專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件以及凸起部分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，并涉及形成在襯板上的凸起 部分以及襯板的凸起部分形成方法。
背景技術(shù)：
作為以低閾值電流Ith為特征的半導(dǎo)體激光器，具有分離的雙異質(zhì)結(jié)
(SDH)結(jié)構(gòu)且能夠在一次外延生長工藝中形成的半導(dǎo)體激光器(下面稱作 SDH半導(dǎo)體激光器)由于例如專利No. 2990837 (專利文件1)而為人所知。
關(guān)于SDH半導(dǎo)體激光器，首先，沿{110}八面的方向延伸的凸起部分形 成在以{100}面作為其主表面的元件制造基板上。在元件制造基板的主表面 上進(jìn)行晶體生長時(shí)，在作為凸起部分的上表面的{100}面上形成發(fā)光部分， 并使化合物半導(dǎo)體層層疊在該發(fā)光部分上。該發(fā)光部分具有這樣的結(jié)構(gòu)具 有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型的第二 化合物半導(dǎo)體層被依次層疊。假設(shè)在垂直于凸起部分延伸方向的方向上沿著 假想面(相當(dāng)于{110}面)截取發(fā)光部分，則截面形狀例如為等腰三角形。 以(111)B面形成發(fā)光部分的側(cè)南(斜面)。通常，根據(jù)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉 積(MOCVD)法(可以稱為金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)法)，{111}B面 為非生長面，盡管在特定的晶體生長條件下它可能不是。因此，只要涉及 SDH半導(dǎo)體激光器， 一旦形成側(cè)面為(lll)B面的發(fā)光部分，即使繼續(xù) MOCVD,發(fā)光部分的晶體生長也保持在自生長停止階段。這里，(111》B面 的傾斜角(e川B)為54.7。。
附帶地，在該說明書中，符號(hào)(hkl)表示晶體面。這里，負(fù)整數(shù)用減號(hào) 寫成如(hk-l),而不用橫線寫成如(hk D。另外，符號(hào)[hkl]表示方向。這 里，負(fù)整數(shù)用減號(hào)寫成如[hk-l]，而不用橫線寫成如[hk r]。
在元件制造基板主表面的除了具有{100}面的凸起部分之外的部分(為 了方便起見，稱為凹進(jìn)部分表面)上，因?yàn)椴淮嬖诜巧L表面，所以如果繼 續(xù)MOCVD生長，則從凹進(jìn)部分表面開始晶體生長的化合物半導(dǎo)體層將很快完全覆蓋自生長停止的發(fā)光部分。從凹進(jìn)部分表面開始晶體生長的化合物半 導(dǎo)體層構(gòu)造為具有依次形成在第二化合物半導(dǎo)體層上的電流阻擋層位置調(diào)
節(jié)層(current block layer position adjustment layer )、 電流阻擋層和掩埋層。 這里，在從凹進(jìn)部分表面開始晶體生長的化合物半導(dǎo)體層掩埋發(fā)光部分前的 中間步驟(特別是，當(dāng)化合物半導(dǎo)體層到達(dá)包括在發(fā)光部分中的有源層的側(cè) 表面附近時(shí))，如果通過控制電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層的厚度而形成了電流阻 擋層，則可以實(shí)現(xiàn)電流僅注入到發(fā)光部分的有源層中的結(jié)構(gòu)。
如上所述，在SDH半導(dǎo)體激光器中，化合物半導(dǎo)體層可以在一次晶體 生長工藝過程中形成。另外，如果能帶隙大于有源層的材料，即具有低折射
導(dǎo)體層(第一化合物半導(dǎo)體層和第二化合物半導(dǎo)體層)的材料，或者制作設(shè) 置在發(fā)光部分之外的電流阻擋層、掩埋層或者電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層的材 料，則有源層可以完全被光限制所優(yōu)選的化合物半導(dǎo)體層包圍。最后，可以
于圓形。換言之，在遠(yuǎn)場圖案(ffp)中e〃將接近等于e丄。
或者，例如根據(jù)透鏡的耦合效率，要求從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光束的形 狀為橢圓形。在此情形下，例如采用接近凸起部分端表面的寬度被擴(kuò)展的所
謂閃光條結(jié)構(gòu)(flare strip structure )(例如，參考專利No. 3399018 (專利文 件2)),由此將ffp的e〃值控制得比較小，另外，采用閃光條結(jié)構(gòu)使得能夠 獲得高功率光輸出。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在SDH半導(dǎo)體激光器中，首先，沿(110》A面的方向延伸的 凸起部分形成在以{100}面作為主表面的元件制造基板上(見圖21A)。因此， 發(fā)光部分的大小受凸起部分的寬度(Wp)的限制。相反，有源層的寬度(WA) 根據(jù)SDH半導(dǎo)體激光器的規(guī)格而確定。因此，假設(shè)凸起部分的寬度(Wp) 較窄，則在形成期望寬度(Wa)的有源層時(shí)，從有源層到凸起部分的距離 (H,)會(huì)校短(見圖21B)。這里，H,、 Wp和WA的關(guān)系為HH (WP-WA) /2}xtan (0111B)。當(dāng)從有源層到凸起部分的距離(H,)較短時(shí)，有源層中產(chǎn)生 的光被其上形成有凸起部分的元件制造基板吸收。不能完全地施加光限制作 用。結(jié)果，降低了發(fā)光效率(由發(fā)光功率與輸入電流的商表示的斜率效率)。在所述情形中，例如，當(dāng)有源層的寬度WA設(shè)定為1.2pm時(shí)，距離(H。的 最小值約為1.4|am。
發(fā)光部分的高度(H2)受凸起部分的寬度(Wp)的限制。這里h2和 Wp的關(guān)系為H2= ( WP/2) xtan (e111B)。如圖22A所示，假設(shè)采用高度(H。) 較低而寬度(Wp)較窄并具有所謂低縱橫比的凸起部分來制造SDH半導(dǎo)體 激光器，則在有源層的側(cè)表面上會(huì)沒有空間來形成電流阻擋層。
當(dāng)試圖制造高密度的集成SDH半導(dǎo)體激光器時(shí)，也就是，當(dāng)每單位面 積的SDH半導(dǎo)體激光器的數(shù)量增加時(shí)，或者換言之，當(dāng)如圖23A所示試圖 將SDH半導(dǎo)體激光器之間的形成間距PT,減少為形成間距PT2時(shí)，發(fā)光部分 的大小(例如，寬度WA)就必須減少.。在此情形下，為了保持有源層的寬 度在一定值，從有源層到凸起部分的距離應(yīng)當(dāng)如圖23B所示從值a縮短到 值H,'。這就引出了前述的問題?；蛘撸?dāng)以免光被其上形成有凸起部分的 元件制造基板吸收而充分保持從有源層到凸起部分的距離時(shí)，凸起部分的高 度應(yīng)當(dāng)如圖23C所示從值Hq減少到值Ho'。這也3 j出上述問題。
只要凸起部分的高度(Ho)可以設(shè)定到任意值，就可以解決上述問題。 然而，形成高的凸起部分而使凸起部分的側(cè)面保持在(111)B面是非常困難 的，就是說，深度蝕刻元件制造基板而使凸起部分的側(cè)面保持在U11)B面上 是非常困難的。為了解決這一困難，例如，在JP-A-2001-332530 (專利文件 3)中揭示了采用兩種濕法蝕刻方法形成凸起部分的技術(shù)。該技術(shù)非常有用。 然而，因?yàn)橥蛊鸩糠植捎脙煞N濕法蝕刻方法形成，所以蝕刻工藝非常耗時(shí)。 因此，就需要以簡單的工藝過程來形成高凸起部分的技術(shù)。另外，非常需要 盡可能大地減少一個(gè)元件制造基板上沿(110)A面方向延伸的凸起部分的尺 寸上的變化(凸起部分寬度(Wp)或者其高度(Ho)上的變化，或者凸起 部分高度(Ho)與凸起部分寬度(Wp)的比在面內(nèi)的變化)。特別是，凸起 部分寬度(Wp)的設(shè)計(jì)規(guī)格越寬，或者凸起部分高度(Ho)的設(shè)計(jì)規(guī)格越 大，在元件制造基板內(nèi)將凸起部分寬度(Wp)與其高度(H。)的比保持在 一定值的蝕刻技術(shù)就越復(fù)雜。當(dāng)包括在凸起部分中的任一層的尺寸發(fā)生變化 時(shí)，發(fā)光部分的大小將產(chǎn)生變化。這將導(dǎo)致從SDH半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激 光束的形狀變化，F(xiàn)FP中e〃值變化或者表征SDH半導(dǎo)體激光器的閾值電流 變化。
在發(fā)光部分包括第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，平行于<110>方向延伸的凸起部分
需要沿厚度方向形成在部分第二化合物半導(dǎo)體層在上。甚至在掩埋異質(zhì)結(jié)激
光器、面發(fā)射激光器(垂直振蕩激光器，VCSEL)、異質(zhì)結(jié)二極晶體管(HBT)、 光電二極管(PD)或者太陽能電池的制造中，高凸起部分(或者深凹陷部分 或者元件隔離區(qū)域)也需要形成在元件制造基板的主表面上。對(duì)于半導(dǎo)體發(fā) 光元件或者其它各種元件，需要以筒單的工藝過程來形成高凸起部分(或者 深度凹陷部分或者元件隔離區(qū)域)的技術(shù)。非常需要盡可能大地減少一個(gè)元
從而，首先，需要以簡單的工藝過程在襯板(backing)上形成高凸起部 分且保證大的設(shè)計(jì)自由度但僅引起小的面內(nèi)變化的方法、根據(jù)該方法在襯板 上形成的凸起部分、應(yīng)用該方法的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法以及根據(jù)半導(dǎo)體 發(fā)光元件制造方法制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件。其次，需要這樣的半導(dǎo)體發(fā)光元 件制造方法，其包括以筒單的工藝過程在元件制造基板上形成高凸起部分且 保證大的設(shè)計(jì)自由度但僅引起小的面內(nèi)變化的方法，并且不允許將有源層產(chǎn)
生的光被元件制造基板吸收。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，首先，提供襯板的凸起部分形成方法，即在以{100} 面作為上表面的襯板上形成平行于<110>方向延伸的凸起部分的凸起部分形 成方法。該方法包括如下步驟
(a) 在該襯板上形成平行于<110>方向延伸的掩模層；
(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 蝕刻該襯板以形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在對(duì)應(yīng)于{110}面的 截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面(side surface )的傾斜角為9u 的等腰梯形；以及
(c) 在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，進(jìn)一步蝕刻該襯板以形成凸起部分下 層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比
上底長且側(cè)表面的傾斜角為eD的等腰梯形，其中e^eu。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法，該凸起部分上層在{110}面上 的上底。假設(shè)01118表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面(flank)的傾斜
角，則滿足eo幼出B^u (其中e^eu)。在此情形下，優(yōu)選在步驟(b)采用的該蝕刻溶液的溫度高于在步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。蝕刻溶液 的溫度應(yīng)該升高到什么程度取決于要采用的蝕刻溶液和要蝕刻的材料，因此 可以通過進(jìn)行各種試驗(yàn)來確定。這同樣應(yīng)用于下面進(jìn)行的描述。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法，該凸起部分上層在{110}面上 截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀的 該上底。假設(shè)6nm表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿
足9u幼川b幼d (其中e^eu)。在此情形下，優(yōu)選在步驟(b)采用的該蝕刻
溶液的溫度低于在步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。附帶地，蝕刻溶液
的溫度應(yīng)當(dāng)降低到什么程度取決于要采用的蝕刻溶液和要蝕刻的材料，因此 可以通過進(jìn)行各種試驗(yàn)來確定。這同樣應(yīng)用于稍后進(jìn)行的描述。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，4是供半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，包括下面
的步驟
(A) 在以(100)面作為主表面的元件制造基板的主表面上形成平行于 該元件制造基板的<110>方向延伸的凸起部分；
(B) 在該凸起部分的上表面上形成發(fā)光部分，該發(fā)光部分具有依次層 疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型 的第二化合物半導(dǎo)體層，并同時(shí)在該元件制造基板的該主表面的沒有形成該 凸起部分的部分上形成層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)具有依次層疊的具有該第一導(dǎo) 電類型的該第一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電性的該第二化 合物半導(dǎo)體層；以及
(C) 形成電流阻擋層，該電流阻擋層至少遮蔽包括在該發(fā)光部分中的 該有源層的側(cè)表面，其中
該步驟A包括如下子步驟
(a) 在該元件制造基板的主表面上形成平行于<110>方向延伸的掩模
層；
(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 蝕刻該元件制造基板的主表面并形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在
Qu的等腰梯形；以及
(c )在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，蝕刻該元件制造基板的主表面以形成
14凸起部分下層，
狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為eD (其中e^eu)的等腰梯形。 在根據(jù)本發(fā)明第 一 實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，該凸起部分
上截取的截面形狀的上底。假設(shè)e,nB表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè) 面的傾斜角，則滿足eD幼mB幼u(yù)(其中ei^eu)。在此情形下，優(yōu)選在步驟(b) 采用的該蝕刻溶液的溫度應(yīng)當(dāng)高于步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包含前述優(yōu)選實(shí)施例或者構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā) 光元件制造方法中，或者在才艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的稍后描述的半導(dǎo)體發(fā)光
元件中，假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，并且Ho表示該凸起部分下層 的厚度，則應(yīng)當(dāng)優(yōu)選滿足Hu/(Hu+Ho)^).5，或者更優(yōu)選Hu/(Hu+Ho)^).7。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包含前述優(yōu)選實(shí)施方式或者構(gòu)造的半 導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，或者在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的稍后描述的半導(dǎo) 體發(fā)光元件中，假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，Ho表示該凸起部分下 層的厚度，并且Wu表示該凸起部分上層的寬度，則應(yīng)當(dāng)優(yōu)選滿足(Hu+Ho) /W^0.4，或者更優(yōu)選(Hu+Hd) /Wu^).9。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，該半導(dǎo)體 發(fā)光元件包括發(fā)光部分，該發(fā)光部分包括第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上 表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法包括沿 厚度方向在部分該第二化合物半導(dǎo)體層上形成平行于<110〉方向延伸的凸起 部分的步驟。
該凸起部分形成步驟包括如下子步驟
(a) 在該第二化合物半導(dǎo)體層的上表面上形成平行于〈10方向延伸的 掩模層；
(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 沿厚度方向蝕刻部分該第二化合物半導(dǎo)體層以形成凸起部分上層，使得該凸
面的傾斜角為0u的等腰梯形；以及
(c)在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，沿厚度方向蝕刻部分該第二化合物半 導(dǎo)體層以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為eo (其中e-9u)的等
在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，該凸起部分上
截取的截面形狀的上底。假設(shè)e川b表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面 的傾斜角，則滿足e^e川B幼u(yù) (其中e^eu)。在此情形下，在該步驟(b) 采用的該蝕刻溶液的溫度應(yīng)當(dāng)高于該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。 在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，該凸起部分上
截取的截面形狀的上底。假設(shè)e川b表示該凸起部分的為(ni)B面的側(cè)面 的傾斜角，則滿足eu幼川B幼D (其中e^eu)。在此情形下，在該步驟(b) 采用的該蝕刻溶液的溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谄湓谠摬襟E(c)采用的溫度。
在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，第二化合物半 導(dǎo)體層可以具有包括三層或者更多層的多層結(jié)構(gòu)。凸起部分可以用上層形
