专利名称：发光二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及广泛用于例如照明、显示装置、背光光源等的发光二极管及其制造方法，具体是涉及具有透明层等的高辉度发光二极管及其制造方法。
背景技术：
发光二极管有各种各样的类型，其作为能够以宽的发光范围进行发光的可见光显示元件或者紫外线、红外线发光元件被使用。此外，近年来发光二极管的利用领域正在迅速扩展，其作为代替荧光灯的光源或显示器的背光灯等正受到关注，需要辉度更高、发光效率更好的发光二极管的要求正在增多。
对于这样的要求，在此之前实施了发光二极管的发光层的设计最优化或者对发光二极管追加反射层等的方法。
近来还采取了将发光二极管的基板采用透明基板、或将发光二极管的结晶面加工成粗面状、提高发光二极管的光取出效率而谋求高辉度化的方法。
在上述方法中，由于结晶面的粗面化比较容易实施，因此是广泛使用的方法。
图7表示现有的发光二极管的结构的模式图。
上述发光二极管具有p型GaP衬底32；形成于该p型GaP衬底32上的p型AlInP包层34；p型AlGaInP活性层35；n型AlInP包层36；透明电极用n型接触层37和透明电极39(例如参见日本国特开平04-354382号公报)。
上述p型GaP衬底32对于p型AlGaInP活性层35的出射光具有透过性。即，形成为从上述p型AlGaInP活性层35射出的光透过p型GaP衬底32。
下面，对上述发光二极管的制造方法进行说明。
首先，制作晶片，该晶片包含上述p型GaP衬底32；p型AlInP包层34；p型AlGaInP活性层35；n型AlInP包层36；透明电极用n型接触层37和透明电极39。
接着，在上述晶片的一方的表面上形成p侧芯片接合用电极31，在晶片另一方的表面上形成n侧线接合用焊盘电极38，并通过进行划线或裁断而将晶片分割成多个芯片。
最后，在使用化学处理将上述芯片的侧面(通过分割晶片而得到的表面)进行粗面化后，完成发光二极管。其中，上述化学处理使用盐酸等进行。
这样制成的发光二极管，由于采用以包层34、36夹着活性层35的双异质结构，所以能够提高活性层35的发光效率。
此外，由于上述p型GaP衬底32对于活性层35的出射光具有透过性，所以能够从GaP衬底32将光取出。
进而，由于对于上述发光二极管的侧面实施了粗面化处理，所以能够从发光二极管的侧面将光取出。
此外，作为其他现有的发光二极管，还有用化学处理将侧面及顶面进行粗面化的结构(例如参见日本国特开2004-356279号公报、日本国特开2005-327979号公报以及日本国特开2003-209283号公报)。
图14表示上述其他现有的发光二极管的结构的模式图。
如图14所示，该发光二极管包括p型GaP衬底232；形成于该p型GaP衬底232之下的p型AlInP第二包层234；p型AlGaInP活性层35；n型AlInP第一包层236；n型AlGaAs电流扩散层237。该p型GaP衬底232的图中上侧的表面是发光二极管的顶面。
另外，在图14中，231是p侧线接合用焊盘电极，238是n侧芯片接合用电极。
但是，将上述现有的发光二极管的侧面粗面化的处理、或者将上述其他现有的发光二极管的侧面及顶面粗面化的处理是化学处理，该化学处理利用了结晶的蚀刻速率根据面方位不同而不同的现象、或者利用按意图使蚀刻面粗糙的反应性强的药品。
然而，在利用上述结晶的蚀刻速率由于面方位而不同的性质的情况下，产生了能够进行粗面化的结晶的种类及面方位受到限制的问题。
此外，在利用上述反应性强的药品的情况下，构成芯片的半导体层的一部分被蚀刻到内部，会产生特性不良等的问题。
尤其是，在具有上述p型GaP衬底32和232那样的透明层的发光二极管中，当成为光取出部的透明层的表面为镜面时，由于发光层的出射光在其表面被反射，从而在多重反射过程中增加了光损耗，从而降低了将发光层的出射光向外部取出的效率，因此进行粗面化的方法是用于高辉度化的重要的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高辉度的发光二极管及其制造方法，其不依赖于材料、面方位，而在任何情况下都能够使用粗面化方法，并能够防止产生特性不良。
为了解决上述课题，本发明的发光二极管，其特征在于，具有发光层，其由半导体层构成；中间层，其设于该发光层上，由半导体层构成；以及透明层，其设于上述中间层上，并且，对于上述发光层的出射光具有透过性，其中，上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状。
根据上述结构的发光二极管，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以能够效率良好地从透明层的表面的一部分或者全部将发光层的出射光向外部取出，从而能够达到高辉度化。
