JPH03174780A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発光ダイオード（１，ＥＤ）、特に高輝度の発
光ダイオードに関するものである。

［従来の技術］ 従来のタプル／＼テロ構造（Ｄ　Ｉ−ｆ　）のＬ　Ｅ　
Ｄチップを第４図、第５図に示す。図中、１は表面電極
、２はＧａＡＪ！Ａｓウィンドウ層、３はＧａＡｆＪＡ
ｓ活性層、４はＧａＡｆＪＡｓクラッド層、５はＧａＡ
ｊＡ、ｓ基板、６はＧａＡｓ基板、７は裏面部分電極、
８は裏面電極である。

第４図の裏面反射型ＧａＡ、Ｑ　ＡｓＬＥＤは、活性層
から発光した光のうち基板間へ放射された光が裏面で反
則されるため、第５図のＧ　ａ　Ａ　ｓ基板付り、　Ｂ
　Ｄに比べ２（？ｉ以−Ｌの高輝度か達成できるため、
屋外用などに用途は広い。

しかし、電極形成工程、）Ａ１〜リソ工程、ダイシンク
工程、ステムへのダイボンディング工程などで、Ｌ　Ｅ
　Ｄ用エピタキシャルウェハ又はこれを用いて製造した
Ｌ　Ｅ　Ｄチップを取り扱うためには、ウェハ、チップ
共に、ある程度の機械的強度が必要である。このため、
裏面反射型Ｇ　ａ　Ａ　ｊ　Ａ　ｓ　ＬＥＤ用エビタキ
シャルウヱハでは、第４図に示す如く、ウィンドウ層２
．活性層３．クラッド層４など直接発光に寄与する部位
の他に、厚さ２００μｍ程度の強度補強用Ｇ　ａ　ＡＪ
！　Ａ　ｓ基板５を形成し、全厚を３００μＩＩｌ程度
にする必要がある６ＧａＡＪ！Ａｓの結晶成長では、Ａ
Ｊの偏析計数が大きいため、一般に大きく均一な結晶を
成長することができない。このため、ＧａＡＪＩＡｓ基
板は一般に入手困難である。

裏面反射型ＧａＡ、Ｑ　ＡｓＬＥＤの代表的な製造方法
としては、次の２つかある。

（１）エピタキシャルウェハの成長は、発光素子に実績
のある液相エピタキシャル成長法が用いられる。ＧａＡ
ｓ基板上に、、約２００μＩＩｌのＧａＡＪＩＡｓ層５
を成長じた後、連続してクラッド層４、活性層３．ウィ
ンド層２のＤＨ槽構造成長する。その後、ＧａＡｓ基板
を研磨、エツチングなどで除去する。

（２）ＧａＡｓ基板上に、約２００ｔｚＴｎのＧａＡ、
ｆｆＡｓ層５を成長した後、−度つエバを取り出し、Ｇ
ａＡｓ基板の除去、ＧａＡｊＡｓ層５の表面鏡面仕上げ
を行う。この後、このＧａＡＪＡｓ基板５を用いてクラ
ッド層４．活性層３．ウィンド層２のＤＨＩ造成長を行
う。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来技術で製造した裏面反射型ＧａＡＪｆＡｓ
ＬＥＤ用エピタキシャルウェハでは、強度補強のため厚
さ２００μｍ程度の強度補強用ＧａＡ、ＯＡｓ層が必要
となる。

このため、前述の製造方法（１）では、■降温開始温度
１ｏｏｏ℃という高温の成長が必要となる。このため、
エピタキシャル炉の消耗が激しく設備償却費が高額とな
る。また２００μｍの厚膜を均一に成長することか難し
く、特性バラツキが大きく、量産化も困難である。

■Ｇａ溶液に温度勾配を持たせた温度差法では、ドーパ
ントの気相輸送、基板の輸送機構等が必要で、設備が高
価となる。

また、前述の製造方法（２）では、 ■ＧａＡＪＩＡｓ層を成長した後、−度取り出し、Ｇａ
Ａｓ基板の除去１表面鏡面仕上げを行うため工程数がか
かる。またＧａＡ、ＱＡｓは脆く割れ易いなめ、この工
程の歩留りは低い。