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，提供形成在村板上的凸起部分，也就是形成在
以{100}面作為上表面的襯板上并且平行于襯板的<110>的方向延伸的凸起部分。
該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層和凸起部分上層。
該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
該形。
該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部^ 下層在{110}面上截取的截面形狀的上底。
假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且e川b表示該凸起部分的為(iii)B面的側(cè)面的
傾斜角,則滿足0D幼mB^u (其中6u^d )。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供形成在襯板上的凸起部分，也就是形成 起部分。該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層和凸起部分上層。
該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
該凸起部分下層在該{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
下層在{110}面上截取的截面形狀的上底。
假設(shè)9u表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且e川b表示該凸起部分的為(iii)B面的側(cè)面的 傾斜角,則滿足eu幼n,b幼d (其中6u^d )。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括
(a) 凸起部分，形成在以{100}面作為其主表面的元件制造基板的主表 面上并且平行于該元件制造基板的<110>方向延伸；
(b) 發(fā)光部分，形成在該凸起部分的上表面上，并且具有依次層疊的
具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型的第 二化合物半導(dǎo)體層； 、
(c) 層疊結(jié)構(gòu)和電流阻擋層，該層疊結(jié)構(gòu)形成在該元件制造基板的主 表面的沒有形成該凸起部分的部分上，并且具有依次層疊的具有該第一導(dǎo)電 類型的該第一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電類型的該第二化 合物半導(dǎo)體層；該電流阻擋層形成在該層疊結(jié)構(gòu)上，并且至少遮蔽包括在該 發(fā)光部分中的該有源層的側(cè)表面。
該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層和凸起部分上層。 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯
下層在{110}面上截取的截面形狀的上底。
假設(shè)9u表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且enm表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的
傾斜角，則滿足9d幼川b幼u(yù) (其中e-e。)。才艮據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供半導(dǎo)體發(fā)光元件，該半導(dǎo)體發(fā)光元件包 括由第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體 層形成的發(fā)光部分，并且具有在該第二化合物半導(dǎo)體層上形成的平行于
<110>方向延伸的凸起部分。
該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層和凸起部分上層。
該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
下層在{110}面上截取的截面形狀的上底。
假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且eum表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的 傾斜角，則滿足9D幼u(yù)m幼u(yù) (其中e-eD )。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供半導(dǎo)體發(fā)光元件，該半導(dǎo)體發(fā)光元件包
括由第 一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體
層形成的發(fā)光部分，并且具有在該第二化合物半導(dǎo)體層上形成的平行于
<110>方向延伸的凸起部分。
該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層和凸起部分上層。梯形。
該凸起部分下層在該{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。
層在{110}面上截取的截面形狀的上底。
假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且emB表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的 傾斜角,則滿足eu幼mB幼D (其中e-eD )。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，包括如下
步驟
(A)在以(100)面作為主表面的元件制造基板的主表面上形成平行于
18該元件制造基板的<110>方向延伸的凸起部分；
(b)在該凸起部分的上表面上形成發(fā)光部分，該發(fā)光部分具有依次層 疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型 的第二化合物半導(dǎo)體層，并且同時(shí)在該元件制造基板的主表面的沒有形成該 凸起部分的部分上形成層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)具有依次層疊的具有該第一導(dǎo) 電類型的該第一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電性的該第二化
合物半導(dǎo)體層；
(c)在該層疊結(jié)構(gòu)上形成電流阻擋層，該電流阻擋層至少遮蔽包括在 該發(fā)光部分中的該有源層的側(cè)表面；
(D) 在該電流阻擋層的整個(gè)表面上形成接觸層，并且在該接觸層上形
成第二電極；
(E) 通過其間的該第二電極將該元件制造基板結(jié)合至該支撐基板，并 且去除該元件制造基板；以及
(F) 形成電連接到該第一化合物半導(dǎo)體層的第一電極， 其中該步驟(A)包括如下子步驟
(a) 在該元件制造基板的主表面上形成平行于<110>方向延伸的掩模
層；
(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 蝕刻該元件制造基板的主表面以形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在
9u的等腰梯形；以及
(c)在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，進(jìn)一步蝕刻該元件制造基板的主表面 以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的
截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為60的等腰梯形，其中e^eu。 在^4居本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法中，該凸起部分
上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面
上截取的截面形狀的上底。假設(shè)61118表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè) 面的傾斜角，則滿足0D幼m^eu (其中e-eu)。在此情形下，在該步驟(b) 采用的該蝕刻溶液的溫度應(yīng)當(dāng)高于該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。 附帶地，溫度應(yīng)當(dāng)升高到什么程度取決于所采用的蝕刻溶液和要蝕刻的材料，并且可以通過進(jìn)行各種試驗(yàn)而適當(dāng)?shù)卮_定。
在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的包含前述優(yōu)選實(shí)施例或者構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā) 光元件制造方法中，假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，并且Ho表示該凸
起部分下層的厚度，則滿足Hu/ (Hu+HD )》0.5，更優(yōu)選Hu/ ( Hu+HD ) 20.7。 在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的包含前述各優(yōu)選實(shí)施例或者構(gòu)造的半導(dǎo)體 發(fā)光元件制造方法中，假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，Ho表示該凸起 部分下層的厚度，并且Wu表示該凸起部分上層的寬度，則滿足(Hu+Hd) /W^0.4,或者更優(yōu)選(Hu+HD) /W^0.9。
在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的包含前述各優(yōu)選實(shí)施例或者構(gòu)造的半導(dǎo)體 發(fā)光元件制造方法中，接著步驟(A)可以進(jìn)行在該元件制造基板的整個(gè)表 面上形成蝕刻停止層的步驟。因?yàn)橥蛊鸩糠值膫?cè)表面不是非生長表面，所以 在凸起部分的側(cè)表面上形成蝕刻停止層。在去除元件制造基板后，可以去除 蝕刻停止層。只要不吸收有源層中產(chǎn)生的光，可以完整地保留蝕刻停止層。 在后者的情形下，蝕刻停止層可以用化合物半導(dǎo)體層形成，該化合物半導(dǎo)體 層比包括在發(fā)光部分中且發(fā)光的有源層具有更寬的能帶隙，例如，鋁鎵砷 (AlGaAs)層。第一電極可以至少形成在部分蝕刻停止層上。否則，蝕刻停 止層可以以期望的厚度保留，并且第一電極可以形成在接觸層上，而該接觸 層(例如，砷化鎵(GaAs)接觸層)形成在留下的蝕刻停止層上。該蝕刻停 止層可以以單層形成，或者可以以層疊結(jié)構(gòu)形成，該層疊結(jié)構(gòu)通過重復(fù)砷化 鋁(AlAs )層和GaAs層或者AlGaAs層和GaAs層的循環(huán)結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)。在 選擇形成蝕刻停止層時(shí)，如果去除元件制造基板，則盡管至少部分蝕刻停止 層被完整地保留或者蝕刻停止層以一定的厚度被保留，但是包括在發(fā)光部分 中的有源層產(chǎn)生的光的吸收被抑制，而第一電極可以通過其間的接觸層而形 成在第一化合物半導(dǎo)體層上。結(jié)果，可以提供極優(yōu)良的電特性。對(duì)于有源層 中包含有銻(Sb)或者鉍(Bi)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可以采用包含鋁銻(AlSb) 或者鋁4Jt (A舊i)的蝕刻停止層。因此，以包括AlAs層的層疊結(jié)構(gòu)形成的 蝕刻停止層可以通過AlSb層或者A舊i層代替AlAs層的層疊結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)， 或者通過在AlAs層中包含AlSb和A舊i中的至少一個(gè)的層疊結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明第二或者第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件可以設(shè)計(jì)為，使得通 過從凸起部分開始經(jīng)由第二化合物半導(dǎo)體層的保留部分和有源層至第一化 合物半導(dǎo)體層提供電流，而從有源層發(fā)射光。另外，該半導(dǎo)體發(fā)光元件可以設(shè)計(jì)為，使得凸起部分相當(dāng)于電流被限制的區(qū)域，即不傳導(dǎo)電流的區(qū)域，并 且通過從形成在凸起部分之間的第三化合物半導(dǎo)體層開始經(jīng)由第二化合物 半導(dǎo)體層的保留部分和有源層至第一化合物半導(dǎo)體層提供電流，而從有源層 發(fā)光。作為設(shè)計(jì)為具有前一形式的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可以引入反轉(zhuǎn)自對(duì)準(zhǔn)窄
條(inverted國self-aligned-narrow stripe, ISAN)半導(dǎo)體層。作為i殳計(jì)為具有后 一形式的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可以引入自對(duì)準(zhǔn)窄條半導(dǎo)體層。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半 導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方 法、根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí) 施例的形成在襯板上的凸起部分、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的形成在襯板上的 凸起部分、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施 例的半導(dǎo)體發(fā)光元件或者根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件(下面，
各實(shí)施例可以統(tǒng)稱為本發(fā)明的實(shí)施例)中，當(dāng)提及滿足e^e川b《eu (其中 eD#eu)時(shí)，實(shí)際上意味著滿足eo〈e川b〈eu、 er^emB〈eu和eD〈e川b-eu的三 個(gè)條件的任一個(gè)。這里，e川b值實(shí)際上為54.7。。在e川b〈eu的情形下，eu
值的范圍可以是56。至64。。在90<61118的情形下，60值的范圍可以是46°至 54。。
當(dāng)提及滿足e^e川b^d(其中e^eu)時(shí)，實(shí)際上意味著滿足eu〈e川b〈eo、 e^eum〈eD和eu〈e川b-eD的三個(gè)條件的任一個(gè)。在e川b^d的情形下，e。值
的范圍可以是56。至64。。在eu〈e川b的情形下，9u值的范圍可以是46。至54。。 凸起部分上層的厚度值Hu和凸起部分下層的厚度值HD除了前述的Hu/ (Hu+Hd ) 20.5外，實(shí)際上應(yīng)當(dāng)滿足0.1 lamSH^6iim和0.1 fim《HD^3|Lim，更 優(yōu)選0.1(am《HDS6|am和0.1lamSWu^2.5jxm,或者再優(yōu)選0.1|im《HD《3|^m和 0.1iLim^W^2.5pm。此外，各值除了前述的Hu/ (Hu+HD) 20.7夕卜，應(yīng)當(dāng)滿 足0.11imSHu《6fxm和0.1|iin^HD^3|am , 更優(yōu)選，0.1jxmSHE^6|im和 0.1iLim《W^2.5nm，或者再優(yōu)選O.liim^Hb^nm和0.1(im^Wu^2.5^im。
凸起部分總體上平行于襯板或者元件制造基板的<110>方向延伸。凸起 部分的厚度方向平行于襯板或者元件制造基板的<110>方向，并且凸起部分 的上表面為{100}面，該面是襯板或者元件制造基板的主表面。假設(shè)凸起部
分延伸的方向是x方向，并且凸起的厚度方向是z方向，則凸起的寬度方
向相當(dāng)于Y方向。凸起部分不限于包括上層和下側(cè)的兩層結(jié)構(gòu)，而是可以具有三層或者更多層。在此情形下，包括在凸起部分中的層(為了方便起見，
稱為第M層)的側(cè)表面的傾斜角eM不同于第(M-i)層的側(cè)表面的傾斜角e (m-u和第(M+i )層的側(cè)表面的傾斜角e(m+d。第M層的側(cè)表面(傾斜表面)、
第(M-l )層的側(cè)表面(傾斜表面)、第(M-2 )層的側(cè)表面(傾斜表面)......
以及第(M-n)層的側(cè)表面(傾斜表面)(其中滿足M〉n，并且M和n表示 等于或者大于1的整數(shù))以及掩模層(第一蝕刻掩模)都用作蝕刻掩模。因 此，形成具有傾斜角eM的第M層的側(cè)表面。在稍后進(jìn)行的描述中，元件制
通常，梯形的上底與其下底(下側(cè))平行。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于 凸起部分的形成條件上底和下底(下側(cè))不會(huì)完全彼此平行。這樣的形狀也 包含在"梯形"中。另外，由于凸起部分形成的條件沿著凸起部分的側(cè)面的 兩個(gè)斜面的長度不會(huì)完全彼此相同。這樣的形狀也包含在"等腰梯形"中。 在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件或其制造方法，或者根據(jù)本發(fā)明 第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，發(fā)光部分在{110}面上截取的截 面形狀是等腰三角形。然而，由于發(fā)光部分的形成條件，截面形狀不會(huì)是嚴(yán) 格的等腰三角形。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，作為元件制造基板，可以選用氮化鎵(GaN)基 板、砷化鎵(GaAs)基板、磷化鎵(GaP)基板、氮化鋁(A1N)基板、磷 化鋁(A1P)基板、氮化銦(InN)基板、璘化銦(InP)基板、鋁鎵銦氮化 物(AlGalnN)基板、鋁鎵氮(AlGaN)基板、鋁銦氮(AlInN)基板、鎵銦 氮(GalnN)基板、鋁鎵銦磷(AlGalnP)基板、鋁鎵磷(AlGaP )基板、鋁 銦磷(AlInP)基板、鎵銦磷(GalnP)基板、硫化鋅(ZnS )基板、藍(lán)寶石 基板、碳化硅(SiC)基板、氧化鋁基板、氧化鋅(ZnO)基板、氧化鋰鎂
(LiMgO)基板、二氧化鋰鎵(LiGa02)基板、鎂鋁尖晶石(MgAl204)基 板、硅(Si)基板或者鍺(Ge)基板。此外，這些基板中的任何一個(gè)在其面
(主表面)上形成有緩沖層或者層間層時(shí)都可以用作元件制造基板。作為基 板的主表面，盡管依賴于晶體結(jié)構(gòu)(例如，立方系統(tǒng)或者六角系統(tǒng))，但是 可以采用包含晶體取向的稱為所謂的A面、B面、R面、M面、N面或者S 面的面，或者采用從這些面中的任何一個(gè)偏離一定的方向的面。在才艮據(jù)本發(fā) 明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件或其制造方法，或者根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例 的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選采用具有硫化鋅(閃鋅礦)晶體結(jié)
22構(gòu)的基板或者具有形成其上的晶體膜的基板。作為包含在具有閃鋅礦晶體結(jié)