此外，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料是任何材料都可以。
此外，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
另外，上述透明层的形成方法、构成材料、面方位可以是任意的。
在一种实施方式的发光二极管中，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的侧面。
根据上述实施方式的发光二极管，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以能够效率良好地从透明层的侧面的一部分或者全部将发光层的出射光向外部取出，从而能够达到高辉度化。
此外，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料及面方位可以是任意的。
此外，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
另外，上述透明层的形成方法、构成材料、面方位可以是任意的。当然，上述发光层也同样。
在一种实施方式的发光二极管中，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的顶面。
其中，所谓上述透明层的顶面是透明层上与中间层侧相反侧的表面。
根据上述实施方式的发光二极管，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部加工成粗面状，所以能够效率良好地从透明层的顶面的一部分或者全部将发光层的出射光向外部取出，从而能够达到高辉度化。
此外，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料是任何材料都可以。
此外，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
另外，上述透明层的形成方法、构成材料、面方位可以是任意的。
在一种实施方式的发光二极管中，上述发光层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状。
根据上述实施方式的发光二极管，由于将上述发光层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以，能够效率良好地从发光层的侧面的一部分或者全部将发光层的出射光向外部取出，从而能够达到更高辉度化。
在一种实施方式的发光二极管中，上述透明层是粘贴在上述中间层上的衬底。
在一种实施方式的发光二极管中，上述透明层是外延生长层或者外延生长用衬底。
在一种实施方式的发光二极管中，上述发光层由化合物构成，该化合物包含Al(铝)、Ga(镓)、As(砷)、In(铟)、P(磷)、Zn(锌)、Se(硒)、Te(碲)、Sn(锡)、Si(硅)、C(碳)、Ti(钛)、Mg(镁)、Cd(镉)、B(硼)、N(氮)、O(氧)及S(硫)中的至少两种以上的元素。
在一种实施方式的发光二极管中，上述透明层由化合物构成，该化合物包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、C、Ti、Mg、Cd、B、N、O及S中的至少两种以上的元素。
在一种实施方式的发光二极管中，上述发光层由AlGaInP构成，上述透明层由GaP构成。
本发明的发光二极管的制造方法，其特征在于，包括制造晶片的工序，该晶片包括由半导体层构成的发光层、设于该发光层上并由半导体层构成的中间层、以及设于上述中间层上并且对于上述发光层的出射光具有透过性的透明层；以及用切割刀片将上述透明层的表面的一部分或者全部加工成粗面状的工序。
根据上述构成的发光二极管的制造方法，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以不必考虑透明层的材料及面方位，而能够容易且低成本地使透明层的表面的一部分或者全部成为粗面状。
因此，能够容易且低成本地实现上述发光二极管的高辉度化。
此外，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料及面方位可以是任意的。
此外，由于将上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
此外，由于上述透明层的粗面化处理用切割刀片进行，从而能够省略由化学药品处理进行的粗面化处理所需要的化学处理工序、保护膜形成等的工序。
上述切割刀片不仅能够用于半导体结晶，而且能够对例如玻璃、石英、蓝宝石等的非晶质材料实施粗面化处理，还能够对于具有耐药品性的材料实施粗面化处理。
