專利名稱：發(fā)光二極管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于顯示、傳輸?shù)鹊陌l(fā)光二極管的制造方法。
目前，發(fā)光二極管廣泛地用于光通信、信息顯示屏等。用于這些目的的發(fā)光二極管重要的在于具有高亮度。這種發(fā)光二極管的亮度或者效率取決于內(nèi)量子效率和向外發(fā)射效率。其中，向外發(fā)射效率受元件結(jié)構(gòu)的影響很大。為了提高向外發(fā)射效率，從抑制因鍵合焊盤的阻擋而導(dǎo)致不向外的無效發(fā)光的觀點(diǎn)出發(fā)，或者從減少在發(fā)光二極管表面全反射的發(fā)光的觀點(diǎn)出發(fā)，在直接在鍵合焊盤之下形成電流阻擋層。
設(shè)計用于抑制上述無效發(fā)光的一種已知的發(fā)光二極管具有

圖15所示結(jié)構(gòu)。此發(fā)光二極管是通過如下疊置形成的在n-型GaAs半導(dǎo)體襯底61a正表面上的n-型層62、發(fā)光層63、p-型層64、p-型電流擴(kuò)散層65和66、電極68，和在襯底61背表面上的另一電極67。而且，在p-型電流擴(kuò)散層66中正電極68正下方形成n-型電流阻擋層69。此n-型電流阻擋層69使得電流難以在正電極68正下方流動，從而抑制被正電極68妨礙向外發(fā)射的無效發(fā)光的產(chǎn)生。
另一方面，減少全反射的發(fā)光的已知方法，采用使發(fā)光二極管表面變粗糙的技術(shù)，或者在發(fā)光二極管表面上形成臺面狀部位，以便僅從臺面狀部位正下方發(fā)光。形成有這種臺面狀部位的發(fā)光二極管的例子如圖16和17所示。圖16所示發(fā)光二極管由形成在n-型Ga-As半導(dǎo)體襯底70上的如下各層構(gòu)成n-型層71、發(fā)光層72、p-型層73、p-型電流擴(kuò)散層74、n-型電流阻擋層75、臺面狀p-型包層76、p-型接觸層77、正電極78、和背電極79。n-型電流阻擋層75用于把發(fā)光限制在p-型包層76的正下方部位，從而提高向外發(fā)射效率。
就圖17的發(fā)光二極管而言，采用相同的參考標(biāo)記表示與圖16的發(fā)光二極管相同的部件，不再對它們進(jìn)行說明。與圖16的發(fā)光二極管類似，通過把發(fā)光限制在由n-型電流阻擋層75確定的臺面狀p-型包層76的正下方部位，并且在n-型電流阻擋層75上不存在臺面狀p-型包層76的位置形成電極78，此發(fā)光二極管可以抑制從正電極78正下方發(fā)射的無效發(fā)光。
圖15的發(fā)光二極管存在不能抑制發(fā)光的全反射的問題。此外，如果表面傾斜的襯底用做半導(dǎo)體襯底61，假設(shè)電流擴(kuò)散層66由AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)膜構(gòu)成，則在膜表面上的因結(jié)晶(100)面上低的生長率導(dǎo)致的位移位置上出現(xiàn)反映電流阻擋層69的形狀。然后，假設(shè)半導(dǎo)體襯底61的傾角是θ，電流擴(kuò)散層66的厚度是d，則位移量是d/tanθ。因此，如果電流擴(kuò)散層66形成的較厚，則上電極68從電流阻擋層69的位移不能忽略不計，結(jié)果向外發(fā)射效率降低。例如，如果半導(dǎo)體襯底61的上表面在
方向相對(100)面傾斜15°角，并且電流擴(kuò)散層66的厚度是7μm，則電流阻擋層69與電極68之間的位置差是26μm。因此，考慮到電極68的尺寸一般是100μmφ～120μmφ的事實(shí)，電流阻擋層69與電極68之間的位置差相當(dāng)于電極68的尺寸的大約四分之一。
在圖16的發(fā)光二極管中，p-型包層(電流擴(kuò)散層)76具有臺面形狀。因此，可以抑制在表面上的發(fā)光的全反射，但是不能實(shí)現(xiàn)對正電極78之下的無效發(fā)光的抑制。此外，為了形成臺面狀必須分別進(jìn)行電流阻擋層75的腐蝕和p-型包層76的腐蝕。這樣，制造工藝變得復(fù)雜。
在圖17的發(fā)光二極管中，發(fā)光的全反射和正電極78之下的無效發(fā)光均可被抑制。但是，與圖16的發(fā)光二極管類似，為了形成臺面狀必須分別進(jìn)行電流阻擋層75的腐蝕和p-型包層76的腐蝕，這產(chǎn)生了制造工藝復(fù)雜的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的制造方法，可以抑制發(fā)光的全反射和正電極之下的無效發(fā)光，并且簡化制造工藝。