構(gòu)的基板中的原子，至少可以選用砷(As)、銻(Sb)或者鉍(Bi)。在包含 As、 Sb或者Bi原子以作為添加物或者結(jié)晶物的基板上，通過蝕刻可以容易 地形成具有特定斜率的側(cè)面的凸起部分。甚至當(dāng)包含As、 Sb或者Bi原子作 為添加物的晶體或者混合晶體在通過執(zhí)行蝕刻形成的凸起部分上再生長時(shí)， 諸如具有V族調(diào)整片(trimmer)的{111}B面的非生長表面也會(huì)呈現(xiàn)為基板 的最外層。甚至在本發(fā)明的實(shí)施例中，也靈活利用了基板的該性質(zhì)，以便制 造SDH半導(dǎo)體激光器。在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件或者其 制造方法中，甚至當(dāng)采用諸如As、 Sb或者Bi的材料作為具有凸起部分的基 板的組成元素，或者甚至當(dāng)包含As、 Sb或者Bi材料作為組成元素的晶體再 生長在凸起部分上時(shí)，如果根據(jù)出射光波長執(zhí)行設(shè)計(jì)(加工)而抑制具有高 光學(xué)吸收性的基板的光學(xué)吸收，則也可以獲得高性能或者高均勻性的半導(dǎo)體 發(fā)光元件特性。在本發(fā)明的實(shí)施例中，{100}面用作元件制造基板的主表面。 主表面包含偏移角為0°的表面和偏移角為±5°的表面。作為襯板，可以采用 元件制造基板的主表面或者第二化合物半導(dǎo)體層的主表面。
對(duì)于包括有源層的各種化合物半導(dǎo)體層，例如，可以采用GaN系統(tǒng)化 合物半導(dǎo)體(包括AlGaN混合晶體、AlGalnN混合晶體和GalnN混合晶體)、 GalnNAs系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體(包括GalnAs混合晶體或者GaNAs混合晶體)、 AlGalnP系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、AlAs系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、AlGalnAs系統(tǒng)化合 物半導(dǎo)體、AlGaAs系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、GalnAs系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、GalnAsP 系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、GalnP系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、GaP系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、InP 系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體、InN系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體和AlN系統(tǒng)化合物半導(dǎo)體。作為 給化合物半導(dǎo)體層添加的n型雜質(zhì)，例如，選擇硅(Si)、硫(S)、硒(Se)、 碲(Te)或者錫(Sn)。作為p型雜質(zhì)，選擇碳(C)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、 鈹(Be)、鎘(Cd)、釣(Ca)或鋇(Ba)。有源層可以以單一化合物半導(dǎo)體 層形成，或者可以具有單量子阱(QW)或者多個(gè)量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。作 為形成包括有源層的各種化合物半導(dǎo)體層的方法，可以采用有機(jī)金屬化學(xué)氣 相沉積(MOCVD或MOVPE)法、有機(jī)金屬分子束外延(MOMBE)法、 氫化氣相外延(HVPE)法或者等離子體輔助物理氣相外延(PPD)法，在 氫化氣相外延(HVPE)法中，卣素用于輸運(yùn)或者反應(yīng)。第一導(dǎo)電類型可以 是n型導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型可以是p型導(dǎo)電性。或者，第一導(dǎo)電類型可以是p型導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型可以是n型導(dǎo)電性。
作為要制成掩模層的材料，可以釆用半導(dǎo)體氧化物如二氧化硅(Si02)、 氮化硅(SiN)或者SiON，金屬或者高熔點(diǎn)金屬如鈦(Ti)、鵠(W)、鎳(Ni)、 金(Au)或柏(Pt)，用這些金屬以適當(dāng)?shù)慕M分混合而制備的合金(例如， TiW、 TiWCr、 Ti麗i、 NiCr、 TiNiCr,或者由這些合金的任何一個(gè)與金(Au ) 制成的合金或者由這些合金的任何一個(gè)與鉑(Pt)制成的合金)，高熔點(diǎn)金 屬(合金)氧化物，高熔點(diǎn)金屬(合金)氮化物，通過組合這些不同金屬或 者合金產(chǎn)生的多層膜，合金氧化物以及合金氮化物，或者抗蝕劑材料。作為 形成掩模層的方法，可以采用諸如濺射的物理氣相沉積(PVD)法、化.學(xué)氣 相沉積(CVD)法、或者涂覆法和光刻技術(shù)或者蝕刻技術(shù)的結(jié)合。對(duì)于掩模 層的去除，根據(jù)制成掩模層的材料，可以采用濕法蝕刻方法、干法蝕刻法或 者抗蝕劑剝離技術(shù)。掩模層可以類似于帶子地一維設(shè)置，或者可以二維地設(shè) 置為以曲線形狀(圓或橢圓)或者多邊形形狀(三角形、四邊形或者六邊形) 的形式分布或者展開。除了在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造 方法中采用的掩模層外，掩模層可以或者可以不最終去除。在后者情形下， 當(dāng)掩模層完整保留時(shí)，掩模層可以用作選擇生長的掩模層或者用作以半導(dǎo)體 激光器(LD)或者發(fā)光二極管(LED)代表的發(fā)光元件的金屬電極層。另外， 掩^t層可以用作發(fā)光元件的組元中的 一個(gè)。
作為蝕刻溶液，可以采用所謂的檸檬酸/過氧化氫水溶液，即檸檬酸和過 氧化氬7JC溶液的混合物。取代杵檬酸可以采用酒石酸(acidum tartaricum )、 醋酸、草酸、蟻酸、琥珀酸、蘋果酸、脂肪酸或者任何其它的羧酸(calboxylic acid)。蝕刻溶液可以在凸起部分上層的形成和凸起部分下層的形成之間彼此 置換。在各層形成之間可以用水執(zhí)行蝕刻材料的清洗。另外，凸起部分上層 的形成和凸起部分下層的形成可以采用不同的蝕刻設(shè)備進(jìn)行。
作為將元件制造基板和支撐基板用其間的第二電極結(jié)合的方法，可以采 用金屬-金屬的結(jié)合方法。在此情形下，半導(dǎo)體基板或者具有導(dǎo)電材料層以 作為金屬-金屬結(jié)合的面的絕緣基板(電路可以形成導(dǎo)電材料層中)可以用 作支撐基板。這里，絕緣基板是指表面覆蓋有絕緣材料(如樹脂、抗蝕劑或 者電介質(zhì))的基板，或者由絕緣材料(如樹脂、抗蝕劑或者電介質(zhì))制成的 基板?？紤]到結(jié)合后形成芯片或者結(jié)合后切割晶片的方便性，優(yōu)選采用半導(dǎo) 體基板作為支撐基板。例如，可以采用GaAs基板、Ge基板、Si基板、SiC半導(dǎo)體基板、 具有p型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體基板或者半絕緣的半導(dǎo)體基板處于各種目而被采 用。如果強(qiáng)調(diào)散熱，例如，可以采用玻璃環(huán)氧印刷基板、金屬芯基板或者陶 瓷基板。否則，基板可以直接結(jié)合到或安裝在引線框架上。作為制成導(dǎo)電材 料層的材料，選擇金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鴒(W)、鉻(Cr)、銦(In)、 鋁(Al)、硼(B)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、錫(Sn)或鎂(Mg)。否則，可以 采用這些金屬的合金。此外，可以采用這些金屬中任何一個(gè)的金屬氧化物或 者氮化物。作為導(dǎo)電材料層，可以采用任何這些金屬制成的單層結(jié)構(gòu)或者層 疊結(jié)構(gòu)。此外，作為將元件制造基板和支撐基板用其間的第二電極結(jié)合起來 的方法，除了前述的金屬-金屬的結(jié)合方法外，可以采用金屬-電介質(zhì)的結(jié)合 方法、金屬-半導(dǎo)體的結(jié)合方法或者半導(dǎo)體-半導(dǎo)體的結(jié)合方法。元件制造基 板和支撐基板可以采用粘合劑結(jié)合起來。最后可以去除支撐基板。作為去除 元件制造基板的方法，可以釆用濕法蝕刻方法或者干法蝕刻法。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，第一化合物半導(dǎo)體層電連接 到第一電極，并且第二化合物半導(dǎo)體層電連接到第二電極。第一電極可以形 成在第一化合物半導(dǎo)體層上，或者可以通過其間的導(dǎo)電元件制造基板連接到 第一化合物半導(dǎo)體層。第二電極可以形成在第二化合物半導(dǎo)體層的上表面 上，或者可以通過其間的導(dǎo)電材料層連接到第二化合物半導(dǎo)體層。在根據(jù)本
一化合物半導(dǎo)體層電連接到第 一電極，并且第二化合物半導(dǎo)體層電連接到第 二電極。第一電極可以形成在第一化合物半導(dǎo)體層上，或者可以通過其間的 導(dǎo)電材料層連接到第 一化合物半導(dǎo)體層。第二電極可以形成在第二化合物半 導(dǎo)體層的上表面上，或者可以通過其間的導(dǎo)電材料層連接到第二化合物半導(dǎo) 體層。
當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型是n型導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型是p型導(dǎo)電性時(shí)，第 一電極是n型側(cè)電極，并且第二電極是p型側(cè)電極。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型是p型 導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型是們n型導(dǎo)電性時(shí)，第一電極是p型側(cè)電極，并 且第二電極是n型側(cè)電極。作為p型側(cè)電極，可以采用Au/AuZn、 Au/Pt/Ti (/Au) /AuZn、 Au/Pt/TiW (/Ti) (/Au) /AuZn、 Au/AuPd、 Au/Pt/Ti (/Au) /AuPd、 Au/Pt/TiW (/Ti) (/Au ) /AuPd、 Au/Pt/Ti、 Au/Pt/TiW (/Ti)或者 Au/Pt/TiW/Pd/TiW (/Ti )。作為n型側(cè)電極，可以采用Au/Ni/AuGe、 Au/Pt/Ti(/Au) /Ni/AuGe或者Au/Pt/TiW (/Ti) /Ni/AuGe。否則，可以采用這樣的 電極結(jié)構(gòu)，其具有插設(shè)為金屬層之間的界面或者插到最下層的Al層、Pd層 或者Ag層。制成n型側(cè)電極或者p型側(cè)電極的合金的組分可以根據(jù)電極的 襯板的材料而適當(dāng)確定，以免襯板會(huì)受損。寫為后面跟著斜杠/的材料層設(shè)置 為與有源層電分離。第一電極可以由諸如ITO、 IZO、 ZnO:Al或者ZnO:B的 透明導(dǎo)電材料制成。假設(shè)由透明導(dǎo)電材料制成的層用作電流擴(kuò)散層并且第一 電極以n型側(cè)電極實(shí)現(xiàn)，則可以組合使用在第一電極用p型側(cè)電極實(shí)現(xiàn)的情 形下采用的金屬層疊結(jié)構(gòu)。
第一電極或者第二電極或者第二電極延伸可以提供有接觸部分(焊墊部 分)，該接觸部分由具有層疊結(jié)構(gòu)的如Ti層/Pt層/Au層的多層金屬層形成， 其中^玄層疊結(jié)構(gòu)為[粘合層(Ti或Cr層)]/[壘金屬層(Pt層、Ni層、TiW層 或Mo層)]/[與安裝匹配的金屬層(例如，Au層)]。例如，可以根據(jù)諸如 真空蒸發(fā)法或者濺射法的各種PVD法、各種化學(xué)氣相沉積(CVD)法或者 鍍覆法中的任何一個(gè)，形成第一電極、包括第二電極延伸的第二電極和接觸 部分(焊墊部分)。
作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可以為邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器
(LD)或者發(fā)光二極管(LED)。更具體地講，作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例 的半導(dǎo)體發(fā)光元件或者作為根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法生
產(chǎn)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，為SDH半導(dǎo)體激光器。作為才艮據(jù)本發(fā)明第二或者第 三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件或者根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件 制造方法生產(chǎn)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可以為前述的SAN半導(dǎo)體層或者ISAN 半導(dǎo)體層。作為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法生產(chǎn)的半 導(dǎo)體發(fā)光元件，可以為SDH半導(dǎo)體激光器。根據(jù)本發(fā)明第一或者第二實(shí)施 例或者根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法而形成在襯板上的凸起部分， 例如，可應(yīng)用于例如掩埋異質(zhì)結(jié)激光器及其制造方法，面發(fā)射激光器元件及 其制造方法，異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管及其制造方法，光電二極管及其制造方法 或者太陽能電池及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法可以 應(yīng)用于需要高蝕刻控制技術(shù)的所有制造方法或制造技術(shù)，以控制由半導(dǎo)體材 料制成的凸起部分的寬度和高度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)樾纬闪司哂型蛊鸩糠稚蠈雍屯蛊鸩糠窒聦拥?至少兩層的凸起部分，所以可以改善凸起部分高度(在襯板或者元件制造基
26板上的蝕刻深度)或者凸起部分上表面的寬度的設(shè)計(jì)自由度，并且可以改善半導(dǎo)體發(fā)光元件的設(shè)計(jì)自由度。結(jié)果，可以提供滿足各種規(guī)格和要求的半導(dǎo)體發(fā)光元件。當(dāng)采用一種蝕刻溶液時(shí)，可以^l通過改變蝕刻溶液的溫度形成具有凸起部分上層和凸起部分下層的至少兩層的凸起部分。因此，通過下面的簡單步驟就可以形成具有高的高度的凸起部分?？梢哉f凸起部分上層的側(cè)
表面是穩(wěn)定濕法蝕刻中有效的晶體表面。掩模層和凸起部分上層的側(cè)表面可以用作蝕刻掩模。因此，可以最小化包括在一個(gè)元件制造基板的凸起部分中的任何一層的尺寸變化(面內(nèi)變化)。結(jié)果，可以制造出特性均勻的半導(dǎo)體發(fā)光元件或者任何其它各種元件。
在才艮據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，由于元件制造基板被去除，所以元件制造基板將不吸收有源層中產(chǎn)生的光。結(jié)果，可以防止發(fā)光效率降低的問題發(fā)生，并且可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件的高密度集成。此外，因?yàn)槿コ嗽圃旎?，所以可以減少半導(dǎo)體發(fā)光元件的串聯(lián)電阻。


圖1是示出根據(jù)示例1的凸起部分的示意性局部截面圖2A和圖2B是示出根據(jù)示例1的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SDH半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面圖3A至圖3C是示出元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
圖4A至圖4C是示出元件制造基板的示意性局部截面圖，以給出在根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造中的層疊結(jié)構(gòu)晶體生長過程中的工藝；
圖5是示出在接續(xù)圖4C步驟的步驟觀察到的元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
圖6是示出在接續(xù)圖5步驟的步驟觀察到的元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
圖7是示出根據(jù)示例2的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的ISAN半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面圖8是示出根據(jù)示例2的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的ISAN半導(dǎo)體層的變形的示意性截面圖9A和圖9B是示出元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)
27示例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
圖IO是示出在接續(xù)圖9B步驟的步驟觀察到的元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋才艮據(jù)示例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
圖11是示出根據(jù)示例3的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的ISAN半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面圖12是示出根據(jù)示例3的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的ISAN半導(dǎo)體激光器的變形的示意性局部截面圖13是示出根據(jù)示例4的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SAN半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面變形的示意性局部截面圖15是示出根據(jù)示例5的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SAN半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面圖16是示出根據(jù)示例5的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SAN半導(dǎo)體激光器側(cè)變形的示意性局部截面圖17是示出根據(jù)示例6的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SDH半導(dǎo)體激光器的示意性局部截面圖18是示出元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)示例6的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法；