在一种实施方式的发光二极管的制造方法中，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的侧面。
根据上述构成的发光二极管的制造方法，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以不必考虑透明层的材料及面方位，而能够容易且低成本地使透明层的侧面的一部分或者全部成为粗面状。
因此，能够容易且低成本地实现上述发光二极管的高辉度化。
此外，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料及面方位可以是任意的。
此外，由于将上述透明层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
此外，由于上述透明层的粗面化处理用切割刀片进行，从而能够省略由化学药品处理进行的粗面化处理所需要的化学处理工序、保护膜形成等的工序。
上述切割刀片不仅能够用于半导体结晶，而且能够对例如玻璃、石英、蓝宝石等的非晶质材料实施粗面化处理，还能够对于具有耐药品性的材料实施粗面化处理。
在一种实施方式的发光二极管的制造方法中，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的顶面。
其中，所谓上述透明层的顶面是透明层上与中间层侧相反侧的表面。
根据上述构成的发光二极管的制造方法，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以不必考虑透明层的材料及面方位，而能够容易且低成本地使透明层的顶面的一部分或者全部成为粗面状。
因此，能够容易且低成本地实现上述发光二极管的高辉度化。
此外，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层的材料及面方位可以是任意的。
此外，由于将上述透明层的顶面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状，所以透明层不会由反应性强的药品过度蚀刻，能够防止产生特性不良。
此外，由于上述透明层的粗面化处理用切割刀片进行，从而能够省略由化学药品处理进行的粗面化处理所需要的化学处理工序、保护膜形成等的工序。
上述切割刀片不仅能够用于半导体结晶，而且能够对例如玻璃、石英、蓝宝石等的非晶质材料实施粗面化处理，还能够对于具有耐药品性的材料实施粗面化处理。
在一种实施方式的发光二极管的制造方法中，在将上述晶片分割成元件形状之前，通过由上述切割刀片进行的半切割或者预切割，使上述透明层的侧面的一部分或者全部成为粗面状。
根据上述实施方式的发光二极管的制造方法，由于在将上述晶片分割成元件形状之前，通过由上述切割刀片进行的半切割或者预切割，使透明层的侧面的一部分或者全部成为粗面状，所以能够对于被包含在晶片中状态下并且进行了粗面化处理的发光二极管进行电光学测定检查。即，能够进行处于非常接近元件形状的状态的发光二极管的光学检查。
另外，在进行上述光学检查后，进行发光二极管的粗面化处理时，由该检查检测出的辉度与元件形状(完成状态)的发光二极管芯片的辉度的相关关系变差。
在一种实施方式的发光二极管的制造方法中，在将上述晶片分割成元件形状之后，用上述切割刀片将上述透明层的侧面的一部分或者全部加工成粗面状。
根据上述实施方式的发光二极管的制造方法，由于在将上述晶片分割成元件形状之后，用切割刀片将透明层的侧面的一部分或者全部加工成粗面状，所以在将晶片分割成元件形状时，也可以不必由切割刀片进行粗面化处理，因而能够提高制造工序的自由度。
在一种实施方式的发光二极管的制造方法中，上述切割刀片的砂粒的粒径为2μm以上，根据上述实施方式的发光二极管的制造方法，上述切割刀片的砂粒的粒径与芯片的输出之间具有相关关系，通过使其粒径为2μm以上，能够可靠地得到将发光层的出射光向外部取出的效率良好的粗面。
此外，在除去由上述切割刀片形成的机械损伤层的情况下，当切割刀片的砂粒的粒径为4μm以上时，即使在除去该损伤层之后，也能够维持与除去上述损伤层之前同样的粗面状态。
通常，切割刀片的砂粒使用金刚石那样的硬度非常高的材料，由于是机械性地形成粗面状态，所以粗面状态的与否，不受面方位依赖性等的影响，而能够容易对于任何材料形成粗面状态。
例如即使是GaP衬底，也能够用切割刀片形成粗面状态。在将该GaP衬底作为透明衬底使用并且将AlGaInP层作为发光层使用，并且用切割刀片使透明衬底的侧面的一部分或者全部成为粗面状时，能够获得高输出的红色发光元件。
当然，使用上述切割刀片的方法，不限于在由AlGaInP构成的发光层上设置GaP衬底的情况，其能够适于具有任意透明层的发光二极管，例如适于在蓝宝石衬底上设置GaN/InGaN层的情况、在玻璃衬底或SiC衬底上设置AlGaInP层及GaN/InGaN层的情况、在GaAs衬底上外延生长AlGaAs层(对于红色具有透明的组成)并依次层叠发光层的情况等。