■−度取り出したＧａＡＪＩＡｓ表面は酸化され、通常
の方法では正常なエピタキシャル成長ができない。また
、ＧａＡ、ＱＡＳ基板中でも光吸収が起こるため、光出
力が低下する。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、強
度補強用ＧａＡ、ＱＡｓ基板が不用な裏面反射型ＧａＡ
、ＩＩ　ＡｓＬＥＤを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、裏面反射型ＧａＡ、ＯＡｓ発光ダイオードに
おいて、クラッド層、活性層、ウィンドウ層から成るダ
ブルへテロ構造の表面、裏面に、表面電極、裏面部分電
極を設け、その裏面全体を導電性樹脂で裏打ちしたもの
である。上記導電性樹脂で裏打ちする代りに、裏面電極
を形成した裏面に金属板を貼付けた構成とすることもで
きる。

［作用］ 従来の強度補強用ＧａＡＪＩＡｓ基板をなくし、ダブル
へテロ構造の裏面全体を導電性樹脂で裏打ち又は金属板
を貼付けて補強したものであるため、１５０μｍ程度の
ウェハで取扱うことが可能であり、ウェハ価格を大幅に
低減し、特性バラツキを低減することができる。また、
導電性樹脂或いは金属板はＧａＡＪＩＡｓ基板の場合に
比べ光吸収が少ないため、光出力も高輝度化できる。

補強用導電性樹脂としては、貴金属粉を含有した耐熱性
樹脂ペーストを用いることができる。その樹脂ペースト
には、エポキシ樹脂、ポリイシド系樹脂を用いることが
でき、貴金属粉としては、銀粉、金粉またはこれらを含
む合金の粉末を利用できる。

樹脂膜の厚さとしては、５０μｍから３００μｍが適当
である。半導体ウェハとしては、化合物半導体ウェハを
用いることができる。

貼付は用金属板としては、鉄、アルミニウム。

銅、真鍮の導電性金属板を利用できる。

［実施例］ 本発明の実施例を図を参照しながら説明する。

第１図は導電性樹脂で補強したＬＥＤチップの実施例を
示す。発光波長は６６０μｍである。ここては、通常の
クラッド層４．活性層３．ウィンドウ層２のダブルへテ
ロ構造（ＤＨ）の表面、裏面に、表面電極１．裏面部分
電＃１７を設け、裏面に補強用の導電性樹脂９の膜を形
成している。

製造方法としては、液相エピタキシャル成長法により、
ＧａＡｓ基板より膜厚１００μ印のクラッド層４．１μ
ｍの活性層３．５０μｍのウィンドウ層２からなるＤＨ
ｓ造を形成する。この後、表面に直径１５０μｍの金電
極１を、それら電極中心間の間隔が３５０μｍになるよ
うに形成する。

電極の形成は、予めフォトリソ工程で電極パターンを形
成した上に電極を蒸着し、リフトオフ工程で形成した。

この後、４００℃で３分間、Ｎ２雰囲気でアロイを行い
合金化した。

表面電＃１１を形成したウェハは、表面を下に向は石英
トレイにセットする。この後、ウェハをトレイごとＧａ
Ａｓの選択エツチング液に入れ、ＧａＡｓ基板を除去す
る。エツチング液には、Ｎ２０２　：　ＮＨ４０Ｈ＝１
０　：　１の混合溶液を室温で用いた。

ＧａＡｓ基板を除去したＧａＡ、ＱＡｓウェハは、石英
トレイに乗せたまま乾燥し、金属マスクを上に乗せ固定
する。金属マスクには、直径３０μｍの孔がそれら孔中
心間の間隔が１００μｌ１１ｍになるように開けられて
いる。この状態のウェハ蒸着装置にセットし、金属マス
ク上がら全電極７を蒸着し、表面電＠１と同様アロイを
行い合金化する。

これにより、裏面には直径３０μ川の部分電極７か１０
０μｍ間隔で形成される。

これらの工程は石英トレイに乗せたまま行えるため、全
厚１５０μｍのウェハでもウェハ割れを防止できる。従
って、歩留りが向上する。

金属マスクを取り外した後、裏面に銀−エポキシ導電性
樹脂９を厚さが２００μｍになるように塗る。この後、
１７０℃に３０分加熱し樹脂を硬化させる。

樹脂硬化後のウェハは、通常のプロセス工程にて素子に
分離された後、タイシングによりフルカットされチップ
に分離される。即ち、導電性樹脂層９の形成により、全
厚１５０μｍのウェハでも、後工程での処理が可能にな
る。

