芝 | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing same |
| JP2011054598A (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method for producing the same |
| JP2012186427A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| JP2012186195A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| JP2012186196A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| US8519411B2 (en) * | 2007-07-12 | 2013-08-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US8858004B2 (en) | 2005-12-22 | 2014-10-14 | Cree, Inc. | Lighting device |
| US8901585B2 (en) | 2003-05-01 | 2014-12-02 | Cree, Inc. | Multiple component solid state white light |
| US9431589B2 (en) | 2007-12-14 | 2016-08-30 | Cree, Inc. | Textured encapsulant surface in LED packages |
| US9666772B2 (en) | 2003-04-30 | 2017-05-30 | Cree, Inc. | High powered light emitter packages with compact optics |
| WO2019054768A1 (en) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of patterned substrate |
| US10615324B2 (en) | 2013-06-14 | 2020-04-07 | Cree Huizhou Solid State Lighting Company Limited | Tiny 6 pin side view surface mount LED |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002283577A patent/JP2004119839A/en active Pending
Cited By (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9666772B2 (en) | 2003-04-30 | 2017-05-30 | Cree, Inc. | High powered light emitter packages with compact optics |
| US8901585B2 (en) | 2003-05-01 | 2014-12-02 | Cree, Inc. | Multiple component solid state white light |
| JP2008505507A (en) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | クリー インコーポレイテッド | LED using substrate modification to improve light extraction and method of making the same |
| US8617909B2 (en) | 2004-07-02 | 2013-12-31 | Cree, Inc. | LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same |
| KR100716752B1 (en) | 2005-05-03 | 2007-05-14 | (주)더리즈 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| KR100631133B1 (en) | 2005-05-31 | 2006-10-02 | 삼성전기주식회사 | Vertical Structure Nitride Semiconductor Light Emitting Diode |
| KR100926319B1 (en) * | 2005-07-12 | 2009-11-12 | 한빔 주식회사 | Light emitting diode device with improved light extraction efficiency and manufacturing method thereof |
| US8858004B2 (en) | 2005-12-22 | 2014-10-14 | Cree, Inc. | Lighting device |
| US8519411B2 (en) * | 2007-07-12 | 2013-08-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US9431589B2 (en) | 2007-12-14 | 2016-08-30 | Cree, Inc. | Textured encapsulant surface in LED packages |
| RU2436195C1 (en) * | 2007-12-28 | 2011-12-10 | Нития Корпорейшн | Semiconductor light-emitting instrument and method for its manufacturing |
| US8883529B2 (en) | 2007-12-28 | 2014-11-11 | Nichia Corporation | Method for manufacturing semiconductor light emitting device |
| WO2009084670A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same |
| US8552445B2 (en) | 2007-12-28 | 2013-10-08 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| JP5310564B2 (en) * | 2007-12-28 | 2013-10-09 | 日亜化学工業株式会社 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
| JP2013211595A (en) * | 2007-12-28 | 2013-10-10 | Nichia Chem Ind Ltd | Method for manufacturing semiconductor light-emitting element |
| US9159868B2 (en) | 2007-12-28 | 2015-10-13 | Nichia Corporation | Method for manufacturing semiconductor light emitting device |
| JP2010161103A (en) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | Toshiba Corp | Method of manufacturing semiconductor light emitting device, and semiconductor light emitting device manufactured using the same |
| WO2010095297A1 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | 株式会社 東芝 | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing same |
| JP2010192645A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | Semiconductor light emitting element and method of manufacturing same |
| JP2011054598A (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method for producing the same |
| JP2012186196A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| US9437779B2 (en) | 2011-03-03 | 2016-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| US9159880B2 (en) | 2011-03-03 | 2015-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| JP2012186195A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| US9331248B2 (en) | 2011-03-03 | 2016-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| US8921887B2 (en) | 2011-03-03 | 2014-12-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| US9142728B2 (en) | 2011-03-08 | 2015-09-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| JP2012186427A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same |
| US8835954B2 (en) | 2011-03-08 | 2014-09-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| US10615324B2 (en) | 2013-06-14 | 2020-04-07 | Cree Huizhou Solid State Lighting Company Limited | Tiny 6 pin side view surface mount LED |
| WO2019054768A1 (en) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of patterned substrate |
| CN111065965A (en) * | 2017-09-13 | 2020-04-24 | 株式会社Lg化学 | Preparation method of patterned substrate |
| JP2020532134A (en) * | 2017-09-13 | 2020-11-05 | エルジー・ケム・リミテッド | Manufacturing method of patterned substrate |
| JP7027674B2 (en) | 2017-09-13 | 2022-03-02 | エルジー・ケム・リミテッド | Manufacturing method of patterned substrate |
| US11613068B2 (en) | 2017-09-13 | 2023-03-28 | Lg Chem, Ltd. | Preparation method of patterned substrate |
| CN111065965B (en) * | 2017-09-13 | 2023-11-03 | 株式会社Lg化学 | Preparation method of patterned substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6881602B2 (en) | Gallium nitride-based semiconductor light emitting device and method | |
| US9373750B2 (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting device | |
| JP2004119839A (en) | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US8716048B2 (en) | Light emitting device and method for manufacturing the same | |
| US20080118999A1 (en) | Method of fabricating a nitride semiconductor light emitting device | |
| CN104716236B (en) | A kind of GaN base LED epitaxial structure and growing method for improving luminous efficiency | |
| JPH1032347A (en) | Semiconductor light emitting element of compound of nitrogen and group iii element | |
| CN103413877A (en) | Method for growing quantum well stress release layer of epitaxial structure and epitaxial structure | |
| CN110890447A (en) | Light-emitting diode with AlGaN conducting layer with gradually changed Al component and preparation method thereof | |
| KR20220107307A (en) | Epitaxial structure and manufacturing method thereof, LED device | |
| US20230207728A1 (en) | Light-emitting diode | |
| US20210193871A1 (en) | Reduction in leakage current and increase in efficiency of iii-nitride leds by sidewall passivation using atomic layer deposition | |
| JP4765415B2 (en) | Light emitting diode and manufacturing method thereof | |
| CN108470808A (en) | A kind of LED epitaxial slice and its manufacturing method | |
| US20120068196A1 (en) | Semiconductor light-emitting device and a method of manufacture thereof | |
| JP2006339427A (en) | Method of manufacturing epitaxial wafer for nitride semiconductor light emitting diode, epitaxial wafer for nitride semiconductor light emitting diode, and nitride semiconductor light emitting diode | |
| WO2011101929A1 (en) | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same | |
| TWI763377B (en) | light-emitting element | |
| JP3016241B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device | |
| KR100853935B1 (en) | Semiconductor light emitting diode and method of manufacturing the same | |
| US20250143019A1 (en) | Light-emitting device and light-emitting apparatus | |
| KR102817111B1 (en) | Semiconductor lighting source for display and method of manufacturing the same | |
| JP3341484B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device | |
| JP2002289916A (en) | Group iii nitride semiconductor light-emitting element | |
| KR100608919B1 (en) | Light emitting device and manufacturing method thereof |