上述目的的實(shí)現(xiàn)是采用如下的發(fā)光二極管制造工藝，包括以下工序在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上表面上形成發(fā)光層，該上表面相對(100)面傾斜特定的角度θ(θ＞0)，然后在發(fā)光層上形成第一導(dǎo)電類型的電流阻擋層；部分去除電流阻擋層，其中剩余的電流阻擋層包括一個或多個電流阻擋部位；在剩余的電流阻擋層和發(fā)光層上，形成特定厚度‘d’的第二導(dǎo)電類型的AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)電流擴(kuò)散層，其中在相對于剩余電流阻擋層在第一方向位移的并且與剩余電流阻擋層表面平行的位置，電流擴(kuò)散層具有一個或多個反映剩余電流阻擋層形狀的成型部位；以及在對應(yīng)于一個或每個電流阻擋部位的一個或每個成型部位表面上，按照在與第一方向相反的第二方向位移0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)以補(bǔ)償在一個或每個成型部位的第一方向的位移的方式，形成電極。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法，即使半導(dǎo)體襯底上表面相對于(100)面傾斜，也可以在電流阻擋層的正上方的適當(dāng)位置，形成電極亦即正電極，從而可以穩(wěn)定地獲得電流阻擋層抑制正電極正下方的無效發(fā)光的功能。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，部分去除電流阻擋層的工序，采用具有一個或多個電流阻擋部位圖形和第一對準(zhǔn)圖形的去除圖形，從而在發(fā)光層上或其上方留下一個或多個電流阻擋部位和第一對準(zhǔn)部位。另一方面，形成電極的工序采用具有一個或多個電極圖形和第二對準(zhǔn)圖形的電極形成圖形，通過第二對準(zhǔn)圖形與反映第一對準(zhǔn)圖形形狀的電流擴(kuò)散層的成型部位對準(zhǔn)，形成一個或多個電極。第二對準(zhǔn)圖形相對于電極形成圖形中的一個或多個電極圖形的位置，從第一對準(zhǔn)圖形相對于去除圖形中的一個或多個電流阻擋部位圖形的位置，在第一方向位移0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)。因此，通過第二對準(zhǔn)圖形與反映第一對準(zhǔn)圖形的形狀的電流擴(kuò)散層的成型部位的對準(zhǔn)，電極形成圖形的一個或多個電極圖形均定位在相關(guān)電流阻擋部位正上方。
結(jié)果，即使半導(dǎo)體襯底的上表面相對于(100)面傾斜，正電極也可以正確地形成在對應(yīng)的電流阻擋部位上的適當(dāng)位置。
在一個實(shí)施例中，去除電流阻擋層，以便一個或每個電流阻擋部位在第二方向具有的尺寸，比對應(yīng)電極的尺寸大0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)。然后，形成電極，以使在電極的第二方向的端部，一般與在反映對應(yīng)的電流阻擋部位的形狀的電流擴(kuò)散層的成型部位的第二方向的端部重合。
在此實(shí)施例中，僅使一個或每個電極的端部與對應(yīng)的電流阻擋部位的端部對準(zhǔn)，可以防止投射在剩余電流阻擋層上的一個或每個電極的圖像，從對應(yīng)的電流阻擋部位突出。因此，此實(shí)施例可以容易地在電流阻擋層正上方形成一個或多個高精度電極。而且，無需提供專門用做對準(zhǔn)圖形的圖形，從而可以提高生產(chǎn)率。
在一個實(shí)施例中，在去除電流阻擋層的工序中，在第一或第二方向按間距A去除電流阻擋層的多個部位。此時，電流阻擋層的厚度d滿足0.5×(d/tanθ)＜A(n-1/2)＜1.5×(d/tanθ)(n自然數(shù))的關(guān)系。然后，在反映電流阻擋層的被去除部位的電流擴(kuò)散層的去除痕跡部位上形成電極。
形成電流擴(kuò)散層中的去除痕跡部位，同時使之從電流阻擋層的實(shí)際去除的部位位移d/tanθ。在此實(shí)施例中，采用這種設(shè)定，位移量d/tanθ成為上述間距A的約(自然數(shù)n減1/2)倍，例如A/2，去除痕跡部位定位在電流阻擋部位正上方，電極形成在各個去除痕跡部位上。按此布置，即使不存在對準(zhǔn)圖形，僅通過在各個去除痕跡部位上形成正電極，也可以防止對應(yīng)的電流阻擋部位上的每個正電極的投射圖像突出此電流阻擋部位。因此，此實(shí)施例可以容易地在電流阻擋部位正上方的位置形成高精度的電極，從而抑制各電極正下方的無效發(fā)光。而且，可以免除分別提供對準(zhǔn)圖形的需要，從而提高生產(chǎn)率。