第２図は導電性樹脂９の代りに金属板１ｏで補強したＬ
　Ｅ　Ｄチップの一実施例を示す。

上記実濾例と同様、裏面に全室＠７を形成し、金属マス
クを取り外した後、裏面に銀−エポキシ導電性樹脂９で
アルミ板（金属板１０）を貼付けた。アルミ板の厚さは
２００μｍである。この後、１７０℃に３０分加熱し樹
脂を硬化させる。樹脂を硬化後のウェハは、通常の工程
でチップに分離される。

前述の如く製造したチップは、エポキシダイボンディン
グによりステム上ヘボンディングされ、ワイヤーボンデ
ィング、樹脂モールドを経てＬＢＤを製造した。

第３図に、このＬＥＤの発光出力を測定し、ＧａＡＪＩ
Ａｓ基板使用及びＧａＡｓ基板使用のしＥＤと比較した
結果を示す。本ＬＥＤの発光出力特性（曲線Ａ）は、Ｇ
ａＡｊＡｓ基板使用のＬＥＤ（曲線Ｂ）、ＧａＡｓ基板
使用のＬＥＤ　（曲線Ｃ）よりも、高輝度が得られるこ
とが分かる。これはＧａＡρＡｓ基板中での光吸収がな
いためであり、発光光度が約２０％向上できることを意
味している。

上記実施例の特徴をまとめると、次のようになる。

（ｉ）ｚピタキシャル成長において、通常のＤＨ楕遣と
同様、９００　’Ｃ以下がらの成長条件が用いられるた
め、一般に均一なウェハが製造できる。

（２）　Ｇ　ａ　ＡＪ）　Ａ　ｓ基板中での光吸収がな
いため、発光光度か約２０％向上できた。

（３）通常のプロセス工程、素子製造が利用できるため
、特殊な装置を必要としない。

（４）ウェハ割れ等が減少し、歩留りか向上した。

上記実施例では、波長６６０μｍの赤色ＬＥＤに関して
記載したか、本発明は、赤外ＬＥＤなど、ＧａＡＪｌＡ
ｓ層を補強するため厚く成長している発光素子一般に広
く利用できる。

［発明の結果］ 以上述べたように、本発明によれは、以下の顕著な効果
を奏することができる。

（１）従来の強度補強用ＧａＡＪＩＡｓ基板をなくし、
ダブルへテロｍ造の裏面全体を導電性樹脂で裏　０ 打ち又は金属板を貼付けて補強したものであるため、１
５０μｍ程度のウェハで取扱うことか可能であり、ウェ
ハ価格を大幅に低減し、特性バラツキを低減することか
できる。ウェハ割れ等が減少し、歩留りも向上すると共
に、通常のプロセスエ稈、素子製造か利用できるため、
特殊な装置を必要としない。

（２）また、強度補強用ＧａＡｌＡｓ基板が存在せず、
該ＧａＡＪＩＡｓ基板中での光吸収かないため、発光光
度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ずＬＥＤチップの断面図
、第２図は本発明の他の実方也例を示ずＬＥＤチップの
断面図、第３図は本発明ＬＥＤの発光特性の測定例を示
す図、第４図は従来の裏面反射型ＧａＡｊＡ、５ＬＥＤ
チップの断面図、第５図はＧ　ａ　Ａ　ｓ基板を用いた
従来のＬ　ＥＤチップの断面図である。 図中、１は表面電極、２はＧａＡ、ＱＡｓウィンドウ層
、３はＧａ、Ａ、ＱＡｓ活性層、４はＧａ１ Ａ、ＣｌＡｓクラッド層、５はＧａＡ、ｆ！Ａｓ基板、
６はＧａＡｓ基板、７は裏面部分電極、８は裏面電極、
９は導電性樹脂、１０は金属板を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、裏面反射型ＧａＡｌＡｓ発光ダイオードにおいて、
   クラッド層、活性層、ウィンドウ層から成るダブルヘテ
   ロ構造の表面、裏面に、表面電極、裏面部分電極を設け
   、その裏面全体を導電性樹脂で裏打ちしたことを特徴と
   する発光ダイオード。 ２、上記導電性樹脂で裏打ちする代りに、裏面電極を形
   成した裏面に金属板を貼付けたことを特徴とする請求項
   １記載の発光ダイオード。