制造工藝中在接續(xù)圖18步驟的步驟觀察到的元件制造基板的示意性局部截面圖20是示出才艮據(jù)示例7的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的SDH半導(dǎo)體激光器的制造工藝中在完成與示例6中的步驟620相同的步驟時(shí)元件制造基板的示意性局部截面圖21A和圖21B是示出發(fā)光元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的問題；
圖22A和圖22B是示出發(fā)光元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的另 一個(gè)問題；
圖23A至圖23C是示出發(fā)光元件制造基板的概念圖，以給出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的問題；以及圖24是示出元件制造基板的示意性局部截面圖，以解釋對(duì)于包括蝕刻
停止層的半導(dǎo)體發(fā)光元件，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法的問題。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，下面將結(jié)合示例描述本發(fā)明。(示例)
示例1涉及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法、4艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)
施例形成在襯板(backing)上的凸起部分以及根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
如圖1的示意性局部截面圖所示，凸起部分111形成在上表面為{100}面(或者更具體地講是(100 )面)(同樣應(yīng)用于下面進(jìn)行的描述)的襯板上，并且平行于襯板的<110>方向延伸。在示例l中，襯板為元件制造基板110，并且根據(jù)示例1形成在元件制造基板110上的凸起部分111形成在以{100}
面作為其主表面的元件制造基板110的主表面上，并且平行于元件制造i板
110的<110>方向延伸。凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層111A和凸起部分上層111B。
根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件是半導(dǎo)體激光器，更具體地講是SDH半導(dǎo)體激光器。如圖2A的示意性局部截面圖所示，半導(dǎo)體發(fā)光元件包括
(a) 凸起部分(突起)111，形成在以{100}面作為其主表面的元件制造基板110的主表面上，并且平行于元件制造基板110的<110>方向(更具體地，例如為
方向)(同樣應(yīng)用于下面進(jìn)行的描述)上延伸；
(b) 發(fā)光部分120,通過依次層疊具有第一導(dǎo)電類型(在示例1中，更具體地講為n型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和具有第二導(dǎo)電類型(在示例1中，更具體地講為p型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo)體層122而形成在凸起部分111的上表面上；以及
(c) 層疊結(jié)構(gòu)120'和電流阻擋層140，層疊結(jié)構(gòu)120'形成在元件制造基板110的主表面的沒有形成凸起部分的部分(可以稱為元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面或者棵露表面)上，并且具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型(n型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和具有第二導(dǎo)電類型(p型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo)體層122;電流阻擋層140形成在層疊結(jié)構(gòu)120' 29上，并且至少遮蔽包括在發(fā)光部分120中的有源層123的側(cè)表面。凸起部分111具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層111A和凸起部分上層111B。
在示例1中，凸起部分上層111B沿{110}面(更具體地講，(011)面)(同樣應(yīng)用于稍后進(jìn)行的描述)截取的截面形狀是等腰梯形，其下底比其上底長。凸起部分下層111A沿(110)面截取的截面形狀是等腰梯形，其下底比其上底長。凸起部分上層111B沿{110}面截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于凸起部分下層111A沿(110)面截取的截面形狀的上底。
在示例1中，假設(shè)6u表示凸起部分上層111B的側(cè)表面(side surface)lllb的傾斜角，e。表示凸起部分下層111A的側(cè)面llla的傾斜角，而e川b表示凸起部分對(duì)應(yīng)于(111)B面的側(cè)面(flank)的傾斜角，則滿足eD9^u，或
者更具體地講滿足eo幼m^eu (其中er^eu)。更具體地講，滿足e^emB〈eu。
再進(jìn)一步講，在示例1中，enm等于54.7。， eo等于50。，而9u等于60。。
在示例1中，假設(shè)Hu表示凸起部分上層111B的厚度，Hd表示凸起部分下層111A的厚度，而Wu表示凸起部分上層111B的寬度，則滿足Hu/(Hu+Hd) 20,5和(Hu+Hd) /W^0.4。更具體地講，Hu等于2 |am， Hd等于2jim,而Wu等于4pm。
在才艮據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和第二化合物半導(dǎo)體層122A依次形成在凸起部分上層111B的上表面上。第二化合物半導(dǎo)體層122B進(jìn)一步形成在第二化合物半導(dǎo)體層122A上，由此，形成凸起部分的頂端。發(fā)光部分120包括第二化合物半導(dǎo)體層122B且沿{110}面截取的截面形狀為等腰三角形。發(fā)光部分120的側(cè)面由(111〉B面(更具體地講，(11-1) B面和(1-11 ) B面)構(gòu)造。通過分別改變第二化合物半導(dǎo)體層122A和第二化合物半導(dǎo)體層122B的組成，可以精確地形成截面形狀為等腰三角形的發(fā)光部分120。通常，根據(jù)MOCVD方法(也可以稱為MOVPE法)，除非處于特定的晶體生長條件下，否則(111)B面^L看作為覆蓋有砷化物(As)調(diào)整片(trimmer)的非生長面。因此，在SDH半導(dǎo)體激光器的情形下， 一旦形成斜面(側(cè)面)對(duì)應(yīng)于(111)B面的發(fā)光部分120，即使其后MOCVD繼續(xù)，發(fā)光部分120的晶體生長也會(huì)保持在自生長停止階段。{111}B面的角度61118為54.7°。
在對(duì)應(yīng)于元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面的{100}面(圖中的(100)面)上，依次形成與發(fā)光部分120具有相同結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)120'、電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層130(基本上是第二化合物半導(dǎo)體層122的延伸)、電流阻擋層140和掩埋層(嵌入的覆蓋層)131。元件制造基板110的整個(gè)表面覆蓋有接觸(帽)層132,其由具有第二導(dǎo)電類型的GaAs制成。在示例1中，包括凸起部分111的元件制造基板110由n-GaAs制成。此外，電連接到第一化合物半導(dǎo)體層121的第一電極151 (具體地講，形成在具有導(dǎo)電性的元件制造基板110的背面上的第一電極151)由Ti/TiW/Pt/Au制成。電連接到第二化合物半導(dǎo)體層122的第二電極152 (具體地講，形成在第二化合物半導(dǎo)體層122上面或者更具體地講形成在接觸層(帽層)132上的第二電極152)由Au/Ni/AuGe或Au/AuZn制成。
表1列出了包括在發(fā)光部分120和層疊結(jié)構(gòu)120'中的化合物半導(dǎo)體層的組成。附帶地，"Zn、 Mg、 C"表示鋅(Zn)、鎂(Mg)或碳(C)可以添加為雜質(zhì)。
表1
(發(fā)光部分的構(gòu)造)第二化合物半導(dǎo)體層122B:第二化合物半導(dǎo)體層122A:有源層123:
第一化合物半導(dǎo)體層121:
(電流阻擋部分的構(gòu)造)掩埋層131:電流阻擋層140:電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層130
(有源層-A)限制層限制層多量子阱結(jié)構(gòu)
i畫Al(uGao.9As (阱層)、i-Al0.3Gao.7As (壘層)和i-Al^Ga^As (阱層)限制層 i-Alo.3GaQ.7As限制層 n-Ala3GaQ.7As:Si
如圖2B所示，形成電流阻擋層140部分的化合物半導(dǎo)體層包括(31UB
31
p-Al0.47Ga0.53As:Zn、 Mg、 Cp-Al0.4Gao.6As:Zn、 Mg、 C有源層-An-Al0.4Ga0.6As:Si
p-Al0.47Ga0.53As:Zn、 Mg、 Cn-Al0.47Ga0.53As:Sip-Al0.47Ga053As:Zn、 Mg、 C
p-Al0.3Ga0.7As:Zn、 Mg、 Ci-Al0.3Gao.7As晶面區(qū)域、{100}晶面區(qū)域和(hl 1 }B晶面區(qū)域，{311 }B晶面區(qū)域(更具體地講，(31-1 ) B和(3-11 ) B面)從發(fā)光部分120的側(cè)面延伸，{100}晶面區(qū)域沿著元件制造基板110的主表面延伸，{hll}B晶面區(qū)域(更具體地講，{hl-l}B和(h-ll》B面，其中h表示等于或者大于4的整數(shù))設(shè)置在(311〉B晶面區(qū)域和{100}晶面區(qū)域之間。附帶地，為了方便起見，(hll)B晶面區(qū)域(其中，h表示等于或者大于4的整數(shù))可以稱為高階晶面區(qū)域。
在根據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，形成在凸起部分111上的有源層123具有由折射率低于有源層123的電流阻擋層140包圍的側(cè)方向(側(cè)表面)，并且具有由折射率低于有源層123的第一化合物半導(dǎo)體層121和第二化合物半導(dǎo)體層122A和122B包圍的上下方向。因此*在有源層123的上下方向和側(cè)向方向上構(gòu)造出了完全的光限制結(jié)構(gòu)。在元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面上，靠近有源層123的側(cè)表面形成p-n-p-n結(jié)構(gòu)(p型掩埋層131-n型電流阻擋層140-p型電流祖擋層位置調(diào)節(jié)層130-n型第一化合物半導(dǎo)體層121 )的所謂閘流管結(jié)構(gòu)(thyristor structure)。因此，阻止了在元件制造基板的凹進(jìn)部分表面上的電流流動(dòng)。從而，電流集中在有源層123上，由此可以獲得4氐閾^直電流。
下面，將描述#4居示例1的凸起部分形成方法以及才艮據(jù)示例1的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，根據(jù)示例1的凸起部分形成方法用于在以{100}面
首先，在以{100}面為其主表面的元件制造基板110的主表面上形成平行于元件制造基板110的<110>方向延伸的凸起部分111。下面，將描述分成子步驟100A至100C的步驟100。
首先，在元件制造基板110的主表面上形成平行于<110>方向延伸的掩模層161?；蛘撸谝r板上形成平行于<110>方向延伸的掩模層161。具體地講，在示例1中，根據(jù)CVD法在元件制造基板110 (襯板)的主表面上形成由Si02制成的掩模層161之后，在以{100}表面作為其主表面的元件制造基板110的主表面上形成平行于<110>方向(更具體地講，[Oll]A方向)延伸的掩模層161 (見圖3A)。其后，該掩模層161用作蝕刻掩膜，以根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法蝕刻元件制造基板110的主表面(元件制造基板110的主表面的棵露部分)。包含體積比為3:2:2的檸檬酸、純水和過氧化氫水溶液的檸檬^/過氧化氫水溶液:故用作蝕刻溶液，并且用溫度范圍保持在6。C至9。C的蝕刻溶液來執(zhí)行濕法蝕刻。結(jié)果，如圖3B所示，形成凸起部分上層111B,其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取平面上的截面形狀為等腰梯形，該等腰梯形的下底比其上底長并且側(cè)表面111b的傾斜角為6u。
其后，改變蝕刻溶液的溫度，并且掩模層161和凸起部分上層111B的側(cè)表面lllb用作蝕刻掩膜，以根據(jù)濕法蝕刻方法蝕刻元件制造基板(襯板)的主表面。具體地講，具有前述組成的檸檬^/過氧化氫水溶液用于執(zhí)行濕法蝕刻，蝕刻溶液的溫度范圍設(shè)定為2°C至5°C。附帶地，在子步驟100B獲得的凸起部分上層111B的側(cè)表面lllb對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定濕法蝕刻中有效的晶面。掩模層161和凸起部分上層111B的側(cè)表面lllb可以用作蝕刻掩模以執(zhí)行濕法蝕刻。在子步驟100C，沒有蝕刻凸起部分上層111B的側(cè)表面lllb。因此，可以形成凸起部分下層111A,其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取平面上的截面形狀為等腰梯形，等腰梯形的下底比上底長并且側(cè)表面Ula的傾斜角為0D(其中e^eu)(見圖3C)。因?yàn)樵谧硬襟E100B采用的蝕刻溶液的溫度高于在子
步驟iooc采用的溫度，所以滿足了e^e川B〈eu。因此，形成了沿[oii]a方向延伸的凸起部分iii，其具有所期望的上表面寬度和總體高度，并且具有
雙梯形形狀(double trapezoidal shape)。凸起部分111的寬度平行于[O-ll]B方向。
在根據(jù)濕法蝕刻方法去除掩模層161后，在凸起部分111的上表面上形成發(fā)光部分120，該發(fā)光部分120具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層122。同時(shí)，在元件制造基板110的主表面的沒有形成凸起部分111的部分(凹進(jìn)部分表面或者棵露的表面)上形成層疊結(jié)構(gòu)120'，該層疊結(jié)構(gòu)120'具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層122。
更具體地講，根據(jù)MOCVD方法形成各化合物半導(dǎo)體層。根據(jù)MOCVD
33方法，例如三曱基鋁(TMA1)或者三乙基鋁(TEA1)用作鋁(Al)源的原 材料氣體。三曱基鎵(TMGa)或者三乙基鎵(TEGa)用作鎵(Ga)源的原 材料氣體，并且叔丁基砷(TBAs)或者氫化砷(AsH3)用作砷(As)源的 原材料氣體。作為摻雜n型雜質(zhì)的氣體，可以釆用乙硅烷(Si2H6)、曱硅烷 (SiH4)、三甲基錫(TMSn)、硫化氫(H2S)、硒化氫(H2Se)或者碲化氫 (H2Te)。作為摻雜p型雜質(zhì)的氣體，例如，可以采用三曱基鋅(TmZn)、 三乙基鋅(TEZn)、 二 (環(huán)戊二烯基)鎂(Cp2Mg)、 二 (乙基-環(huán)戊二烯基) 鎂(EtCp2Mg)、 二 (異丙基-環(huán)戊二烯基)鎂(i-PrCp2Mg)、 二 (曱基-環(huán)戊 二烯基)鎂(MeCp2Mg)、三曱基錳(TMMn)、四氯化碳(CCU)、四溴化 碳(CBr4)或者四碘化碳(CI4 )。如上所述，根據(jù)MOCVD方法，將這些III 族氣體、V族氣體和雜質(zhì)氣體的任何一個(gè)引入反應(yīng)室，熱分解，并且在600°C 至900。C的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，以引起晶體生長。結(jié)果，第一化合物半導(dǎo)體層 121、有源層123和第二化合物半導(dǎo)體層122A和122B外延生長在凸起部分 上層111B的上表面上、凸起部分111的側(cè)面上以及元件制造基板110的凹 進(jìn)部分表面上。
凸起部分111的側(cè)表面不是U11)B面而是晶體生長面。因此，第一化合 物半導(dǎo)體層121、有源層123和第二化合物半導(dǎo)體層122A和122B依次晶體 生長。換言之，圖4A至圖4C示意性地示出的，構(gòu)成凸起部分lll側(cè)表面 的側(cè)表面lllb和Hla不是(llUB非生長面，在側(cè)表面的晶體生長過程中， 側(cè)表面lllb和llla都晶體生長。具體地講，如圖4A至圖4C所示，當(dāng)滿足 e川b幼u(yù)的側(cè)表面lllb進(jìn)行晶體生長時(shí)，晶體生長將以保持傾斜角(0u)而 進(jìn)行。此時(shí)，晶體生長繼續(xù)進(jìn)行同時(shí)在側(cè)表面上產(chǎn)生(111》B非生長面(見圖 4A)。在側(cè)表面llla(包括在側(cè)表面中的另一個(gè)側(cè)表面)上，如果滿足eD幼u(yù)B, 則因?yàn)椴划a(chǎn)生(111)B非生長面，所以側(cè)表面llla進(jìn)行晶體生長同時(shí)保持傾
斜角(eD)。
事實(shí)上，當(dāng)側(cè)表面lllb的晶體生長和側(cè)表面llla的晶體生長同時(shí)進(jìn)行 時(shí)，具有傾斜角6u的側(cè)表面lllb進(jìn)行晶體生長并且同時(shí)使(llUB非生長面 產(chǎn)生于其上。因此，因?yàn)閭?cè)表面lllb夾在(111)B非生長面和晶體生長側(cè)表 面llla之間，所以由具有傾斜角為eu的側(cè)表面lllb占據(jù)的區(qū)域?qū)⒅饾u減少 或者可能消失。也就是，側(cè)表面lllb可能被另一個(gè)晶面覆蓋。為了方便起 見，這樣的狀態(tài)將稱為消失模式(disappearance pattern) I。在具有傾斜角0u的側(cè)表面lllb消失前，側(cè)表面llla可能被新生長的pll)B面(相當(dāng)于化合 物半導(dǎo)體層173)覆蓋。然后，側(cè)表面llla可能消失。隨著(311)B面(化 合物半導(dǎo)體層173)的晶體生長和(111)B非生長面的晶體生長，由具有傾斜 角0u的側(cè)表面lllb占據(jù)的區(qū)域會(huì)逐漸減少和消失。為了方便起見，這樣的 狀態(tài)稱為消失模式2。如上所述，當(dāng)具有傾斜角0u的側(cè)表面lllb或者側(cè)表 面llla首先消失時(shí)，側(cè)面由具有傾斜角eD的側(cè)表面llla和(lll)B非生長面 形成。否則，側(cè)面由(311)B面(化合物半導(dǎo)體層173)和具有傾斜角eu的側(cè) 表面lllb形成。盡管沒有示出，但是這一狀態(tài)相當(dāng)于圖4A和圖4B所示狀 態(tài)之間的中間狀態(tài)。