此外，根據(jù)此實(shí)施例，在電流擴(kuò)散層中，在電流阻擋層的各去除部位上的位置或者二極管的發(fā)光部位形成臺面狀部位。在反映電流阻擋層各個去除部位的形狀的相鄰去除痕跡部位之間確定這些臺面狀部位。在本實(shí)施例中顯而易見，形成臺面狀部位無需腐蝕電流擴(kuò)散層，而是僅腐蝕電流阻擋層。因此，可以減少在電流擴(kuò)散層表面上全反射的發(fā)光，而不會使制造工藝復(fù)雜。
在一個實(shí)施例中，第一方向是垂直于[100]矢量的矢量在下述過程之后的方向，即在垂直于半導(dǎo)體襯底的平面內(nèi)，在[100]矢量朝襯底的法向矢量旋轉(zhuǎn)的方向上旋轉(zhuǎn)角度θ，以使該垂直于[100]矢量的矢量平行于半導(dǎo)體襯底表面。
在上述每個實(shí)施例中，如果半導(dǎo)體襯底是GaAs襯底，與GaAs襯底晶格匹配的材料則可容易地用做發(fā)光層。
如果發(fā)光層由AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)的多種膜之一構(gòu)成，則可實(shí)現(xiàn)范圍在紅色到綠色的高效率發(fā)光二極管。
如果半導(dǎo)體襯底在
或
方向相對于(100)面傾斜，則AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)發(fā)光二極管具有高的發(fā)射效率。
如果由GaP層提供第二導(dǎo)電類型的AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)電流擴(kuò)散層，則可實(shí)現(xiàn)具有高耐濕性和低電阻的發(fā)光二極管。
通過以下給出的詳細(xì)說明和附圖將可更全面地了解本發(fā)明，這些說明和附圖僅是示意性的，并不限制本發(fā)明。
圖1A是由根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的發(fā)光二極管的表面圖。
圖1B是沿圖1A中的線X-Y截取的剖面圖。
圖2A是在第一實(shí)施例的制造工藝的第一半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖2B是沿圖2A中線X-Y截取的剖面圖。
圖3展示了用于第一實(shí)施例的第一對準(zhǔn)圖形。
圖4A是在第一實(shí)施例的制造工藝的第二半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖4B是沿圖4A中線X-Y截取的剖面圖。
圖5A是在第一實(shí)施例的制造工藝的最終階段的發(fā)光二極管的表面圖。
圖5B是沿圖5A中線X-Y截取的剖面圖。
圖6A是第一實(shí)施例所用電流阻擋層去除圖形的平面圖。
圖6B是第一實(shí)施例所用正電極形成圖形的平面圖。
圖7A是由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的發(fā)光二極管的表面圖。
圖7B是沿圖7A中的線X-Y截取的剖面圖。
圖8A是在第二實(shí)施例的制造工藝的第一半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖8B是沿圖8A中線X-Y截取的剖面圖。
圖9A是在第二實(shí)施例的制造工藝的第二半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖9B是沿圖9A中線X-Y截取的剖面圖。
圖10A是在第二實(shí)施例的制造工藝的最終階段的發(fā)光二極管的表面圖。
圖10B是沿圖10A中線X-Y截取的剖面圖。
圖11A是由根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的發(fā)光二極管的表面圖。
圖11B是沿圖11A中的線X-Y截取的剖面圖。
圖12A是在第三實(shí)施例的制造工藝的第一半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖12B是沿圖12A中線X-Y截取的剖面圖。
圖13A是在第三實(shí)施例的制造工藝的第二半部過程中發(fā)光二極管的表面圖。
圖13B是沿圖13A中線X-Y截取的剖面圖。
圖14A是在第三實(shí)施例的制造工藝的最終階段的發(fā)光二極管的表面圖。