本发明的发光二极管，能够通过使光发出面粗面化而能够谋求高辉度化，尤其是在设置了透明层的发光二极管中，由于能够不依赖于材料而形成粗面状态，所以能够谋求元件的高辉度化。
此外，能够省略芯片分割后的化学处理，从而能够使制造工序简化。
通过以下的详细的说明和附图能够充分地理解本发明。但附图只是用于说明的图，其并不限定本发明。
图1是本发明的第一实施例的发光二极管的芯片结构的模式图；图2A是用于说明图1的发光二极管的MOCVD结晶生长的模式图；图2B是用于说明图1的发光二极管的GaP接合结构的形成的模式图；图3A是表示用砂粒的粒径为4μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态的图；图3B是表示用砂粒的粒径为1μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态的图；图4A是侧面为镜面的发光二极管内的光路的示意图；图4B是侧面为粗面的发光二极管内的光路的示意图；图5A是侧面为粗面的发光二极管的取向特性的曲线图；图5B是侧面为镜面的发光二极管的取向特性的曲线图；图6是表示由于刀片砂粒的粒径的不同而发光二极管的输出不同的曲线图。
图7是现有的发光二极管结构的模式图；图8是本发明的第二实施例的发光二极管芯片结构的模式图；图9A是用于说明图8的发光二极管的MOCVD结晶生长的模式图；图9B是用于说明图8的发光二极管的GaP接合结构的形成的模式图；图10A是表示用砂粒的粒径为4μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态的图；图10B是表示用砂粒的粒径为1μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态的图；图11A是顶面为镜面的发光二极管内的光路的示意图；图11B是顶面为粗面的发光二极管内的光路的示意图；图12是表示由于刀片砂粒的粒径的不同而发光二极管的输出不同的曲线图；图13是表示切割顶面的一部分时的一种实施方式的模式图；图14是其他的现有的发光二极管结构的模式图。
具体实施例方式
下面，对图示的本发明的发光二极管的实施例进一步详细地进行说明。
(第一实施例)图1表示本发明的第一实施例的发光二极管的芯片结构的模式图。
上述发光二极管包括p型GaP衬底12；层叠于该p型GaP衬底12上的p型GaP接触层13；p型AlInP第二包层14；p型AlGaInP活性层15；n型AlInP第一包层16；以及n型AlGaAs电流扩散层17。上述p型AlGaInP活性层15是发光层的一例。此外，上述p型GaP衬底12是透明层的一例。此外，上述p型GaP接触层13和p型AlInP第二包层14各自是中间层的一例。
上述p型GaP衬底12；p型GaP接触层13；p型AlInP第二包层14；p型AlGaInP活性层15；n型AlInP第一包层16以及n型AlGaAs电流扩散层17的侧面全部被加工成粗面状。
虽然未图示，但在上述n型AlGaAs电流扩散层17上形成有由AuSi/Au构成的欧姆接触层，并且在该欧姆接触层上形成有n侧线接合用焊盘电极(n侧电极)18。其中，上述n侧线接合用焊盘电极18形成为大致圆板形状。
另一方面，在上述p型GaP衬底12之下形成有由AuBe构成的p侧欧姆接触层电极11。其中，上述p侧欧姆接触层电极11在p型GaP衬底12的背面(与p型AlGaInP活性层15侧的表面相反侧的表面)形成为点状。
上述结构的发光二极管如下地进行制造。
首先，如图2A所示，通过MOCVD(有机金属气相生长)法，在n型GaAs衬底19上依次层叠n型GaAs缓冲层20、层厚为3μm的n型AlGaAs电流扩散层17、层厚为1μm的n型AlInP第一包层16、层厚为0.5μm的p型AlGaInP活性层15、层厚为1μm的p型AlInP第二包层14、以及层厚为3μm的p型GaP接触层13。
接着，如图2B所示，使另外地准备的p型GaP衬底12与p型GaP接触层13接触，在p型GaP衬底12上施加载荷后，在该状态下将p型GaP衬底12和p型GaP接触层13放置在氢环境及高温下，而使它们接合。
接着，用氨类蚀刻剂除去上述n型GaAs衬底19及n型GaAs缓冲层20。
接着，如图1所示，在上述p型GaP衬底12的背面利用蒸镀法堆积AuBe而水珠状地形成图案后，进行合金化。由此，获得了由上述的AuBe构成的p侧欧姆电极11。
接着，在上述n型AlGaAs电流扩散层17的表面利用蒸镀法堆积AuSi/Au及n侧线接合用焊盘电极18的材料。在将该AuSi/Au及上述材料大致圆板形状地形成图案后，进行合金化。由此，获得了上述欧姆接触层及n侧线接合用电极18。