其后，在消失模式1的情形下，保留的側(cè)表面llla保持晶體生長同時(shí) 保持其傾斜角eo,如同將在側(cè)表面lllb的晶體生長過程中產(chǎn)生的(lll)B非 生長面埋了起來，并且逐漸占據(jù)了011)B非生長面。然而，在晶體生長的同 時(shí)保持其傾斜角eo的側(cè)表面111a被最下端生成的(311)B面(化合物半導(dǎo)體 層173)的晶體生長趕上。因此，最后，凸起部分的側(cè)面由(311)B面和(111〉B 非生長面形成。相反，在消失模式2的情形下，保留的側(cè)表面lllb進(jìn)行晶 體生長同時(shí)保持其傾斜角6u。然而，因?yàn)閭?cè)表面lllb夾在隨著側(cè)表面lllb
面之間，所以側(cè)表面lllb失去占據(jù)的區(qū)域且消失。最后，凸起部分的側(cè)面 因此由P11)B面和(111)B非生長面形成。圖4B示出了在消失模式1或者2 的情形下獲得的最終形式。將(311)B面棵露為其最外表面的化合物半導(dǎo)體 層173示出為在化合物半導(dǎo)體層171和化合物半導(dǎo)體層172之間的界面上。 相反，凸起部分上層111B的上表面和元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面為 {100}面。因此，具體晶面的產(chǎn)生或者消失不在凸起部分上層H1B的上表面 和元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面上發(fā)生。僅僅依次層疊了化合物半導(dǎo)體 層。
在發(fā)光部分120和層疊結(jié)構(gòu)120'的形成開始之后，化合物半導(dǎo)體層的晶 體生長同時(shí)在三個(gè)主要位置開始，即在凸起部分111的側(cè)面上的化合物半導(dǎo) 體層上、在凸起部分上層111B的上表面上的化合物半導(dǎo)體層上以及在元件 制造基板110的凹進(jìn)部分表面上的化合物半導(dǎo)體層上。最后，如上所述，隨 著凸起部分111的側(cè)面上的化合物半導(dǎo)體層的生長，表面以《111)B面構(gòu)造的 化合物半導(dǎo)體層171形成在凸起部分111的側(cè)面上。表面以{100}面構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體層172形成在元件制造基板110的凹進(jìn)部分表面上。在凸起部 分上層111B的上表面上，表面以{100}面構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體層174隨著 {111}B非生長面的形成一起形成。如上所述，{111}B非生長面的形成不受 由(111)B非生長面的形成伴隨的側(cè)表面lllb晶體生長的約束，并且發(fā)生在 不同的位置上。
如圖4C所示，最后，進(jìn)行包圍凸起部分111的所有晶體生長，即在三 個(gè)位置的晶體生長，也就是在化合物半導(dǎo)體層172上、在化合物半導(dǎo)體層173 上以及在化合物半導(dǎo)體層174上。結(jié)果，因?yàn)閁11)B是非生長面，所以形成 (層疊)了第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和第二化合物半導(dǎo)體層122A 和122B同時(shí)分離了凸起部分111上面的區(qū)域和元件制造基板110的凹進(jìn)部 分表面上的區(qū)域。因此，產(chǎn)生了圖5所示的結(jié)構(gòu)。只要適當(dāng)?shù)卮_定凸起部分 111的上表面的寬度Wu與凸起部分lll的高度(HU+HD)的比，則當(dāng)完成截 面形狀為等腰三角形的發(fā)光部分時(shí)，第二化合物半導(dǎo)體層122的位置(高度) 就變?yōu)榈陀谟性磳?23的位置(高度)，如圖5所示。結(jié)果，可以在有源層 123的側(cè)表面上可靠地形成電流阻擋層。最后，電流通道被集中在有源層上。 只要適當(dāng)?shù)卮_定高度(HU+HD)中高度Hu與高度Hd的比，兩個(gè)側(cè)表面lllb 和llla消失的時(shí)間就可來得較早，或者側(cè)表面lllb和llla消失的順序就可 控制。假設(shè)使側(cè)表面llla(以保持其傾斜角eo進(jìn)行晶體生長)消失的時(shí)間延 遲，并且側(cè)表面llla保持原樣，如果其它表面的晶體生長繼續(xù)，則盡管側(cè) 表面llla最終會(huì)消失，但是傾斜角為60的面會(huì)以尖峰(spike)的形式插設(shè) 在電流阻擋層140和有源層123的側(cè)表面之間。如果形成這樣的結(jié)構(gòu)，則跟 著會(huì)發(fā)生電流泄漏。因此，在防止電流泄漏上，高度(Hu+Hd)中高度Hu 與高度hd的比起關(guān)鍵作用。 一旦適當(dāng)?shù)卮_定了在凸起部分111的上表面上 第一化合物半導(dǎo)體層121、有源層123和第二化合物半導(dǎo)體層122A和122B 的厚度，就能在凸起部分111上產(chǎn)生發(fā)光部分120的層疊結(jié)構(gòu)，其截面具有 由(111)B非生長面限定的兩側(cè)并形成為等腰三角形。
其后，至少遮蔽包括在發(fā)光部分120中的有源層123的側(cè)表面的電流阻 擋層140形成層疊結(jié)構(gòu)120'上。具體地講，跟隨著第二化合物半導(dǎo)體層122B 的形成，根據(jù)MOCVD方法在第二化合物半導(dǎo)體層122B的整個(gè)表面上形成 電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層130。然后，例如才艮據(jù)MOCVD方法形成電流阻擋層
36140(見圖6)。電流阻擋層140不晶體生長在{111}8面上。另外，電流阻擋 層140形成為使得電流阻擋層140的端表面至少遮蔽有源層123的側(cè)表面。 可以通過適當(dāng)?shù)卮_定凸起部分上層111B的上表面的寬度Wu、凸起部分111 的高度(Hu+Hd)和電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層130的厚度來實(shí)現(xiàn)該構(gòu)造或者結(jié) 構(gòu)。此時(shí)產(chǎn)生的效果如上所述。 [步驟130]
其后，根據(jù)MOCVD方法，在電流阻擋層140的整個(gè)表面上依次形成掩 埋層131和接觸層(帽層)132。如果繼續(xù)MOCVD，則由在元件制造基板 110的凸起部分表面上晶體生長的化合物半導(dǎo)體制成的掩埋層131將完全掩 埋自生長受到停止的發(fā)光部分120。其后，根據(jù)真空蒸發(fā)法，在接觸層132 上形成第二電極152。在元件制造基板110的背側(cè)被巻包以具有適當(dāng)?shù)暮穸?之后，根據(jù)真空蒸發(fā)法形成第一電極151。
其后，半導(dǎo)體發(fā)光元件彼此分離。因此，制造出了根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo) 體發(fā)光元件。半導(dǎo)體發(fā)光元件可以逐一地彼此分離。或者，半導(dǎo)體發(fā)光元件 可以以多個(gè)元件(例如，四個(gè)、八個(gè)、十六個(gè)、三十二個(gè)或者六十四個(gè))的 單元分成組，并且各組可以彼此分離。
在示例1中，為了形成發(fā)光部分120而形成凸起部分111。凸起部分111 具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分上層111B和凸起部分下層111A。凸起部分上 層111B的上表面的寬度Wu、凸起部分上層111B的高度Hu和凸起部分下 層lllA的高度Ho可以設(shè)定為從多組值中選定的合適的組合值。因此，發(fā)光 部分可以設(shè)計(jì)為使得當(dāng)具有期望寬度的有源層123形成在狹窄的凸起部分 111的上方時(shí)，從有源層123到凸起部分111的距離將較長。因此，有源層 123產(chǎn)生的光將不被凸起部分111吸收。結(jié)果，可以抑制發(fā)光效率下降的問 題產(chǎn)生。如上所述，發(fā)光部分120的高度(大小)由凸起部分上層111B的 寬度Wu限制?？v橫比{ (Hu+Hd) /Wu}，即從元件制造基板110的凹進(jìn)部 分表面到凸起部分111的上表面的高度(Hu+Hd)與上表面的寬度Wu的比 率可以通過控制元件制造基板110的濕法蝕刻而調(diào)整為落入所期望的范圍。 換言之，盡管就有源層123的期望寬度而言凸起部分111的縱橫比(例如， 高度與寬度的商)必須限定到一定的范圍，但是在縱橫比設(shè)計(jì)上的自由度很 高。因此，當(dāng)縱卩f黃比凈皮優(yōu)化時(shí)，可以抑制電流阻擋層140可能不形成在有源層123的側(cè)表面上的問題。過去，通過蝕刻元件制造基板110 (蝕刻的控制 波動(dòng))獲得的凹凸基板的縱橫比根據(jù)凸起部分的寬度或者高度而在元件制造 基板內(nèi)變化。這會(huì)導(dǎo)致電流阻擋層不形成在有源層的側(cè)表面上的問題，其中
造基板的部分上的區(qū)域中。然而，在示例1中，通過控制在元件制造基板110 執(zhí)行的濕法蝕刻，可以關(guān)于有源層123所期望的寬度而獲得期望的凸起部分 111的縱橫比。元件制造基板內(nèi)凹凸結(jié)構(gòu)中的面內(nèi)均勻性可以顯著地改善。 此外，即使為了獲得高密度集成而減少凸起部分lll的形成間距時(shí)，從有源 層123到凸起部分111的距離也可以優(yōu)化，以免有源層123產(chǎn)生的光會(huì)被凸 起部分lll吸收。發(fā)光效率降低的問題可以得到抑制。凸起部分lll的縱橫 比可以控制在所期望的縱橫比范圍內(nèi)。因此，可以抑制電流阻擋層140會(huì)不 形成在有源層123的側(cè)表面上的問題產(chǎn)生。結(jié)果，可以獲得高密度集成的半 導(dǎo)體發(fā)光元件。 (示例2 )
示例2涉及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法的變形、根據(jù)本發(fā)明 第一實(shí)施例的形成在村板上的凸起部分的變形、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半 導(dǎo)體發(fā)光元件以及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法。
如圖7的示意性局部截面圖所示，根據(jù)示例2，形成在為村板的第二化 合物半導(dǎo)體層222上的凸起部分211是形成在上表面是{100}面的襯板(第 二化合物半導(dǎo)體層222)上并且平行于襯板(第二化合物半導(dǎo)體層222)的 <110>方向延伸的凸起部分。凸起部分211具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括 凸起部分下層211A和凸起部分上層211B。
根據(jù)示例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件形成為半導(dǎo)體激光器，或者更具體地講， 為ISAN半導(dǎo)體激光器。如圖7的示意性局部截面圖所示，半導(dǎo)體發(fā)光元件 包括發(fā)光部分220，其由第一化合物半導(dǎo)體層221、有源層223和上表面為 {100}的第二化合物半導(dǎo)體層222形成。在第二化合物半導(dǎo)體層222上形成 平行于<110>方向延伸的凸起部分211。凸起部分211具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層 結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層211A和凸起部分上層211B。
在示例2中，凸起部分上層211B在(110)面上截取的截面形狀是下底比 上底長的等腰梯形。凸起部分下層211A在(110)面上截取的截面形狀是下底 比上底長的等腰梯形。凸起部分上層211B在(110)面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于凸起部分下層211A在(110)面上截取的截面形狀的上底。
在示例2中，假設(shè)6u表示凸起部分上層211B的側(cè)表面211b的傾斜角， 9o表示凸起部分下層211A的側(cè)表面211a的傾斜角，并且e川B表示凸起部分 對(duì)應(yīng)于(111 )B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足e^eu，或者具體地講，0D幼mB幼u(yù)
(其中e^eu)。更具體地講，滿足e。〈emB〈eu。再具體地講，在示例2中，
91118等于54.7°， 9d等于50。，并且eu等于60。。
的設(shè)計(jì)概念。因此，側(cè)表面所起的作用在兩種情形下完全不同。沒有嚴(yán)格的
限制強(qiáng)加到Hu/ (Hu+Hd)或者(Hu+Hd) /Wu的狀態(tài)上。然而，有效限制 電流的設(shè)計(jì)是重要的。具體地講，縮短凸起部分下層211A的下底且使其接 近有源層223會(huì)是抑制擴(kuò)散電流的關(guān)鍵點(diǎn)。例如，圖7示出了ISAN半導(dǎo)體 層，其中整個(gè)凹進(jìn)部分(包括側(cè)表面211b和211a)被絕緣以限制電流。為 了實(shí)現(xiàn)比基于上述結(jié)構(gòu)的光限制控制更有效的結(jié)構(gòu)，凹進(jìn)部分不覆蓋絕緣層 212。而是，如圖8的示意性局部截面圖所示，凹進(jìn)部分被層疊結(jié)構(gòu)掩埋， 該層疊結(jié)構(gòu)包括其晶格常數(shù)能與凹進(jìn)部分的襯板匹配且其折射率低于制成 有源層223的n型合物半導(dǎo)體層、p型化合物半導(dǎo)體層、n型化合物半導(dǎo)體 層、p型化合物半導(dǎo)體層等(下面，該層疊結(jié)構(gòu)可以稱為結(jié)型化合物半導(dǎo)體 層層疊結(jié)構(gòu))。對(duì)于結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)270，其間具有n-p結(jié)的化 合物半導(dǎo)體層的層疊的重復(fù)頻率可以是至少一此或者多此。圖8所示的示例 具有n-p-n結(jié)構(gòu)。因此，可以實(shí)現(xiàn)起兩個(gè)作用的掩埋結(jié)構(gòu)，即(l)作為電流 阻擋層的作用和(2)作為光限制控制層的作用。作為掩埋凹進(jìn)部分的化合 物半導(dǎo)體層的晶體生長方法，可以釆用液相生長(LPE)法、金屬有機(jī)化學(xué) 氣相沉積(MOCVD)法、分子束外延(MBE)法或者等離子體輔助物理沉 積(PPD)法。
對(duì)于由結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)270掩埋凹進(jìn)部分的掩埋晶體生 長，掩模層261 (見圖10)可以原樣用作選擇性生長掩模。在此情形下，在 完成掩埋晶體生長后，掩模層261根據(jù)常規(guī)的蝕刻方法去除。然后，第二電 極252形成在凸起部分上。如果掩模層261由導(dǎo)電材料制成，則在完成掩埋 晶體生長后，掩模層可以用作第二電極252。否則，如圖8所示，在如圖10 所示的結(jié)構(gòu)形成后，可以根據(jù)常規(guī)的蝕刻方法去除掩模261,并且凹進(jìn)部分 可以由結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)270掩埋。圖8示出了凹進(jìn)部分被n-p-n結(jié)構(gòu)掩埋的示例。然而，即使在此情形下，也在凸起部分的上表面上形成了
三角形的結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)271 (在圖8所示的示例中為三角形 的n-p-n結(jié)構(gòu))。因此，在掩埋凹進(jìn)部分之后，結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu) 271必須去除，直到通過蝕刻棵露出凸起部分的上表面上的層211B。在完成 去除后，以與前述相同的方式形成第二電極252，使得電流流入凸起部分。 在示例2中，假設(shè)Hu表示凸起部分上層211B的厚度，Hd表示凸起部分下 層211A的厚度，并且Wu表示凸起部分上層211B的寬度，則分別選擇1.5pm 或lpm、 0.5pm、和0.5iim作為Hu、 H。和Wu值的典型示例。
發(fā)光部分220形成在由n-GaAs制成的元件制造基板210上。電連接到 第一化合物半導(dǎo)體層221的第一電極251 (具體地講，形成在具有導(dǎo)電性的 元件制造基板210的背面上的第 一電極251 )由Ti/TiW/Pt/Au制成。電連接 到第二化合物半導(dǎo)體層222的第二電極252 (具體地講，形成在第二化合物 半導(dǎo)體層222上方，或者更具體地講，形成在接觸層(帽層)上的第二電極 252)由Au/Ni/AuGe或Au/AuZn制成。附帶地，可以釆用這樣的電極結(jié)構(gòu) Al層、Pd層或者Ag層被插入金屬層之間的界面，或者特別是插入最下層。
來適當(dāng)?shù)卮_定，以免會(huì)損壞襯板。
表2列出了構(gòu)成發(fā)光部分220的化合物半導(dǎo)體層的組成。 表2
第二化合物半導(dǎo)體層222:
p-Al0.47Gao.53As:Zn、 Mg、 C
有源層223
多量子阱結(jié)構(gòu)
i-Al03Ga0.7As (壘層) i-AlaiGao.9As (阱層) i-Al0.3Ga0.7As (壘層) 第一化合物半導(dǎo)體層221:
n-Al0.4Gao.6As:Se或Si 附帶地，第二化合物半導(dǎo)體層222可以具有？-八10.4703().53八3:211/(自動(dòng)摻 雜碳的)i-Al0.3Ga0.7As/ (自動(dòng)摻雜碳的)i-Al0.47Ga0.53As的三層結(jié)構(gòu) (i-Alo.47Gao,53As在有源層側(cè))，并且i-Alo.3oGao.7oAs可以用作蝕刻停止層(和光導(dǎo)層)。這同樣應(yīng)用于稍后描述的示例。
在示例2中，電流從凸起部分211流過第二化合物半導(dǎo)體層222的保留 部分和有源層223到第一化合物半導(dǎo)體層221，由此有源層223發(fā)光。為了 有效地限制電流，當(dāng)滿足e。幼川b幼u(yù) (其中eD^u )時(shí),優(yōu)選Hu/ ( Hu+Hd )、 6D和eu設(shè)定到較大的值，以縮短凸起部分下層211A的下底并且使該下底接 近有源層223。優(yōu)選地，Wu設(shè)定到較小的值。具體地講，1.5iim或lnm、0.5pm、 和0.5ium分別選作Hu、 Ho和Wu值的典型示例。不必說，由于僅僅應(yīng)該縮 短接近有源層223的凸起部分下層211A下底，所以當(dāng)0D和eu值改變時(shí)，通 過反向計(jì)算必然獲得與上述不同的值。
下面，將描述根據(jù)示例2的形成平行于以{100}面作為其上表面的襯板 的<110>方向延伸的凸起部分的凸起部分形成方法，以及根據(jù)示例2的半導(dǎo) 體發(fā)光元件及其制造方法。
首先，根據(jù)已知的方法，在以{100}面作為其主表面的元件制造基板210 的主表面上形成發(fā)光部分220,該發(fā)光部分220包括第一化合物半導(dǎo)體層 221、有源層223和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層222。
其后，在部分第二化合物半導(dǎo)體層222上沿其厚度方向形成平行于 <110>方向延伸的凸起部分211。步驟210將在下面分成子步驟210A至210C 進(jìn)行描述。
具體地講，在用作襯板的第二化合物半導(dǎo)體層222上形成平行于<110> 方向延伸的掩模層261。具體地講，在示例2中，根據(jù)CVD法在第二化合 物半導(dǎo)體層222 (襯板)上形成由Si02制成的掩模261。其后，根據(jù)光刻技 術(shù)和干法蝕刻技術(shù)，在用作襯板的第二化合物半導(dǎo)體層上形成平行于<110> 方向(更具體地講，[Oll]A方向)延伸的掩模層261 (見圖9A)。