圖14B是沿圖14A中線X-Y截取的剖面圖。
圖15是已有技術(shù)的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖16是另一個已有技術(shù)的發(fā)光二極管的剖面圖。
圖17是再一個已有技術(shù)的發(fā)光二極管的剖面圖。
(第一實(shí)施例)圖1A是由根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的AlGaInP發(fā)光二極管的正表面或者上表面圖。圖1B是沿圖1A中的線X-Y截取的剖面圖。
以下將參考圖2A-6B說明第一實(shí)施例的發(fā)光二極管制造工藝。如展示部分晶片的圖2B所示，采用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)方法，在n-型GaAs襯底1上形成1μm厚的n-型GaAs緩沖層2。襯底的上表面相對于(100)面在
方向傾斜15°(θ=15°)。接著，采用MOCVD法依次形成由10對n-型Al0.5In0.5P膜和n-型(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P膜構(gòu)成的DBR(分布布拉格反射器)層3、1μm厚的n-型Al0.5In0.5P第一包層4、0.5μm厚的p-型(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P有源層5、1μm厚的p-型Al0.5In0.5P第二包層6、0.15μm厚的p-型AlGaInP中間層7、1μm厚的p-型GaP第一電流擴(kuò)散層8、和0.3μm厚的n-型GaP電流阻擋層9。
第一包層4、有源層5、和第二包層6構(gòu)成權(quán)利要求1所述的發(fā)光層。根據(jù)要求的器件性能，可以直接在襯底1上形成發(fā)光層，而不形成層2和3。此外，還可以省略中間層7和第一電流擴(kuò)散層8，直接在發(fā)光層上形成電流阻擋層9。
接著，采用光刻法并使用硫酸/過氧化氫腐蝕劑，通過腐蝕到p-型GaP第一電流擴(kuò)散層8，去除n-型GaP電流阻擋層9，留下直徑為140μm的圓形電流阻擋部位9A。注意除了電流阻擋部位9A之外，在此腐蝕階段在晶片上的不同位置還留下如圖3所示的十字形第一對準(zhǔn)部位91。
圖6A展示了用于腐蝕電流阻擋層9的去除圖形101。此去除圖形101具有十字形第一對準(zhǔn)圖形102和圍繞第一對準(zhǔn)圖形102布置的圓形圖形103。一個圓形圖形103對應(yīng)于所示的電流阻擋部位9A，而十字形圖形102對應(yīng)于第一對準(zhǔn)部位91。
接著，如圖4A和4B所示，在剩余的n-型GaP電流阻擋層9和暴露的p-型GaP第一電流擴(kuò)散層8上，形成7μm厚的p-型GaP第二電流擴(kuò)散層10。擴(kuò)散層10具有凸出反映電流阻擋部位9A形狀的表面狀部位10A。而且，擴(kuò)散層10具有凸出反映第一對準(zhǔn)部位91形狀的另一個表面狀部位(未示出)。
隨后，如圖5A和5B所示，在p-型GaP第二電流擴(kuò)散層10上淀積AuBe/Au。然后，通過采用Au腐蝕劑的光刻法腐蝕AuBe/Au膜，形成直徑為110μm的正電極11a。
圖6B展示了在此腐蝕階段使用的電極形成光掩模圖形201。此光掩模圖形201具有的圓形電極圖形202的位置對應(yīng)于圖6A所示的去除圖形101的8個圓形圖形103，還具有第二對準(zhǔn)圖形203。此第二對準(zhǔn)圖形203具有與第一對準(zhǔn)圖形102類似的十字形狀，但是從用于圓形圖形103的第一對準(zhǔn)圖形102的位置，位移或者偏移26μm(≥≈7μm/tan15°)。第二對準(zhǔn)圖形203位移的方向設(shè)定為如下方向(圖5B中的D1)，亦即相對于
方向旋轉(zhuǎn)角度θ=15°從而平行于GaAs襯底1。方向
是垂直于[100]矢量的矢量方向，后者相對于襯底法向矢量而傾斜。
然后，采用與反映第一對準(zhǔn)部位91的擴(kuò)散層10的表面狀部位(未示出)對準(zhǔn)的此第二對準(zhǔn)圖形203，進(jìn)行上述腐蝕，從而在上述電流阻擋部位9A正上方形成正電極11a。
接著，進(jìn)行熱處理，正電極11a產(chǎn)生p-型歐姆接觸電極11。然后，GaAs襯底1的后背被研磨到約280μm的深度，淀積AuGe/Au膜。然后進(jìn)行熱處理，以便形成n-型歐姆接觸電極12。