接着，在利用切割将包含上述p型GaP衬底12；p型GaP接触层13；p型AlInP第二包层14；p型AlGaInP活性层15；n型AlInP第一包层16以及n型AlGaAs电流扩散层17的晶片分割后，获得发光二极管芯片。该切割使用了砂粒的粒径为4μm的切割刀片。
接着，为了除去由于上述切割而造成的机械损伤层，用硫酸、过氧化氢、水的混合液对切割面进行蚀刻。此时，除去上述损伤层只要蚀刻除去极薄的层就足够了。即使将作为上述损伤层的一部分的极薄的层蚀刻除去，也不会消除粗面状态。在容易且可靠地维持这样的粗面状态的情况下，只要使用砂粒的粒径比4μm大的切割刀片进行切割即可。这样情况下，与使用砂粒的粒径为4μm的切割刀片相比，能够提高光取出效率。
以往，通过用砂粒的粒径为1μm以下的切割刀片进行切割，使由切割刀片形成的研削面形成接近镜面的状态后，利用HCl处理或者其稀释溶液进行粗面化处理。
切割刀片是在圆板状的基台上利用电沉积等附着金刚石颗粒等的砂粒的刀片，并通过使其进行高速旋转而对半导体材料进行切割。切割刀片的砂粒的粒径越小，研削面被加工得越光滑，材料的缺损(碎片)越少。反之，砂粒越大，越容易产生碎片，因此由切割刀片形成的芯片的上面的边缘部分出现缺损。
图3A表示用砂粒的粒径为4μm的切割刀片切割p型GaP衬底12时的研削面的状态。图3B表示用砂粒的粒径为1μm的切割刀片切割p型GaP衬底12时的研削面的状态。
从图3A、图3B可以看出，由于切割刀片的粒径的不同，其切割面(研削面)的状态发生很大变化。
这样的粗面化处理是为了提高光取出效率而进行的，但在没有对芯片侧面实施粗面化处理的情况下，如图4A所示，来自芯片内部的发光层的发光的一部分在芯片侧面被反射而被封闭在芯片内部，并在反复进行多重反射的过程中，在结晶内被吸收或者衰减，或者再次进入发光层，并在此被吸收。
另一方面，如图4B所示，当对芯片侧面进行粗面化后，使来自芯片内部的发光层的发光对于芯片侧面的入射角度发生改变，使得该光的没有被反射到芯片内部而向芯片外部射出的比例增加，从而提高了光取出效率。
在GaP中，与(111)面等价的面具有如下的性质，由于HCl处理时的反应速度慢，该等价的面出现在表面上，宏观上成为粗面状态，微观上在处理面上形成几纳米(nm)的凹凸。而且，上述反应速度极慢，需要长时间地进行HCl处理。此外，由于发光层利用HCl处理进行蚀刻，所以需要在保护发光层的基础上进行HCl处理。此外，由于芯片的面方位的原因无法得到良好的粗面状态。
在该第一实施例的情况下，由于使用砂粒的粒径为4μm的切割刀片，因此，在切割刀片形成的研削面上形成几微米(μm)的凹凸，该研削面成为粗面状态。
在使用砂粒的粒径比4μm大的切割刀片的情况下，虽然碎片有少许增加，但能够实现HCl处理或芯片表面保护工序的简化，从而能够提高生产效率。
此外，该第一实施例的发光二极管的输出达到由化学处理形成的粗面化芯片同等以上的程度是没有问题的。具体说，在用砂粒的粒径小的切割刀片进行切割后，没有进行由于切割而产生的机械损伤层的除去的发光二极管的输出为6.5mW。此外，在用砂粒的粒径小的切割刀片进行切割后，进行了由于切割而产生的机械损伤层的除去的发光二极管的输出为8.0mW。并且，如该第一实施例那样，在用砂粒的粒径大的切割刀片进行切割后，没有进行由于切割而产生的机械损伤层的除去的发光二极管的输出为8.8mW。
图5A表示使用砂粒的粒径为4μm的切割刀片进行切割的发光二极管的取向特性的曲线。此外，图5B表示使用砂粒的粒径为1μm的切割刀片进行切割的发光二极管的取向特性的曲线。
从图5A和图5B可以看出，与使用砂粒的粒径为1μm的切割刀片进行切割的发光二极管相比，使用砂粒的粒径为4μm的切割刀片进行切割的发光二极管从侧面出射的光的成分有所增加。
为此，为了确认切割刀片的砂粒的粒径与光输出的关系，使用砂粒的粒径为0.5μm、3μm、5μm、7μm的切割刀片进行了实验，确认用各切割刀片进行切割的发光二极管的光输出。
图6表示上述实验的结果。
从图6可以看出，切割刀片的砂粒的粒径与发光二极管的光输出具有相关的关系，尤其是使用砂粒的粒径为5μm、7μm的切割刀片进行切割的发光二极管的光输出有所提高。
从以上可以看出，当使用砂粒的粒径较大的切割刀片时，能够提高发光二极管的光输出，但在使用砂粒的粒径为8μm以上的切割刀片时，由于确认了切割刀片的使用寿命极度缩短的现象，因此，当考虑成本、生产性时，优选的是制造发光二极管时的所使用的切割刀片的砂粒的粒径为2μm以上、8μm以下。
在上述第一实施例中，将发光二极管的侧面全部加工成粗面状，但也可以只将p型GaP衬底12的一方的侧面的一部分加工成粗面状，也可以只将p型GaP衬底12的侧面的一部分加工成粗面状。