其后，掩模層261用作蝕刻掩膜，以根據(jù)釆用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法 蝕刻第二化合物半導(dǎo)體層222。甚至在示例2中，包含體積比為3:3:2的檸 檬酸、純水和過氧化氬水溶液的檸檬酸/過氧化氬水溶液也可用作蝕刻溶液。 蝕刻溶液的溫度范圍設(shè)定為6。C至9。C，并且執(zhí)行濕法蝕刻。結(jié)果，如圖9B所示，形成了凸起部分上層211B，其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形 狀為下底比上底長并且側(cè)表面211b的傾斜角為6u的等腰梯形。 [子步驟210C]其后，改變蝕刻溶液的溫度。掩模層261和凸起部分上層211B的側(cè)表 面211b用作蝕刻掩膜，以才艮據(jù)濕法蝕刻方法進(jìn)一步蝕刻用作襯板的第二化 合物半導(dǎo)體層222。具體地講，具有前述組成的檸檬酸/過氧化氫水溶液被用 于執(zhí)行濕法蝕刻，且蝕刻溶液溫度范圍設(shè)定為2。C至5。C。附帶地，在子步 驟210B獲得的凸起部分上層211B的側(cè)表面211b為穩(wěn)定濕法蝕刻中有效的 晶面。因此，掩模層261和凸起部分上層211B的側(cè)表面211b可以用作蝕刻 掩膜以執(zhí)行濕法蝕刻。在子步驟210C，凸起部分上層211B的側(cè)表面211b 沒有被蝕刻。因此，可以形成凸起部分下層211A，其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截的等腰梯形(見圖10)。因?yàn)樵谧硬襟E210B采用的蝕刻溶液溫度高于在子 步驟210C釆用的溫度，所以滿足了0D〈e川B〈eu。因此，可以形成沿
A 方向延伸且具有所期望的上表面寬度和所期望的總高度的雙梯形凸起部分 211。凸起部分211的寬度方向平行于[O-ll]B方向 [步驟220]其后，在第二化合物半導(dǎo)體層的整個(gè)表面上形成由Si02制成的絕緣膜 212，然后從凸起部分上層211B的上表面上去除。根據(jù)真空蒸發(fā)法，在凸起 部分上層211B的棵露的上表面上形成第二電極252。在元件制造基板210 具有以合適的厚度巻包的背側(cè)后，根據(jù)真空蒸發(fā)法形成第 一 電極251 。[步驟230]其后，半導(dǎo)體發(fā)光元件彼此分離。因此制成了根據(jù)本示例的半導(dǎo)體發(fā)光 元件。半導(dǎo)體發(fā)光元件可以逐一地彼此分離。否則，半導(dǎo)體發(fā)光元件可以分 成多個(gè)元件(例如，四個(gè)、八個(gè)、十六個(gè)、三十二個(gè)或者六十四個(gè))的組， 并且各組可以彼此分離。 (示例3 )示例3涉及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的在襯板上形成的凸起部分、根據(jù)本 發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法 的變形以及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法的變形。在示 例2中，滿足e^emB^u。在示例3中，如圖11的示意性局部截面圖所示，成在以{100}面作為上表 面的襯板(第二化合物半導(dǎo)體層322)上并平行于襯板(第二化合物半導(dǎo)體 層322)的<110>的方向延伸的凸起部分。凸起部分311具有兩層結(jié)構(gòu)，包 括凸起部分下層311A和凸起部分上層311B。凸起部分上層311B在{110} 面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。凸起部分下層311A在 {110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形。凸起部分上層311B 在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于凸起部分下層311A在{110}面上 截取的截面形狀的上底。示例3的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括發(fā)光部分320，由第一化合物半導(dǎo)體層 321、有源層323和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層322形成，并且 具有形成在第二化合物半導(dǎo)體層322上并平行于<110>方向延伸的凸起部分 311。凸起部分311具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層311A和凸起部分上層 311B。凸起部分上層311B在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯開;等腰梯開起部分下層311A在(110)面上截取的截面形狀的上底。前述的構(gòu)造或者結(jié)構(gòu)與示例2相同。在示例3中，假設(shè)6u表示凸起部分 上層311B的側(cè)表面311b的傾斜角，eo表示凸起部分下層311A的側(cè)表面311a 的傾斜角，并且9um表示凸起部分對(duì)應(yīng)于(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足e—eu，或者更具體地講，eu幼出b幼d (其中e^eu)。再具體地講，在示例3中，e川b等于54.7。， 9u等于50。，并且9d等于60。。光器的情況。側(cè)表面所起的作用完全不同，并且沒有嚴(yán)格的限制施加于Hu/ (Hu+Hd)或者(Hu+Hd) /Wu的狀態(tài)上。然而，有效進(jìn)行電流限制的設(shè)計(jì) 是關(guān)鍵。具體地講，縮短凸起部分下層311A的下底和使下底接近有源層323 會(huì)是控制電流擴(kuò)散的關(guān)鍵點(diǎn)。例如，圖11示出了 ISAN半導(dǎo)體激光器，其中為了電流限制，整個(gè)凹進(jìn)部分(包括側(cè)表面311b和側(cè)表面311a的整個(gè)表面) 被絕緣層312絕緣。為了實(shí)現(xiàn)施加比上述結(jié)構(gòu)提供的光限制控制作用更強(qiáng)的 作用的結(jié)構(gòu)，代替用絕緣層312覆蓋凹進(jìn)部分，如圖12的示意性局部截面 圖所示，凹進(jìn)部分由結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)370 (在圖12的示例中， n-p-n結(jié)構(gòu))掩埋，該結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)37 0的晶格常數(shù)易于與 凹進(jìn)部分的襯板的晶格常數(shù)匹配并且折射率低于制成有源層323的材料的折 射率的。因此，可以實(shí)現(xiàn)起兩個(gè)作用的掩埋結(jié)構(gòu)，(l)作為電流阻擋層的作 用和(2)作為光限制控制層的作用。對(duì)于要用結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)370掩埋凹進(jìn)部分的掩埋晶體生 長，掩模層可以原樣用作選擇性生長掩模。在此情形下，在完成掩埋晶體生 長后，根據(jù)常規(guī)的蝕刻法去除掩模。其后，在凸起部分上形成第二電極352。 如果由導(dǎo)電材料制成掩模層，則在完成掩埋晶體生長后，掩模層可以原樣用 作第二電極352。否則，如圖12所示，在形成圖ll的結(jié)構(gòu)(沒有形成絕緣 膜312和第二電極352)后，掩模層可以才艮據(jù)常規(guī)的蝕刻方法去除，并且凹 進(jìn)部分可以由結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)370掩埋。圖12示出了凹進(jìn)部 分被n-p-n結(jié)構(gòu)掩埋的示例。然而，在此情形下，在凸起部分的上表面上形 成了三角形的結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)371 (在圖12所示的示例中，三 角形的n-p-n結(jié)構(gòu))。因此，在掩埋凹進(jìn)部分后，必須去除結(jié)型化合物半導(dǎo)體 層層疊結(jié)構(gòu)371,直到通過蝕刻棵露出凸起部分的上表面上的層311B。在完 成去除后，以與前述相同的方式形成第二電極352,使得電流流入凸起部分。 在示例3中，假設(shè)Hu表示凸起部分上層311B的厚度，Hd表示凸起部分下 層311A的厚度，并且Wu表示凸起部分上層311B的寬度，則0.5pm、 1.5pm 或lpm、和0.5iiim分別用作Hu、 Ho和Wu值的典型示例。除了前面所述的一點(diǎn)外，示例3的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)造或者結(jié)構(gòu)與示 例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)造或者結(jié)構(gòu)相同。因此，省略重復(fù)性的描述。與 示例2相類似，當(dāng)滿足了9u幼nm幼D (其中e^eu)時(shí)，Hu/ ( Hu+HD )應(yīng)當(dāng) 設(shè)定為較小的值，0D和eu應(yīng)當(dāng)設(shè)定為較大的值，并且Wu應(yīng)當(dāng)設(shè)定為較小的 值，從而為了有效地進(jìn)行電流限制，使凸起部分下層311A的下底縮短并且 接近于有源層323。具體地講，0.5fim、 1.5pm或lpm、和0.5|um分別用作 Hu、 Hd和Wu植的典型示例。因?yàn)閮H僅應(yīng)該在有源層323附近縮短凸起部 分下層311A的下 ，所以如果0D和eu值變化，則不用說，通過反向計(jì)算必44執(zhí)行的濕法蝕刻的蝕刻溶液溫度 范圍為2°C至5°C。在示例2中的子步驟210C執(zhí)行的濕法蝕刻的蝕刻溶液 溫度范圍為6。C至9。C。 (示例4 )示例4涉及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法的變形、根據(jù)本發(fā)明 第一實(shí)施例的形成在襯板上的凸起部分的變形、根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半 導(dǎo)體發(fā)光元件的變形以及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方 法的變形。示例4的半導(dǎo)體發(fā)光元件是SAN半導(dǎo)體激光器。也就是,如圖13或者 圖14的示意性局部截面圖所示，凸起部分411相當(dāng)于電流被限制的區(qū)域。 換言之，凸起部分411是不流動(dòng)電流的區(qū)域。為了形成凸起部分411，在基 板上預(yù)先晶體生長第一化合物半導(dǎo)體層421和有源層423之后，晶體生長結(jié) 型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)(在圖13或者圖14中，第一化合物半導(dǎo)體層421 上的n-p-n結(jié)構(gòu))。在形成掩^^層后，例如，以與示例2中的步驟210相同的 方式原樣執(zhí)行蝕刻。SAN半導(dǎo)體激光器包括兩個(gè)凸起部分411和夾在凸起部分411之間的凹 進(jìn)部分。在圖13和14所示的示例中，夾在兩個(gè)凸起部分411之間的凹進(jìn)部 分^^皮第三化合物半導(dǎo)體層424掩埋。電流流過第三化合物半導(dǎo)體層424、第 二化合物半導(dǎo)體層422的保留部分和有源層423而到達(dá)第一化合物半導(dǎo)體層 421,由此從有源層423發(fā)光。因此，在SAN半導(dǎo)體激光器中，當(dāng)滿足了e。幼川b幼u(yù) (其中e^eu)時(shí)，iv(Hu+Hd)、 e。和eu應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為較大的值，從而兩個(gè)凸起部分411之間的間距將減少，并且凸起部分下層411A 的下底將延伸并接近有源層423。這是旨在有效地實(shí)現(xiàn)電流限制。具體地講， 可以采用與示例2或3提出的ISAN半導(dǎo)體激光器中相同的凸起部分的外部 形狀。在SAN半導(dǎo)體激光器的情形下，凸起部分411用作電流阻擋層。因此， 如果在夾設(shè)凹進(jìn)部分(為電流注入?yún)^(qū)域)的兩個(gè)凸起部分411之間的間距的 減少上存在限制，則應(yīng)當(dāng)延伸凸起部分下層411A的下底，以有效實(shí)現(xiàn)凹進(jìn)部分中的電流限制。因此，傾斜角eo和eu小的斜面被適當(dāng)選擇并盡可能深地蝕刻。否則，可以釆用傾斜角非常小的斜面以最終形成底部或者結(jié)構(gòu)，其中
可以采用傾斜角非常小的斜面占據(jù)凸起部分411的整個(gè)側(cè)面的百分比。無論 在那種情形下，就SAN半導(dǎo)體激光器而言，結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu) 應(yīng)當(dāng)僅設(shè)計(jì)為反映足夠多的層疊頻率的多層結(jié)構(gòu)。因此，通過與示例2的步 驟210執(zhí)行相同的蝕刻，可以最小化夾在具有電流阻擋層能力的兩個(gè)凸起部 分411之間的凹進(jìn)部分的底部。其優(yōu)點(diǎn)是可以形成比ISAN半導(dǎo)體激光器情 形下更加優(yōu)化的電流限制結(jié)構(gòu)。
在示例4中，通過蝕刻獲得的凸起部分411的外部形狀可以與示例2中 的凸起部分211相同。示例4的半導(dǎo)體發(fā)光元件與示例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件 的區(qū)別在于 一點(diǎn)是p型第三化合物半導(dǎo)體層424插設(shè)在凸起部分411之間， 另一點(diǎn)是第二電極452形成在p型第三化合物半導(dǎo)體層424上。此外，在預(yù) 先形成具有電流阻擋結(jié)構(gòu)的結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)470(見圖14)后， 才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻方法來蝕刻結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)470,以 形成形狀類似于或者相同于凸起部分211的形狀的凸起部分411。在凹進(jìn)部 分中掩埋電流注入層(p型第三化合物半導(dǎo)體層424)。在圖13中，掩埋凹 進(jìn)部分的p型第三化合物半導(dǎo)體層424可以是高密度p型低折射率化合物半 導(dǎo)體層，其能夠?qū)盈B在襯板層(第二化合物半導(dǎo)體層422)上。只要可以實(shí) 現(xiàn)掩埋生長，晶體生長方法可以是LPE法、MOCVD法或者PPD法。在圖 13所示的示例中，MOCVD法用于掩埋電流注入凹進(jìn)部分。在4艮據(jù)LPE法 掩埋凹進(jìn)部分時(shí)，凹進(jìn)部分被平坦地掩埋。在采用MOCVD法掩埋和生長電 流注入凹進(jìn)部分時(shí)，如果去除掩模層，則與SDH半導(dǎo)體激光器制造過程中
凸起部分411的上表面上。因此，形成三角形層424'。在掩埋和生長電流注 入凹進(jìn)部分后，可以通過常規(guī)蝕刻去除三角形層424'。其后，可以在第三化 合物半導(dǎo)體層424上層疊第二電極(透明電極)452。三角形層424'可以不 去除而完整地保留，并可以在第三化合物半導(dǎo)體層424上形成第二電極(透 明電極)452。在發(fā)光二極管的情形下，凹進(jìn)部分既不掩埋也不生長?？梢?預(yù)先進(jìn)行晶體生長，從而可以在由蝕刻產(chǎn)生的凹進(jìn)部分上形成第二電極。因 此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻方法形成凹進(jìn)部分后，可以在凹進(jìn)部分上形 成第二電極(透明電極層)。這里，如果示例4的半導(dǎo)體發(fā)光元件的形狀或 者組元與示例2的半導(dǎo)體發(fā)光元件的形狀或者組元基本相同，則表示示例4的半導(dǎo)體發(fā)光元件的組元的參考標(biāo)號(hào)的兩個(gè)最低位與表示示例2的半導(dǎo)體發(fā) 光元件的組元的參考標(biāo)號(hào)的兩個(gè)最低位相同。
因?yàn)镾AN半導(dǎo)體激光器情形的設(shè)計(jì)概念與SDH半導(dǎo)體激光器情形的設(shè) 計(jì)概念不同，所以各側(cè)表面所起的作用完全不同。特別是沒有嚴(yán)格的限制施 加于Hu/ (Hu+HD )或者(Hu+HD ) /Wu的狀態(tài)上。然而，當(dāng)考慮與ISAN半 導(dǎo)體激光器中的電流限制結(jié)構(gòu)的區(qū)別而設(shè)計(jì)電流限制結(jié)構(gòu)時(shí)，凸起部分之間 的間隔設(shè)計(jì)為較小。其次，為了使凹進(jìn)部分變窄，增加傾斜角很小并且包括 在占凸起部分整個(gè)側(cè)面的凸起部分側(cè)面中的斜面的百分比。在示例4中，假 設(shè)Hu表示凸起部分上層411B的厚度，Ho表示凸起部分下層411A的厚度， 并且Wu表示凸起部分上層411B的寬度，則例如，1.5inm或l|Lim、 0.5pm、 和0.5iim，或者0.5|im、 1.5|am或lpm、和0.5|im分別用作Hu、 H。和Wu 的典型示例。
(示例5 )
示例5涉及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法的變形、根據(jù)本發(fā)明 第二實(shí)施例的形成在襯板上的凸起部分的變形、根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半 導(dǎo)體發(fā)光元件的變形以及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方 法的變形。
示例5的半導(dǎo)體發(fā)光元件與示例4相類似，是SAN半導(dǎo)體激光器。就 是說，如圖15和圖16的示意性局部截面圖所示，即使在示例5中，凸起部 分511也相當(dāng)于電流被限制的區(qū)域，即電流不流動(dòng)的區(qū)域。當(dāng)電流乂人形成在 凸起部分511之間的第三化合物半導(dǎo)體層524流過第二化合物半導(dǎo)體層522 的保留部分和有源層523而到達(dá)第一化合物半導(dǎo)體層521時(shí)，有源層523發(fā) 光。
在示例5中，通過蝕刻獲得的凸起部分511的外部形狀可以與示例3的 凸起部分311相同。示例5的半導(dǎo)體發(fā)光元件與示例3的半導(dǎo)體發(fā)光元件的 區(qū)別在于 一點(diǎn)是p型第三化合物半導(dǎo)體層524形成在凸起部分511之間， 另一點(diǎn)是第二電極552形成在p型第三化合物半導(dǎo)體層524。此外，預(yù)先形 成具有電流阻擋結(jié)構(gòu)的結(jié)型化合物半導(dǎo)體層層疊結(jié)構(gòu)570(見圖15和圖16)， 然后根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻方法進(jìn)行蝕刻，以形成形狀與凸起部分311的 形狀類似或者相同的凸起部分511。電流注入層(p型第三化合物半導(dǎo)體層 524)掩埋在凹進(jìn)部分中。如果示例5的半導(dǎo)體發(fā)光元件的組元與示例3的半導(dǎo)體發(fā)光元件基本相同，則表示示例5的半導(dǎo)體發(fā)光元件的組元的參考標(biāo)