根據(jù)此實(shí)施例的制造工藝，如圖5B所示，在從電流擴(kuò)散層10的表面狀部位10A，在與方向E1相反的方向F1位移的位置，形成正電極11(11a)，在方向E1，反映電流阻擋部位9A的形狀的表面狀部位10A從電流阻擋部位9A位移。在相反方向F1的位移大約等于表面狀部位10A在方向E1的位移H1。
因此，根據(jù)此實(shí)施例，可以高精度地在電流阻擋部位9A正上方形成正電極11。所以，電流阻擋部位9A可以確實(shí)地實(shí)現(xiàn)其功能，抑制正電極11之下的無效發(fā)光。
對由此實(shí)施例的制造方法制造的10批發(fā)光二極管進(jìn)行取樣檢測，結(jié)果表明，與由已有技術(shù)的制造方法制造的芯片的80mcd的亮度相比，全部100個芯片(每批10個芯片)的亮度的平均值提高為90mcd。
(第二實(shí)施例)圖7A是由根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的AlGaInP發(fā)光二極管的上表面圖。圖7B是沿圖7A中的線X-Y的剖面圖。
以下將參考展示部分晶片的圖8A-10B，說明第二實(shí)施例的發(fā)光二極管制造工藝。如圖8B所示，采用MOCVD法，在n-型GaAs襯底21上形成1μm厚的n-型GaAs緩沖層22。襯底21相對于(100)面在
方向傾斜θ=15°。接著，采用MOCVD法依次形成由10對n-型Al0.5In0.5P膜和n-型(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P膜構(gòu)成的DBR層23、1μm厚的n-型Al0.5In0.5P第一包層24、0.5μm厚的p-型(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P有源層25、1μm厚的p-型Al0.5In0.5P第二包層26、0.15μm厚的p-型AlGaInP中間層27、1μm厚的p-型GaP第一電流擴(kuò)散層28、和0.3μm厚的n-型GaP電流阻擋層29。第一包層24、有源層25、和第二包層26構(gòu)成發(fā)光層。接著，采用光刻法并使用硫酸/過氧化氫腐蝕劑，通過腐蝕到p-型GaP第一電流擴(kuò)散層28，去除n-型GaP電流阻擋層29，留下140μm×140μm的正方形部位29A，正如圖8A清楚可見。
注意針對第一實(shí)施例的上述改進(jìn)也可以用于第二實(shí)施例。
接著，如圖9A和9B所示，在n-型GaP電流阻擋部位29A和暴露的p-型GaP第一電流擴(kuò)散層28上，形成4μm厚的p-型GaP第二電流擴(kuò)散層30。擴(kuò)散層30具有反映電流阻擋部位29A形狀的表面狀部位30A。由于GaAs襯底21相對于(100)面傾斜角度θ=15°，所以此表面狀部位30A在方向E2從電流阻擋部位29A位移H2的尺寸。因?yàn)榈诙娏鲾U(kuò)散層30的厚度d是4μm，所以尺寸H2是14.9μm(≈4μm÷tan15°)。
隨后，如圖10A和10B所示，在p-型GaP第二電流擴(kuò)散層30上淀積AuBe/Au。然后，通過采用Au腐蝕劑的光刻法腐蝕AuBe/Au膜，形成110μm×100μm見方的正電極31a。正電極31a是按如下方式形成的，在正電極31的方向F2一側(cè)邊31a-1的中點(diǎn)基本與表面狀部位30A的對應(yīng)側(cè)邊30A-1的中點(diǎn)重合，如圖10A所示。方向F2是與方向E2相反的方向，在方向E2表面狀部位30A已經(jīng)從電流阻擋部位29A位移。
換言之，通過在對應(yīng)側(cè)邊30A-1上疊置電極形成正方圖形的方向F2的側(cè)邊，使兩側(cè)邊的中點(diǎn)相互重合，使用于形成電極的光掩模(未示出)與表面狀部位30A對準(zhǔn)。方向F2是與如下方向相反的方向，亦即在垂直于襯底的平面內(nèi)，使從電流阻擋部位29A的中心觀察的
方向旋轉(zhuǎn)15°，從而平行于襯底而獲得的方向。
接著，進(jìn)行熱處理，正電極31a產(chǎn)生如圖7B所示的p-型歐姆接觸電極31。然后，GaAs襯底21的后背被研磨到約280μm的深度，淀積AuGe/Au膜。然后，進(jìn)行熱處理，以便形成n-型歐姆接觸電極32。
根據(jù)此第二實(shí)施例，電流阻擋部位29A的一側(cè)的長度(=140μm)，比正電極31a的一側(cè)的長度=(110μm)長L=30μm。此尺寸L(30μm)大約是表面狀部位30A的位移尺寸H2(=14.9μm)的兩倍。
因此，通過正電極31a的一側(cè)邊31a-1與位于在表面狀部位30A的方向F2的端部的一側(cè)邊30A-1對準(zhǔn)，正電極31a的相對側(cè)邊31a-1和31a-2可以位于電流阻擋部位29A的對應(yīng)相對側(cè)邊29A-1和29A-2之內(nèi)(見圖7A和7B)。