在上述第一实施例中，将p型AlGaInP活性层15作为发光层的一例使用，但也可以使用由至少包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、碳、Ti、Mg、Cd、硼、氮、氧及硫中的两种以上的元素的化合物构成的发光层。
在上述第一实施例中，作为透明层的一例使用了p型GaP衬底12，但也可以使用由至少包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、C、Ti、Mg、Cd、B、N、O及S中的两种以上的元素的化合物构成的透明层。
上述第一实施例的发光二极管是具有AlGaInP发光层和GaP衬底的结构，但本发明的发光二极管并不限定于这种结构，例如也可以是具有AlGaAs发光层和GaAs衬底的结构，这种结构也具有与上述第一实施例同样的效果。另外，在上述结构的情况下，GaAs衬底透过AlGaAs发光层的发光。
在上述第一实施例中，仅用切割刀片将晶片切割成多个芯片(发光二极管)，但也可以在用切割刀片将晶片半切割或者预切割后，将晶片分割成多个芯片。
在上述第一实施例中，在将晶片分割成多个芯片的切割工序中，将芯片的侧面加工成粗面状，但也可以在切割工序中不将芯片的侧面加工成粗面状，而在切割工序之后，用切割刀片将芯片的侧面加工成粗面状。
(第二实施例)图8表示本发明的第二实施例的发光二极管的芯片结构的模式图。
上述发光二极管包括p型GaP衬底112；p型GaP接触层113；p型AlInP第二包层114；p型AlGaInP活性层115；n型AlInP第一包层116；以及n型AlGaAs电流扩散层117。另外，上述p型AlGaInP活性层115是发光层的一例。上述p型GaP衬底112是透明层的一例。此外，上述p型GaP接触层113和p型AlInP第二包层114各自是中间层的一例。
在上述p型GaP衬底112中，与p型GaP接触层113侧相反侧的包面的全部被加工成粗面状。此外，在上述p型GaP衬底112中，与上述表面大致垂直的表面的全部被加工成粗面状。即，上述p型GaP衬底112的顶面和侧面的全部被加工成粗面状。
在上述p型GaP衬底112上形成有p侧线接合用焊盘电极(p侧电极)111。其中，上述p侧线接合用焊盘电极111形成为大致圆板形状。此外，在上述p侧线接合用焊盘电极111与p型GaP衬底112之间，虽然没有图示，但形成有由AuBe构成的p侧欧姆接触层。上述p侧欧姆接触层与p侧线接合用焊盘电极111形成大致相同的形状。即，上述p型GaP衬底112的顶面(p型GaP衬底112上与p型GaP接触层113侧相反侧的表面)的一部分没有被p侧欧姆接触层及p侧线接合用焊盘电极111覆盖而露出。
另一方面，在上述n型AlGaAs电流扩散层117之下形成有由AuSi/Au构成的n侧芯片接合用电极118。其中，上述n侧芯片接合用电极118在n型AlGaAs电流扩散层117的背面(在n型AlGaAs电流扩散层117上与n型AlInP第一包层116侧相反侧的表面)形成为点状。
上述结构的发光二极管如下地进行制造。
首先，如图9A所示，通过MOCVD(有机金属气相生长)法，在n型GaAs衬底119上依次层叠n型GaAs缓冲层120、层厚为20μm的n型AlGaAs电流扩散层117、层厚为1μm的n型AlInP第一包层116、层厚为0.5μm的p型AlGaInP活性层115、层厚为1μm的p型AlInP第二包层114、以及层厚为3μm的p型GaP接触层113。
接着，如图9B所示，在使另外地准备的p型GaP衬底112与p型GaP接触层113接触并施加载荷后，在该状态下放置在氢环境及高温下，而将p型GaP衬底112与p型GaP接触层113接合。
接着，用氨类蚀刻剂除去上述n型GaAs衬底119及n型GaAs缓冲层120。
接着，按照从上述p型GaP衬底112的顶面(在p型GaP衬底112上与p型GaP接触层113侧相反侧的表面)切割至5μm左右的深度部分的方式，使切割刀片扫描。由此，将上述p型GaP衬底112的顶面全部粗面化。在此，使用了刀片宽度50μm、砂粒的粒径为4μm的切割刀片。
接着，如图8所示，在上述p型GaP衬底112的被粗面化的顶面上，利用蒸镀法堆积AuBe和p侧线接合用焊盘电极111的材料，在将该AuBe和上述材料大致圆板形状地形成图案后，进行合金化。由此，获得了上述p侧欧姆接触层和p侧线接合用焊盘电极111。
接着，在上述n型AlGaAs电流扩散层117的底面(在n型AlGaAs电流扩散层117上与n型AlInP第一包层116侧相反侧的表面)利用蒸镀法堆积AuSi/Au。在将AuSi/Au水珠状地形成图案后，进行合金化。由此，获得了上述n侧芯片接合用电极118。