號(hào)的兩個(gè)最1 4氐位相同。 示例
構(gòu)造或者結(jié)構(gòu)的差別在于示例4的凸起部分411的上層和下層的斜面傾斜 角之間的關(guān)系與示例5的凸起部分511的上層和下層的斜面傾斜角之間的關(guān) 系相反。設(shè)計(jì)插設(shè)在兩個(gè)凸起部分511之間的凹進(jìn)部分的具體設(shè)計(jì)方法以及 注意事項(xiàng)與示例4的相關(guān)內(nèi)容相同。將省略重復(fù)性的描述。 (示例6 )
示例6涉及根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法。在下 面進(jìn)行的描述中，表達(dá)"上(upper)"和"下(lower)"原則上分別以元件 制造基板為參考，應(yīng)用于遠(yuǎn)離元件制造基板的位置和靠近元件制造基板的位
層，或者更具體地講，是SDH半導(dǎo)體激光器。如示出了尚未去除元件制造 基板610的半導(dǎo)體激光器的圖18的示意性局部截面圖所見，以示例6的半
(a) 凸起部分(突起)611，形成在以{100}面作為其主表面的元件制 造基板610的主表面上，并且平行于元件制造基板610的<110>的方向(更 具體地講，例如，[Oll]方向)延伸(同樣應(yīng)用于下面進(jìn)行的描述)；
(b) 發(fā)光部分620，具有依次層疊在凸起部分611的上表面上的具有第 一導(dǎo)電類型(在示例6中，n型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源 層623和具有第二導(dǎo)電類型(在示例6中，p型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo) 體層622;以及
(c )層疊結(jié)構(gòu)620'和電流阻擋層640,層疊結(jié)構(gòu)620'形成在元件制造基 板610主表面的沒有形成凸起部分的部分(可以稱為元件制造基板610的凹 進(jìn)部分表面或者棵露表面)上，并且具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型(n 型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型(p 型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo)體層622;電流阻擋層640形成在層疊結(jié)構(gòu)620' 上，并且至少遮蔽包括在發(fā)光部分620中的有源層623的側(cè)表面。
凸起部分611具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分下層611A和凸起部分上層611B。
如圖17的示意性局部截面圖所示，根據(jù)示例6的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造 方法產(chǎn)生的半導(dǎo)體發(fā)光元件包括
(b')發(fā)光部分620,具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型(在示例6中， n型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型 (在示例6中，p型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo)體層622;
(c')層疊結(jié)構(gòu)620'和電流阻擋層640,層疊結(jié)構(gòu)620'具有依次層疊的具 有第一導(dǎo)電類型(n型導(dǎo)電性)的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和 具有第二導(dǎo)電類型(在示例6中，p型導(dǎo)電性)的第二化合物半導(dǎo)體層622， 電流阻擋層640形成在層疊結(jié)構(gòu)620'上，并且至少遮蔽包括在發(fā)光部分620 中的有源層623的側(cè)表面；
(d')接觸層632，覆蓋電流阻擋層的整個(gè)表面；
(e')第二電極652,形成在接觸層632上；
(f )支撐基板680，以在其與第二電極652之間的金屬層681結(jié)合到第 二電極652;以及
(g')第一電極651,電連接到第一化合物半導(dǎo)體層621。
611與圖3A至3C的示意性局部截面圖所示的相類似，其形成在以{100}面 (更具體地講，(100)面)(同樣應(yīng)用于下面進(jìn)行的描述)作為其上表面的 元件制造基板610上。具體地講，形成在元件制造基板610上的凸起部分611 是在以{100}面作為其主表面的元件制造基板610的主表面上形成并平行于 元件制造基板610的<110>方向延伸的凸起部分。凸起部分611具有兩層結(jié) 構(gòu)，包括凸起部分下層611A和凸起部分上層611B。
凸起部分上層611B在{110}面(更具體地講，(011)面)(同樣應(yīng)用于 下面進(jìn)行的描述)上截取的截面形狀是下底比上底長的等腰梯形。凸起部分
分上層611B在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于凸起部分下層611A 在{110}面上截取的截面形狀的上底。
凸起部分上層611B的側(cè)表面611b的傾斜角6u、凸起部分下層611A的 側(cè)表面611a的傾斜角0D和凸起部分的對(duì)應(yīng)于(111 )B面的側(cè)面的傾斜角01118 之間的關(guān)系，以及各傾斜角的具體值與示例1的相關(guān)描述相同。凸起部分上、凸起部分下層611A的厚度Ho和凸起部分上層611B的寬度Wu之間的關(guān)系，以及厚度和寬度的具體值與示例1的相關(guān)描述相同。
在凸起部分上層611B的上表面上，與示例l相類似，依次形成第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和第二化合物半導(dǎo)體層622A。此外，第二半導(dǎo)體層622B形成在第二化合物半導(dǎo)體層622A上，以由此形成頂端。
在元件制造基板610的凹進(jìn)部分表面(所示示例中的(100)面)上，依次形成與發(fā)光部分620結(jié)構(gòu)相同的層疊結(jié)構(gòu)620'、電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層630 (基本上為第二化合物半導(dǎo)體層622的延伸)、電流阻擋層640和掩埋層
(掩埋的覆蓋層)631。掩埋層的整個(gè)表面覆蓋有第二導(dǎo)電性的GaAs制成的.接觸層(帽層)632。在示例6中，包括凸起部分611的元件制造基板610由n-GaAs制成。此外，電連接到第一化合物半導(dǎo)體層621的第一電極651
(更具體地講，形成在第一化合物半導(dǎo)體層621上的第一電極651)由Ti/TiW/Pt/Au制成，并且電連接到第二化合物半導(dǎo)體層622的第二電極652
(形成在第二化合物半導(dǎo)體層622上方，或者更具體地講，形成在接觸層(帽層)632上的第二電極652 )由Au/Ni/AuGe或Au/AuZn制成。
構(gòu)成發(fā)光部分620或者層疊結(jié)構(gòu)620'化合物半導(dǎo)體層的組成與表1所列的相同。包括在電流阻擋層640的部分中的化合物半導(dǎo)體層具有與圖2B所示相同的結(jié)構(gòu)。
形成在凸起部分611上的有源層623具有由折射率低于有源層623的電流阻擋層640包圍的側(cè)方向(側(cè)表面)，并且具有分別由折射率低于有源層623的第一化合物半導(dǎo)體層621及第二化合物半導(dǎo)體層622A和622B包圍的上下方向。因此，有源層623的上下方向和側(cè)方向被完整的光限制結(jié)構(gòu)包圍。另外，p-n-p-n結(jié)構(gòu)(p型掩埋層63l-n型電流阻擋層640-p型電流阻擋層位置調(diào)節(jié)層630-n型第一化合物半導(dǎo)體層621 )的所謂的閘流管結(jié)構(gòu)形成為靠近元件制造基板610的凹進(jìn)部分表面上方的有源層623的側(cè)表面。因此，電流集中在有源層623上。最終，獲得了低的閾值電流。
下面，將描述示例6的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法。
首先，在以{100}面為其主表面的元件制造基板610的主表面上，形成平行于元件制造基板610的<110>方向延伸的凸起部分611。該步驟對(duì)應(yīng)于示例1中的子步驟IOOA至IOOC。[步驟610]
其后，與示例1中的步驟110類似，在根據(jù)濕法蝕刻方法去除掩;f莫層661后，在凸起部分611的上表面上形成發(fā)光部分620,該發(fā)光部分620具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層622。同時(shí)，在元件制造基板621主表面的沒有形成凸起部分611的部分(凹進(jìn)部分表面或者棵露表面)上形成層疊結(jié)構(gòu)620',該層疊結(jié)構(gòu)620'具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層622。
其后，與示例1中的步驟120相類似，在層疊結(jié)構(gòu)620'上形成電流阻擋層640,該電流阻擋層640至少遮蔽包括在發(fā)光部分620中的有源層623的側(cè)表面。
其后，根據(jù)MOCVD方法，在電流阻擋層的整個(gè)表面上依次形成掩埋層631和接觸層(帽層)632。附帶地，當(dāng)MOCVD繼續(xù)時(shí)，由在元件制造基板610的凹進(jìn)部分表面上方晶體生長的化合物半導(dǎo)體制成的掩埋層631將逐步地完全掩埋自生長停止的發(fā)光部分620。其后，接觸層632經(jīng)受平坦化處理。然后，第二電極652才艮據(jù)真空蒸發(fā)法形成在平坦的接觸層632上。最后，形成圖19所示的結(jié)構(gòu)。第二電極652可以根據(jù)需要圖案化。
其后，元件制造基板619與支撐基板680用其間的第二電極652結(jié)合起來。具體地講，形成在支撐基板680的表面上的金屬層681被緊密地貼附到第二電極652。金屬層681和第二電極652根據(jù)金屬-金屬的結(jié)合方法而接合在一起。更具體地講，根據(jù)通過給金屬層681和第二電極652施加范圍約為latm至10atm的壓力而熱壓緊金屬層681和第二電極652的方法，使金屬層681和第二電極652彼此均勻地結(jié)合在一起。或者，包含B、 Al、 Ga、 In、Sn或Ag的粘合構(gòu)件可以插設(shè)在要彼此粘合的表面之間。
其后，去除元件制造基板610。具體地講，可以采用氨水和過氧化氫水溶液、硫酸鹽溶液和過氧化氫水溶液、鹽酸溶液和過氧化氫水溶液或者磷酸溶液和過氧化氫水溶液。過氧化氫水溶液的溶液混合比根據(jù)各種雜質(zhì)中的任
一個(gè)的含量而變化，以調(diào)節(jié)氧化還原反應(yīng)。從而，可以蝕刻元件制造基板610。[步驟660]
其后，形成電連接到第一化合物半導(dǎo)體層621的第一電極651。具體地講，根據(jù)真空蒸發(fā)法在第一化合物半導(dǎo)體層621的適當(dāng)位置上形成第一電極651。因此，制造出了具有圖17所示結(jié)構(gòu)的示例6的半導(dǎo)體發(fā)光元件。附帶地，可以使半導(dǎo)體發(fā)光元件彼此分離。另外，可以將半導(dǎo)體發(fā)光元件以多個(gè)元件(例如四個(gè)、八個(gè)或者十六個(gè))的單元分成組，并且各組可以;波此分離。優(yōu)選地，應(yīng)當(dāng)最大可能地避免在形狀像倒梯形的凹進(jìn)部分上形成第 一電極651，以免第一電極651的位置或制成第一電極651的材料干擾光引出。否則，第一電極651由透明導(dǎo)電材料制成。從而，最大可能地減少了第一電極651的光吸收。
在示例6中，形成了凸起部分611以形成發(fā)光部分620。附帶地，凸起部分611具有兩層結(jié)構(gòu)，包括凸起部分上層611B和凸起部分下層611A。凸起部分上層611B的上表面的寬度Wu、凸起部分上層611B的高度Hu和凸起部分下層611A的高度Ho可以設(shè)定為從寬范圍的設(shè)定值中選定的各個(gè)值的組合。如前所述，發(fā)光部分620的高度(大小)由凸起部分上層611B的寬度Wu限定?？v橫比{ (Hu+Hd) /Wu}(即從元件制造基板610的凹進(jìn)部分表面到凸起部分611的上表面的高度(Hu+Hd)與凸起部分在該高度處的上表面的寬度Wu的比)可以通過控制在元件制造基板610上執(zhí)行的濕法蝕刻而調(diào)節(jié)或者限定到所期望的縱橫比的范圍。換言之，與有源層623所期望的寬度相關(guān)聯(lián)的凸起部分611的縱橫比(例如，高度與寬度的商)落入了一定的范圍值內(nèi)。因此，凸起部分的縱橫比必須限定到該范圍。然而，在縱橫比設(shè)計(jì)上的自由度是比較高的。因此， 一旦優(yōu)化了縱橫比，就可以抑制電流阻擋層640可能不能形成在有源層623的側(cè)表面上的問題發(fā)生。過去，關(guān)于通過蝕刻元件制造基板610 (蝕刻的控制波動(dòng))形成的凹凸基板的縱橫比，已經(jīng)產(chǎn)生這樣的問題因?yàn)橥蛊鸩糠值膶挾然蛘吒叨仍谠圃旎鍍?nèi)變化，所以電流阻擋層沒有形成在有源層的側(cè)表面上，其中該有源層包括在形
的一定的區(qū)域中。然而，在示例6中，凸起部分611的與有源層623的期望寬度相關(guān)聯(lián)的期望縱橫比可以通過控制在元件制造基板610上執(zhí)行的濕法蝕刻而獲得?？梢燥@著改善元件制造基板的凹凸結(jié)構(gòu)中的面內(nèi)均勻性。此外，
即使在為了獲得高密度集成而減小凸起部分611的形成間隔時(shí)，有源層623所產(chǎn)生的光也不會(huì)被元件制造基板610吸收。另外，凸起部分611的縱橫比可以控制為落入所期望的范圍值內(nèi)。因此，可以抑制在有源層623的側(cè)表面上沒有形成電流阻擋層640的問題發(fā)生。最終，可以實(shí)現(xiàn)高密度集成的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
在示例6中，因?yàn)橐瞥嗽圃旎?10,所以從有源層623產(chǎn)生的光將不會(huì)被元件制造基板610吸收。結(jié)果，可以避免發(fā)光效率下降的問題，并且可以實(shí)現(xiàn)高密度集成的半導(dǎo)體發(fā)光元件。此外，因?yàn)槿コ嗽圃旎?10，所以可以最小化半導(dǎo)體發(fā)光元件中的串聯(lián)電阻值。(示例7 )
示例7是示例6的變形。在示例7中，在形成凸起部分之后，且在形成發(fā)光部分和層疊結(jié)構(gòu)前，在元件制造基板的整個(gè)表面上形成蝕刻停止層。
更具體地講，在示例7的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法中，執(zhí)行相當(dāng)于示例6中的步驟600的步驟。在相當(dāng)于步驟610的步驟，根據(jù)濕法蝕刻方法去除掩模層661。其后，在元件制造基板的整個(gè)表面上形成例如由Alo.3Gao.7As制成的蝕刻停止層691。
其后，在蝕刻停止層691上的凸起部分611上表面上形成發(fā)光部分620，該發(fā)光部分620具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層。同時(shí)，在元件制造基板610主^^面的沒有形成凸起部分611的部分(凹進(jìn)部分表面或者棵露表面)上的蝕刻停止層691上形成層疊結(jié)構(gòu)620',該層疊結(jié)構(gòu)620'具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層621、有源層623和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層。
圖20是示出在完成與示例6中的步驟620相當(dāng)?shù)牟襟E時(shí)觀察到的元件制造基板的示意性局部截面圖。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，凸起部分的側(cè)表面以非生長面的(111)B面構(gòu)造。因此，假設(shè)例如由Alo,3Gao.7As代表的As材料制成的化合物半導(dǎo)體層用作蝕刻停止層，則因?yàn)樵摬牧蠜]有晶體生長在U11)B面上，所以凸起部分的兩個(gè)側(cè)表面部分地沒有覆蓋化合物半導(dǎo)體層。這意味著化合物半導(dǎo)體層沒有起蝕刻停止層的作用(見示出元件制造基^^反的圖24的示意性局部截面圖)。在示例7中，如圖20所示，凸起部分611的側(cè)表面611a和611b不由011)B面構(gòu)造，而分別是凸起部分上層611B和凸起部分下層611A的兩個(gè)穩(wěn)定的蝕刻的表面。各側(cè)表面不是由非生長面構(gòu)造，而是由晶體生長面構(gòu)造。因此，蝕刻停止層691均勻地形成在凸起部分611的側(cè)表面611a和611b上。結(jié)果，凸起部分611的兩個(gè)側(cè)表面被蝕刻停止層691可靠地遮蔽。
才艮據(jù)將蝕刻停止層691的晶體生長轉(zhuǎn)換到第一化合物半導(dǎo)體層621的晶體生長的時(shí)間，遮蔽凸起部分側(cè)表面的蝕刻停止層691的形狀可以變化。在任何情形下，不必說，在圖4A或者圖4B所示的步驟或者圖4A或者圖4B所示的步驟之間的中間步驟，確定遮蔽凸起部分611的側(cè)表面611a和611b的蝕刻停止層691的形狀。在有源層621包含Sb或Bi時(shí)，如果要制成蝕刻停止層的材料中至少包含AlSb或A舊i,則可以提供蝕刻停止層的能力。
本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選示例進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明不限于各示例。描述為示例的半導(dǎo)體發(fā)光元件的構(gòu)造或者結(jié)構(gòu)、制作半導(dǎo)體發(fā)光元件的材料、制造半導(dǎo)體發(fā)光元件的條件以及各種數(shù)值僅作為例子，并且可以適當(dāng)修改。在各示例中，第一導(dǎo)電類型是指n型導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型是指p型導(dǎo)電性。相反，第一導(dǎo)電類型可以是指p型導(dǎo)電性，并且第二導(dǎo)電類型可以是指n型導(dǎo)電性?？梢圆捎瞄W光條結(jié)構(gòu)。在示例6和7中，元件制造基板被去除。或者，可以完整地保留部分元件制造基板，并且元件制造基板的保留部分可以用作接觸層。第 一 電極可以形成在元件制造基板的保留部分上。
根據(jù)本發(fā)明第一或者第二實(shí)施例形成在襯板上的凸起部分，以及根據(jù)本
法、表面發(fā)射(激光)元件及其制造方法、LED及其制造方法、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管及其制造方法、光敏二極管及其制造方法以及太陽能電池及其制造方
分或者分離元件的分離凹槽。更具體地講，當(dāng)在晶片表面的寬范圍上要求關(guān)于寬度、深度或者間隔進(jìn)行蝕刻控制時(shí)，可以有效地應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凸起部分形成方法。上面各種元件的任何一個(gè)形成在根據(jù)本發(fā)明第一或者第二實(shí)施例的形成在襯板上的凸起部分上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同特征的范圍內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素來進(jìn)行各種修改、組合、部分組合及替換。