顯而易見，根據(jù)此實(shí)施例，表面狀部位30A的一側(cè)邊30A-1本身用做對準(zhǔn)圖形。因此，即使不存在對準(zhǔn)圖形，正電極31a也可以位于電流阻擋部位29A正上方。因此，電流阻擋部位29A可以確實(shí)地實(shí)現(xiàn)其功能，抑制正電極31a亦即p-型歐姆接觸電極31之下的無效發(fā)光。
此外，因?yàn)闊o需對準(zhǔn)圖形，所以提高了生產(chǎn)率。具體地，根據(jù)第一實(shí)施例的制造方法，作為芯片的百分之一的面積用做對準(zhǔn)圖形。但是，由于在第二實(shí)施例不需要此對準(zhǔn)圖形，生產(chǎn)率提高百分之一。
(第三實(shí)施例)圖11A是由根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管制造方法制造的AlGaInP發(fā)光二極管的上表面圖。圖11B是沿圖11A中的線X-Y的剖面圖。
以下將參考圖12A-14B，說明第三實(shí)施例的發(fā)光二極管制造工藝。如圖12B所示，采用MOCVD法，在n-型GaAs襯底41上形成1μm厚的n-型GaAs緩沖層42。襯底41相對于(100)面在
方向傾斜15°角。接著，采用MOCVD法依次形成由10對n-型Al0.5In0.5P膜和n-型(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P膜構(gòu)成的DBR層43、1μm厚的n-型Al0.5In0.5P第一包層44、0.5μm厚的p-型(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P有源層45、1μm厚的p-型Al0.5In0.5P第二包層46、0.15μm厚的p-型AlGaInP中間層47、1μm厚的p-型GaP第一電流擴(kuò)散層48、0.5μm厚的n-型GaP電流阻擋層49，和4μm厚的p-型GaP第二電流擴(kuò)散層53。第一包層44、有源層45、和第二包層46構(gòu)成發(fā)光層。
針對第一實(shí)施例的上述改進(jìn)也可以用于第三實(shí)施例。
接著，采用光刻法并使用硫酸/過氧化氫腐蝕劑，把p-型第二電流擴(kuò)散層53和n-型GaP電流阻擋層49腐蝕到p-型GaP第一電流擴(kuò)散層48。
在此腐蝕階段，形成M2×L2(10μm×70μm)矩形的腐蝕圖形，在矩形寬度方向的間距P1=40μm，在其長度方向的間距P2=250μm，如圖12A所示。腐蝕深度約為5μm。因此，在第二電流擴(kuò)散層53的上表面，腐蝕圖形在每個長度和寬度方向從原始矩形擴(kuò)展10μm，成為M1×L1(20μm×80μm)的增大尺寸。
接著，如圖13B所示，在剩余的n-型GaP電流阻擋層49、暴露的p-型GaP第一和第二電流擴(kuò)散層48和53上，形成厚5.5μm的p-型GaP第三電流擴(kuò)散層50。隨后，如圖14B所示，在p-型GaP第三電流擴(kuò)散層50上淀積AuBe/Au。然后，通過使用Au腐蝕劑的光刻法，腐蝕AuBe/Au膜形成正電極51a。
在此腐蝕階段使用的正電極形成掩膜圖形按如下設(shè)計，亦即形成直徑為120μm的鍵合焊盤54、寬度為40μm的第一分支電極55、和寬度為10μm的第二分支電極56。鍵合焊盤54和第一及第二分支電極55和56構(gòu)成正電極51a。
在此腐蝕階段，進(jìn)行對準(zhǔn)，以使每個第二分支電極56定位在由溝道或者相鄰電流阻擋層49之間的去除部位302產(chǎn)生的相關(guān)溝道痕跡303上，而且使鍵合焊盤54定位在溝道痕跡陣列306和溝道痕跡陣列307之間。
隨后，通過進(jìn)行熱處理，正電極51a產(chǎn)生p-型歐姆接觸電極51，如圖11A和11B所示。然后，GaAs襯底41的后背被研磨到約280μm的深度，淀積AuGe/Au膜。然后進(jìn)行熱處理，以便形成n-型歐姆接觸電極52，如圖11B所示。
在如此獲得的發(fā)光二極管中，按A=40μm的間距形成帶有溝道302的電流阻擋層49，形成厚5.5μm的第三電流擴(kuò)散層50，以便填充溝道。此時，在溝道陣列延伸的方向305從溝道痕跡303的溝道302的位移尺寸H3大約是20μm。這是因?yàn)镠3=5.5μm÷tan15°≈20μm。因此，每個溝道痕跡303位于電流阻擋層49正上方。此時，通過寬10μm的第二分支電極56的中心線與寬20μm的對應(yīng)溝道痕跡303的中心線對準(zhǔn)，可以做到正電極51a的對準(zhǔn)。這樣有助于形成正電極51a的對準(zhǔn)工藝，可以使正電極51a確實(shí)地形成在電流阻擋層49上，而無需制備任何用于對準(zhǔn)的特殊圖形。因此，電流阻擋層49可以確實(shí)地實(shí)現(xiàn)抑制正電極51a之下的無效發(fā)光的功能。