接着，在利用切割将包含上述p型GaP衬底112；p型GaP接触层113；p型AlInP第二包层114；p型AlGaInP活性层115；n型AlInP第一包层116以及n型AlGaAs电流扩散层117的晶片分割后，获得发光二极管芯片。
接着，为了除去由于上述切割而造成的机械损伤层，利用硫酸、过氧化氢、水的混合液对发光二极管的顶面和侧面的切割面进行蚀刻。此时，除去上述损伤层只要蚀刻除去极薄的层就足够了。
上述切割刀片是在圆板状的基台上利用电沉积等附着金刚石颗粒等的砂粒的刀片。通过使这样的切割刀片进行高速旋转而对半导体材料进行切割。上述切割刀片的砂粒的粒径越小，研削面被加工得越光滑，材料的缺损(碎片)越少。反之，上述切割刀片的粒径越大，越容易产生碎片。
图10A表示用砂粒的粒径为4μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态。图10B表示用砂粒的粒径为1μm的切割刀片切割p型GaP衬底时的研削面的状态。
从图10A、图10B可以看出，由于切割刀片的粒径的不同，其切割面(研削面)的状态发生很大变化。
这样的粗面化处理是为了提高光取出效率而进行的，但在没有对芯片顶面实施粗面化处理的情况下，如图11A所示，来自芯片内部的发光层的发光的一部分在芯片顶面被反射而被封闭在芯片内部，并在反复进行多重反射的过程中，再次进入发光层，并在此被衰减。
另一方面，如图11B所示，当对芯片的顶面进行粗面化后，使来自芯片内部的发光层的发光对于芯片顶面的入射角度发生改变，使得该光的没有被反射到芯片内部而向芯片外部射出的成分增加，从而提高了光取出效率。
在该第二实施例的情况下，由于使用砂粒的粒径为4μm的切割刀片，因此，在切割刀片形成的研削面上形成几微米的凹凸，该研削面成为粗面状态。
此外，该第二实施例的发光二极管的输出与没有进行粗面化时相比有所提高。具体来说，发光二极管的顶面和侧面为镜面的发光二极管的输出为8.0mW。并且，如该第二实施例那样，利用砂粒的粒径大的切割刀片使顶面和侧面粗面化的发光二极管的输出为8.5mW。
为了确认切割刀片的砂粒的粒径与光输出的关系，使用砂粒的粒径为0.5μm、3μm、5μm、7μm的切割刀片进行了实验，确认用各切割刀片进行切割的发光二极管的光输出。
图12表示上述实验的结果。
从图12可以看出，切割刀片的砂粒的粒径与发光二极管的光输出具有相关的关系，尤其是使用砂粒的粒径为5μm、7μm的切割刀片进行切割的发光二极管的光输出有所提高。
从以上可以看出，当使用砂粒的粒径较大的切割刀片时，能够提高发光二极管的光输出，但在使用砂粒的粒径为8μm以上的切割刀片时，由于确认了切割刀片的使用寿命极度缩短的现象，因此，当考虑成本、生产性时，优选的是制造发光二极管时所使用的切割刀片的砂粒的粒径为2μm以上、8μm以下。
在上述第二实施例中，将发光二极管的顶面全部加工成粗面状，但也可以只将p型GaP衬底112的顶面的一部分加工成粗面状。具体说，如图13所示，也可以避开p侧线接合用焊盘电极111的形成区域，利用切割在p型GaP衬底的顶面形成粗面区域121。在形成该粗面区域121的情况下，能够提高p侧线接合用焊盘电极111的平坦性，获得良好的线接合强度。另外，图13的122是镜面区域。
在上述第二实施例中，将发光二极管的侧面及顶面加工成粗面状，但也可以只将发光二极管的顶面加工成粗面状。在只将该发光二极管的顶面加工成粗面状的情况下，可以将顶面全部加工成粗面状，此外，也可以只将顶面的一部分加工成粗面状在上述第二实施例中，将p型AlGaInP活性层115作为发光层的一例使用，但也可以使用由至少包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、碳、Ti、Mg、Cd、硼、氮、氧及硫中的两种以上的元素的化合物构成的发光层。
在上述第二实施例中，作为透明层的一例使用了p型GaP衬底112，但也可以使用由至少包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、C、Ti、Mg、Cd、B、N、O及S中的两种以上的元素的化合物构成的透明层。
上述第二实施例的发光二极管是具有AlGaInP发光层和GaP衬底的结构，但本发明的发光二极管并不限定于这种结构，例如也可以是具有AlGaAs发光层和GaAs衬底的结构，这种结构也具有与上述第二实施例同样的效果。另外，在上述结构的情况下，GaAs衬底透过AlGaAs发光层的发光。
在上述第二实施例中，仅用切割刀片将晶片分割成多个芯片(发光二极管)，但也可以在用切割刀片将晶片半切割或者预切割后，将晶片分割成多个芯片。
在上述第二实施例中，在将晶片分割成多个芯片的切割工序中，将芯片的侧面加工成粗面状，但也可以在切割工序中不将芯片的侧面加工成粗面状，而在切割工序之后，用切割刀片将芯片的侧面加工成粗面状。
本发明也可以将上述第一实施例记载的情况和上述第二实施例记载的情况适当地进行组合。