本申請(qǐng)包含分別于2008年8月21日和2008年9月19日提交至日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2008-212683和JP 2008-240629公開的相關(guān)主題，其全部內(nèi)容引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1、一種在以{100}面作為上表面的襯板上形成平行于該襯板的&lt;110&gt;方向延伸的凸起部分的凸起部分形成方法，該方法包括如下步驟(a)在該襯板上形成平行于&lt;110&gt;方向延伸的掩模層；(b)采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法蝕刻該襯板以形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為θU的等腰梯形；以及(c)在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，進(jìn)一步蝕刻該襯板以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為θD的等腰梯形，其中θD≠θU。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部分形成方法，其中 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截耳又的截面形狀的上底；并且^假設(shè)e,uB表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面的傾斜角，則滿足
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸起部分形成方法，其中在步驟(b)采用的 該蝕刻溶液的溫度高于在步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部分形成方法，其中 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)e,nB表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足Qu幼iiib幼d， 其中9d^Qu。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的凸起部分形成方法，其中在步驟(b)采用的 該蝕刻溶液的溫度低于在步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
6、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，包括如下步驟(A) 在以(100)面作為主表面的元件制造基板的主表面上形成平行于 該元件制造基板的<110>方向延伸的凸起部分；(B) 在該凸起部分的上表面上形成發(fā)光部分，該發(fā)光部分具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型 的第二化合物半導(dǎo)體層，并同時(shí)在該元件制造基板的該主表面的沒有形成該凸起部分的部分上形成層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)具有依次層疊的具有該第一導(dǎo) 電類型的該第一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電類型的該第二化合物半導(dǎo)體層；以及(C)在該層疊結(jié)構(gòu)上形成電流阻擋層，該電流阻擋層至少遮蔽包括在 該發(fā)光部分中的該有源層的側(cè)表面，其中 該步驟A包括如下子步驟(a) 在該元件制造基板的主表面上形成平行于<110>方向延伸的掩模層；(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)釆用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 蝕刻該元件制造基板的主表面以形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在0u的等腰梯形；以及(c) 在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，進(jìn)一步蝕刻該元件制造基板的主表面 以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為eD的等腰梯形，其中e^eu。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)61118表示該凸起部分的為(111) B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足Qd幼iiib幼u(yù), 其中9d^6u。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中在該步驟(b)采用的該蝕刻溶液的溫度高于在該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中假設(shè)Hu 表示該凸起部分上層的厚度，并且Ho表示該凸起部分下層的厚度，則滿足 Hu/ (Hu+Hd) 20.5。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中滿足Hu/ (Hu+HD ) k0,7。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，Ho表示該凸起部分下層的厚度，并且Wu表示該 凸起部分上層的寬度，則滿足(Hu+HD) /W^0.4。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中滿足 (Hu+HD) /Wu^).9。
13、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，該半導(dǎo)體發(fā)光元 件包括發(fā)光部分，該發(fā)光部分由第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為 {100}面的第二化合物半導(dǎo)體層形成，該半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法包括在該 第二化合物半導(dǎo)體層的部分上沿其厚度方向形成平行于<110>方向延伸的凸 起部分的步驟，其中凸起部分形成步驟包括如下子步驟")在該第二化合物半導(dǎo)體層的上表面上形成平行于<110>方向延伸的 掩模層；(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法， 沿厚度方向蝕刻部分該第二化合物半導(dǎo)體層以形成凸起部分上層，使得該凸 起部分上層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表 面的傾斜角為6u的等腰梯形；以及(c) 在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該 凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，沿厚度方向蝕刻部分該第二化合物半 導(dǎo)體層以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為eD的等腰梯形，其中
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)91118表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足6d幼iiib幼u(yù)， 其中9d^u。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中在該步驟 (b)采用的該蝕刻溶液的溫度高于該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中 該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截耳又的截面形狀的上底；并且假設(shè)9mB表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足6u幼lUB幼D， 其中0D^0U。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中在該步驟 (b)采用的該蝕刻溶液的溫度低于該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
18、 一種形成在襯板上的凸起部分，該凸起部分具有作為其上表面的 {100}面，并且平行于該襯板的<110>方向延伸，其中該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層和凸起部分上層；下層在{110}面上截耳又的截面形狀的上底；并且假設(shè)9u表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下層的側(cè)表面的傾斜角，并且61118表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面的 傾斜角，則滿足eo幼mB幼u(yù),其中e-eD。
19、 一種形成在襯板上的凸起部分，該凸起部分具有作為其上表面的 {100}面，并且平行于該襯板的<110>方向延伸，其中該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層和凸起部分上層；該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分 下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下 層的側(cè)表面的傾斜角，并且61118表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面的 傾斜角，則滿足eu幼川B幼D,其中eu^e。。
20、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括U)凸起部分，形成在以{100}面作為其主表面的元件制造基板的主表面上并且平行于該元件制造基板的<110>方向延伸；(b) 發(fā)光部分，形成在該凸起部分的上表面上，并且具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層；(c) 層疊結(jié)構(gòu)和電流阻擋層，該層疊結(jié)構(gòu)形成在該元件制造基板的主表面的沒有形成該凸起部分的部分上，并且具有依次層疊的具有該第一導(dǎo)電類型的該第 一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電類型的該第二化合物半導(dǎo)體層；該電流阻擋層形成在該層疊結(jié)構(gòu)上，并且至少遮蔽包括在該發(fā)光部分中的該有源層的側(cè)表面，其中該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層和凸起部分上層；該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)9u表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下層的側(cè)表面的傾斜角，并且e川B表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面的傾斜角，則滿足eo幼川B幼u(yù),其中e-eo。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，并且Ho表示該凸起部分下層的厚度，則滿足Hu/(Hu+Ho)20.5。
22、 4艮據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中滿足Hu/(Hu+Hd)》0.7。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，Ho表示該凸起部分下層的厚度，并且Wu表示該凸起部分上層的寬度，則滿足(Hu+Hd) /Wu^).4。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中滿足(Hu+Hd)/Wu》0.9。
25、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括由第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層形成的發(fā)光部分，并且具有在該第二化該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層和凸起部分上層；形； ； — '、''、 '、"'形； - — 、 、 、"下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下層的側(cè)表面的傾斜角，并且e,uB表示該凸起部分的為(iii)b面的側(cè)面的傾斜角，則滿足eo幼mB幼u(yù)，其中e-eo。
26、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，包括由第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和上表面為{100}面的第二化合物半導(dǎo)體層形成的發(fā)光部分，并且具有在該第二化該凸起部分具有兩層結(jié)構(gòu)，該兩層結(jié)構(gòu)包括凸起部分下層和凸起部分上層；該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；該凸起部分下層在{110}面上截取的截面形狀為下底比上底長的等腰梯形；下層在{110}面上截取的截面形狀的上底；并且假設(shè)eu表示該凸起部分上層的側(cè)表面的傾斜角，eD表示該凸起部分下層的側(cè)表面的傾斜角，并且eum表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足eu幼川B幼D,其中eu^D。
27、 才艮據(jù)權(quán)利要求25或26所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中當(dāng)電流從該凸起部分經(jīng)由該第二化合物半導(dǎo)體層的保留部分和該有源層流到該第 一化合物半導(dǎo)體層時(shí)，從該有源層發(fā)光。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該凸起部分相當(dāng)于電流^皮限制的區(qū)域；并且當(dāng)電流從形成在凸起部分之間的第三化合物半導(dǎo)體層經(jīng)由該第二化合物半導(dǎo)體層的保留部分和該有源層流到該第一化合物半導(dǎo)體層時(shí)，從該有源層發(fā)光。
29、 一種半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，包括如下步驟(A) 在以(100)面作為主表面的元件制造基板的主表面上形成平行于該元件制造基板的<110>方向延伸的凸起部分；(B) 在該凸起部分的上表面上形成發(fā)光部分，該發(fā)光部分具有依次層疊的具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層、有源層和具有第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層，并且同時(shí)在該元件制造基板的主表面的沒有形成該凸起部分的部分上形成層疊結(jié)構(gòu)，該層疊結(jié)構(gòu)具有依次層疊的具有該第一導(dǎo)電類型的該第一化合物半導(dǎo)體層、該有源層和具有該第二導(dǎo)電性的該第二化合物半導(dǎo)體層；(C) 在該層疊結(jié)構(gòu)上形成電流阻擋層，該電流阻擋層至少遮蔽包括在該發(fā)光部分中的該有源層的側(cè)表面；(D) 在該電流阻擋層的整個(gè)表面上形成接觸層，并且在該接觸層上形成第二電極；(E) 通過其間的該第二電極將該元件制造基板結(jié)合至該支撐基板，并且去除該元件制造基板；以及(F) 形成電連接到該第一化合物半導(dǎo)體層的第一電極，其中該步驟(A)包括如下子步驟(a) 在該元件制造基板的主表面上形成平行于<110>方向延伸的掩模層；(b) 采用該掩模層作為蝕刻掩模，根據(jù)采用蝕刻溶液的濕法蝕刻方法，蝕刻該元件制造基板的主表面以形成凸起部分上層，使得該凸起部分上層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為0u的等腰梯形；以及(c) 在該蝕刻溶液的不同溫度根據(jù)濕法蝕刻方法并采用該掩模層和該凸起部分上層的側(cè)表面作為蝕刻掩模，進(jìn)一步蝕刻該元件制造基板的主表面以形成凸起部分下層，使得該凸起部分下層在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為eD的等腰梯形，其中e^eu。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中該凸起部分上層在{110}面上截取的截面形狀的下底對(duì)應(yīng)于該凸起部分下層在{110}面上截耳又的截面形狀的上底；并且假設(shè)e川B表示該凸起部分的為(lll)B面的側(cè)面的傾斜角，則滿足9d幼iiib幼u(yù)， 其中6d^u。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中在該步驟(b)采用的該蝕刻溶液的溫度高于該步驟(c)采用的該蝕刻溶液的溫度。
32、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，并且Ho表示該凸起部分下層的厚度，則滿足Hu/ (Hu+Hd)》0.5。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中滿足Hu/(Hu+Hd) 20.7。
34、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中假設(shè)Hu表示該凸起部分上層的厚度，Ho表示該凸起部分下層的厚度，并且Wu表示該凸起部分上層的寬度，則滿足(Hu+Hd) AV^0.4。
35、 根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中滿足(Hu+Hd) /\\^0.9。
36、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件制造方法，其中在步驟(A )的隨后步驟，在該元件制造基板的整個(gè)表面上形成蝕刻停止層。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體發(fā)光元件及凸起部分。在以{100}面作為上表面的襯板上形成平行于襯板的<110>方向的凸起部分的凸起部分形成方法包括(a)在襯板上形成平行于<110>方向的掩模層；(b)蝕刻襯板以形成凸起部分上層，其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為θ_U的等腰梯形；以及(c)進(jìn)一步蝕刻襯板以形成凸起部分下層，其在對(duì)應(yīng)于{110}面的截取面上的截面形狀為下底比上底長且側(cè)表面的傾斜角為θ_D(其中θ_D≠θ_U)的等腰梯形。
文檔編號(hào)H01L21/308GK101656210SQ20091016737
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者八島清孝, 岡野展賢, 成井啟修, 木脅義成, 狩野祥男, 鎌田滿 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社