此外，由于第三電流擴(kuò)散層50在溝道302上的位置具有中凸臺面形狀，所以減少了在芯片表面上全反射的發(fā)光。
因此，與根據(jù)第一實(shí)施例制造的發(fā)光二極管的約90mcd的芯片亮度相比，根據(jù)此第三實(shí)施例制造的發(fā)光二極管的芯片亮度提高到110mcd。
此外，根據(jù)此第三實(shí)施例制造的發(fā)光二極管制造方法，通過腐蝕第二電流擴(kuò)散層53、電流阻擋層49、和第一電流擴(kuò)散層48形成的溝道形狀，經(jīng)反映或投射在第三電流擴(kuò)散層50上，從而為第二電流擴(kuò)散層50提供臺面狀部位308。因此，與圖16和17所示的已有技術(shù)的發(fā)光二極管相比，制造工藝簡化了。
已經(jīng)說明了第一到第三實(shí)施例，這里本發(fā)明應(yīng)用于發(fā)光二極管的形成，其中半導(dǎo)體襯底是n-型GaAs襯底，其晶面在
方向從(100)面傾斜15°角，發(fā)光層由n-型Al0.5In0.5P第一包層、p-型(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P有源層、和p-型Al0.5In0.5P第二包層構(gòu)成，電流擴(kuò)散層由p-型GaP形成。
但是，本發(fā)明的發(fā)光二極管制造方法可以用于任何發(fā)光二極管，只要半導(dǎo)體襯底具有從(100)面傾斜角度θ的上表面，電流阻擋部位形成在發(fā)光層和由AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)形成的層厚為d的電流擴(kuò)散層之間，和正電極形成在電流擴(kuò)散層上即可。在任何情況，根據(jù)本發(fā)明，正電極形成在電流阻擋部位上，同時從其位移0.5×d/tanθ～1.5×d/tanθ。上述實(shí)施例中所用材料沒有限制，當(dāng)然可以選擇各種材料。
如上所述的本發(fā)明，顯然可以按照許多方式變化。這種變化并不被認(rèn)為脫離了本發(fā)明的精髓和范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的所有這些改進(jìn)，均應(yīng)包括在隨后的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種發(fā)光二極管的制造方法，包括以下工序在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底(1,21,41)上表面上形成發(fā)光層(4,5,6；24,25,26；44,45,46)，該上表面相對(100)面傾斜特定的角度θ(θ＞0)，然后在發(fā)光層(4,5,6；24,25,26；44,45,46)上形成第一導(dǎo)電類型的電流阻擋層(9,29,49)；部分去除電流阻擋層(9,29,49)，其中剩余的電流阻擋層包括一個或多個電流阻擋部位(9A,29A,49)；在剩余的電流阻擋層和發(fā)光層上，形成特定厚度‘d’的第二導(dǎo)電類型的AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)電流擴(kuò)散層(10,30,50)，其中在相對于剩余電流阻擋層在第一方向位移的并且與剩余電流阻擋層表面平行的位置，電流擴(kuò)散層具有一個或多個反映剩余電流阻擋層形狀的成型部位(10A,30A,50)；以及在對應(yīng)于一個或每個電流阻擋部位(9A,29A,49)的一個或每個成型部位(10A,30A,50)表面上，按照在與第一方向相反的第二方向位移0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)以補(bǔ)償在成型部位的第一方向的位移的方式，形成電極(11,31,51)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管的制造方法，其中，部分去除電流阻擋層(9)的工序，采用具有一個或多個電流阻擋部位圖形(103)和第一對準(zhǔn)圖形(102)的去除圖形(101)，從而在發(fā)光層(4,5,6)上或其上方留下一個或多個電流阻擋部位(9A)和第