此外，本发明的发光二极管也可以用切割刀片将发光层的侧面的一部分或者全部加工成粗面状。
此外，本发明的发光二极管也可以具有玻璃或者其他的光透过性衬底。
此外，本发明的发光二极管也可以具有结晶生长的光透过性层，还可以具有在蓝宝石衬底上外延生长的InGaN等。
即，本发明能够适于具有发光层和透过从该发光层出射的光的透明层的任何结构的发光二极管。
如上对本发明的实施例进行了说明，但很明显本发明能够进行各种变更。而这样的变更不应被视为脱离了本发明的宗旨和范围，本领域技术人员能够清楚的变更全部都包含在本发明的技术方案的范围内。
权利要求
1.一种发光二极管，其特征在于，具有发光层，其由半导体层构成；中间层，其设于该发光层上，由半导体层构成；以及透明层，其设于上述中间层上，并且，对于上述发光层的出射光具有透过性，其中，上述透明层的表面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的侧面。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的顶面。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述发光层的侧面的一部分或者全部用切割刀片加工成粗面状。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述透明层是粘贴在上述中间层上的衬底。
6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述透明层是外延生长层或者外延生长用衬底。
7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述发光层由化合物构成，该化合物包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、C、Ti、Mg、Cd、B、N、O及S中的至少两种以上的元素。
8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述透明层由化合物构成，该化合物包含Al、Ga、As、In、P、Zn、Se、Te、Sn、Si、C、Ti、Mg、Cd、B、N、O及S中的至少两种以上的元素。
9.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述发光层由AlGaInP构成，上述透明层由GaP构成。
10.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，包括制造晶片的工序，该晶片包括由半导体层构成的发光层、设于该发光层上并由半导体层构成的中间层、以及设于上述中间层上并且对于上述发光层的出射光具有透过性的透明层；以及用切割刀片将上述透明层的表面的一部分或者全部加工成粗面状的工序。
11.如权利要求10所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的侧面。
12.如权利要求10所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，用上述切割刀片加工成粗面状的表面是上述透明层的顶面。
13.如权利要求11所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，在将上述晶片分割成元件形状之前，通过由上述切割刀片进行的半切割或者预切割，使上述透明层的侧面的一部分或者全部成为粗面状。
14.如权利要求11所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，在将上述晶片分割成元件形状之后，用上述切割刀片将上述透明层的侧面的一部分或者全部加工成粗面状。
15.如权利要求10所述的发光二极管的制造方法，其特征在于，上述切割刀片的砂粒的粒径为2μm以上。
全文摘要
本发明涉及发光二极管及其制造方法。该发光二极管包括p型GaP衬底(12)；层叠于该p型GaP衬底(12)上的p型GaP接触层(13)；p型AlInP第二包层(14)；p型AlGaInP活性层(15)；n型AlInP第一包层(16)；以及n型AlGaAs电流扩散层(17)。p型GaP衬底(12)的侧面全部由切割刀片加工成粗面状。该发光二极管辉度高，其不依赖于材料、面方位，而在任何情况下都能够进行粗面化，能够防止产生特性不良。
文档编号H01L33/00GK101026218SQ20071008494
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月22日
发明者村上哲朗, 井口缘, 渡边信幸, 智者多永子 申请人:夏普株式会社