[发明专利]发光二极管及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2004年7月26日、申请号为200480012658.9、发明名称为“发光二极管及其制造方法”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及发光二极管的结构及其制造方法，尤其涉及半导体元件的外部量子效率及光的取出效率。

因此，本发明极适用于比如蓝紫色发光、紫色发光、或者紫外线发光等短发光波长的LED(发光二极管)及其制造工序。

此外，本发明涉及：在由已被研磨加工的导电性III族氮化物系化合物半导体形成的半导体基片的被研磨面上形成电极的方法。

本发明可广泛适用于在半导体基片上直接形成电极方式的半导体元件。作为这种半导体元件，除了半导体激光器(LD)、发光二极管(LED)等半导体发光元件之外，比如还可举出受光元件及压力传感器等。由于本发明的应用不特别限制这些半导体元件的具体功能及构成等，因而本发明的可适用范围极广。

背景技术

在下述的非专利文献1中，概括披露了有关以白色LED及可见光LED为中心的发光二极管的外部量子效率及光取出效率的一般的技术见解。

此外，在下列专利文献1中，记述了在发光二极管的n型半导体基片的一侧具有四角锥台状锥形部的构成示例，披露了通过形成该锥形部来提高光的取出效率的情况。

通常，在制造发光二极管时，对形成有目标半导体层及电极的晶体生长基片而言，为了在其后的分割工序中将该半导体晶片按发光元件单位来良好地进行分割，而在实施了晶体生长等之后，从背面进行研磨等，并加工成具有适当厚度的薄片形状。这样，通常通过研磨或切割等机械性即物理性处理，来实施这些形状加工。

此外，作为在半导体基片的背面设置有电极的半导体元件的结构，比如前述专利文献2～专利文献4中记载的半导体发光元件等是众所周知的。在这些半导体元件中，在具有导电性的半导体基片的背面形成有n电极，在p型层的上面，与n电极对置地形成有p电极。

此外，从前述专利文献5及专利文献6等可看出，通常在半导体基片同时用作晶体生长基片的场合下，该晶体生长基片的厚度确保在300μm～800μm程度，这些基片经过研磨处理，通常被加工成厚度为50μm～150μm程度的薄片，然后按各芯片(发光元件)单位来分割。在各半导体层所需的晶体生长工序之前或之后，可以进行旨在实现这种薄片化的研磨处理。

然而，如果基片过薄，则基片本身易于破裂，且研磨工序所需的时间会增长，因此并不是优选的。而如果基片过厚，则在分割半导体晶片时，难以正确或可靠地分割成所希望的形状，因而也不是优选的。此外，在半导体基片同时用作晶体生长基片的场合下，由于通常必须在晶体生长工序的前后搬运(移动操作)半导体基片，因而为了使半导体基片具有能承受该搬运的强度，通常在晶体生长工序之后进行前述研磨处理。

基于前述理由，通常在按各芯片单位来分割半导体晶片的分割工序之前的阶段中，实施前述的研磨处理，从而使该半导体基片从可搬运(或易于搬运)的厚度，达到约100μm程度的厚度。

非专利文献1：山田范秀，“可见光LED的高效率化”应用物理，第68卷第2号(1999)p，139-145

专利文献1：JP特开平11-317546

专利文献2：JP特开2002-261014号公报

专利文献3：JP特开2001-77476号公报

专利文献4：JP特开2001-102673号公报

专利文献5：JP特开平7-131069号公报

专利文献6：JP特开平11-163403号公报

发明拟解决的课题

然而，如果实施前述的物理性形状加工，由于物理性摩擦或冲击，必然会导致在被加工面的表面上，形成晶体结构混乱且厚度为0.1～15μm程度的损伤层(以下称物理损伤层)，并残留在该加工面上。而且，我们通过反复实施有关在基片上采用了GaN整体晶体的发出紫色光的发光二极管的试制、检查、探讨及验证试验等，发现了以下现象：因该形状加工而必然会残留的物理性损伤层比较易于吸收(或者向元件内部散射)小于470nm的较短波长光(蓝紫光、紫光、紫外光等)。

此外，对于发光峰值波长大于等于470nm的蓝色LED及绿色LED而言，同样进行了验证，但这一问题不明显或未表面化。

通常，一般选择GaN来作为晶体生长基片，这比如在晶格常数等各种物理特性与n型接触层大致一致或类似的点上，是有利的。此外，由于AIN基片的带隙较大，因而已经发出的光难以被再次吸收，在这一点上是有利的。