一對準(zhǔn)部位(91)，形成電極的工序采用具有一個或多個電極圖形(202)和第二對準(zhǔn)圖形(203)的電極形成圖形(201)，通過第二對準(zhǔn)圖形(203)與反映第一對準(zhǔn)部位(91)形狀的電流擴(kuò)散層的成型部位(10A)對準(zhǔn)，形成一個或多個電極(11)，其中，第二對準(zhǔn)圖形(203)相對于電極形成圖形(201)中的一個或多個電極圖形(202)的位置，從第一對準(zhǔn)圖形(102)相對于去除圖形(101)中的一個或多個電流阻擋部位圖形(103)的位置，在第一方向位移0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管的制造方法，其中，去除電流阻擋層(29)，以便一個或每個電流阻擋部位(29A)在第二方向具有的尺寸比對應(yīng)電極(31)的尺寸大0.5×(d/tanθ)～1.5×(d/tanθ)，形成電極(31)，以使在電極的第二方向的端部(31A-1)，大致與在反映對應(yīng)的電流阻擋部位(29A)的形狀的電流擴(kuò)散層的成型部位(30A)的第二方向的端部重合。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管的制造方法，其中，在去除電流阻擋層的工序中，在第一或第二方向按間距A去除電流阻擋層(49)的多個部位(302)；電流阻擋層(49)層的厚度d滿足0.5×(d/tanθ)＜A(n-1/2)＜1.5×(d/tanθ)(n為自然數(shù))的關(guān)系；以及在反映電流阻擋層的被去除部位(302)的電流擴(kuò)散層的去除痕跡部位(303)上形成電極(51)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)的發(fā)光二極管的制造方法，其中，第一方向是垂直于[100]矢量的矢量在下述過程之后的方向，即在垂直于半導(dǎo)體襯底的平面內(nèi)，在[100]矢量朝襯底的法向矢量旋轉(zhuǎn)的方向上旋轉(zhuǎn)角度θ，以使該垂直于[100]矢量的矢量平行于半導(dǎo)體襯底表面。
6．根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)的發(fā)光二極管的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體襯底(1,21,41)是GaAs襯底。
7．根據(jù)權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的發(fā)光二極管的制造方法，其中，所述發(fā)光層由AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1,0≤y≤1)中的一種或多種膜(4,5,6；24,25,26；44,45,46)構(gòu)成。
8．根據(jù)權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的發(fā)光二極管的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體襯底(1,21,41)在
方向或
方向相對于(100)面傾斜。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)光二極管的制造方法，其中，半導(dǎo)體襯底(1,21,41)在
或
方向相對于(100)面的傾斜角度是5度～25度。
10．根據(jù)權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)的發(fā)光二極管的制造方法，其中，所述電流擴(kuò)散層(10,30,50)是由GaP形成的。
全文摘要
發(fā)光二極管的制造方法,當(dāng)n－型GaAs襯底的上表面相對于(100)面傾斜角度θ時,正電極(11a)形成在厚度為‘d’的電流擴(kuò)散層(10)的表面狀部位(10A)上,反映電流阻擋部位(9A)形狀的表面狀部位,從與方向(E1)相反的方向(F1)位移大約(d/tanθ),在方向(E1)表面狀部位(10A)已經(jīng)相對于電流阻擋部位(9A)位移。因此,在電流阻擋部位(9A)上的正確位置形成正電極(11a)。
文檔編號H01L33/38GK1231519SQ9910551
公開日1999年10月13日 申請日期1999年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月10日
發(fā)明者倉橋孝尚 申請人:夏普公司