CN1229878C

CN1229878C - 半导体发光元件及其制造方法

Info

Publication number: CN1229878C
Application number: CNB031035361A
Authority: CN
Inventors: 赤池康彦; 鹫冢章一; 衣川佳之
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: US6924513B2; EP1331673A2; JP2003298107A; EP1331673A3; US20040026700A1; JP3715627B2; CN1435898A

Abstract

本发明的半导体发光元件具有：与所述发光元件的发光层大致平行的矩形状第一主面；与所述第一主面的各边平行的矩形状第二主面，隔着所述发光层与所述第一主面相对；配置在所述第一主面和所述第二主面之间，具有凹凸的第一～第四侧面。

Description

半导体发光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及高亮度半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

半导体发光元件(LED)的光输出由表示相对于注入电流的光子变换效率的内部量子效率和表示光子从半导体层通过模压树脂和空气而放出到外部的效率的光取出效率的积决定。其中，为了提高光取出效率，增大LED的光输出，提出了倾斜的侧面的采用、侧面和表面的粗糙化、显微透镜、反射防止膜等多种方法。

提高LED的光取出效率的基本考虑方法可以说明如下。光子的光取出效率由于半导体层和周围介质的折射率的不同而受限制，例如当用环氧树脂密封了半导体层的周围时，设计为对于半导体层表面的垂线，只有以不满27度的角度入射的光子才能取出到外部。因为采用了以27度以上的角度入射的光子被环氧树脂界面反射的光学设计，所以出现在市场上的LED中，一般在晶体内被吸收、消灭，或多次反射后，只有一部分光子取出到外部。因此，用环氧树脂密封半导体层的周围时的光取出效率必然是低效率的。

为了解决该问题，有在侧面设置倾斜侧面，使从发光层放出的光子入射半导体层/周围介质界面的角度减小，或者通过使半导体层的表面粗糙化，实现随机的半导体层/周围介质界面的角度分布，通过光散射的效果，把更多光子取出到外部的方法。

例如关于倾斜侧面，在特开平10-341035号公报和特开2001-68743号公报中，通过把LED芯片加工为梯形，使光取出效率提高。另外，关于侧面或表面的粗糙化，在特开2000-196141号公报、特开平10-200162号公报、特开2000-299494号公报等中，描述了同样的提案。另外，作为应用于实际发光装置中的例子，有使用电子束刻绘装置把GaAlAs LED的表面加工成圆锥状的例子(2001年3月举办的第48届应用物理关连联合研讨会，发言编号31a-ZW-10(讲稿集p997)东北大学的石杜氏)。

另外，如果在半导体层表面形成使从半导体层到周围介质的折射率连续变化，防止光的折射的渐变折射率层，就能提高光取出效率，但是实际上很难在LED表面形成这样的具有连续变化的折射率的层。可是，在LED表面形成发光波长以下的微小的凹凸，即通过使表面粗糙化，能取得与渐变折射率层同样的提高光取出效率的效果。

发明内容

如上所述，期待着通过使LED侧面带有倾斜，使其粗糙化，来提高光取出效率，但是会发生以下的新的问题点。

(1)当使斜着切断侧面的GaP衬底的斜面粗糙化时，由于晶体方位的关系，只能使四面中的两面粗糙化，所以必然比四面都粗糙化时的光取出效率低。这就很难说是充分发挥了本来的发光层所具有的内部量子效率的实力。

(2)是模压树脂应力的不均匀性导致的芯片可靠性下降的问题。即当用环氧等树脂封装在侧面设置了倾斜的梯形LED芯片时，如果表面电极比背面电极的面积大，从树脂向LED芯片作用了向上的力。相反，当表面电极比背面电极小时，作用了向下的力。这样作用于芯片的不均匀的力成为形变和破裂的原因，显著损害了LED的长期可靠性。另外，对LED芯片的过度的应力成为芯片剥离、芯片断开的原因。这样的树脂应力的问题在以往的长方体形的LED芯片中，因为作用于相对的侧面的力彼此抵消，所以取得了平衡；而在梯形的LED芯片中，因为无法保证芯片形状的对称性，所以很难从根本上解决。

本发明的半导体发光元件具有实现高亮度的形状，并包括与所述发光元件的发光层平行的、矩形状的第一主面；以及与所述第一主面的各边平行的、矩形状的第二主面，该第二主面隔着所述发光层与所述第一主面相对；其特征在于包括：分别包含所述第一主面的相对的一组边、并互相相对的第一和第二侧面；以及分别包含所述第一主面的相对的另一组边、并互相相对的第三和第四侧面，所述第一和第二侧面为梯形，而所述第三和第四侧面为把所述第一和第二侧面倒过来的倒梯形。

本发明提供的另一种发光元件，该发光元件具有实现高亮度的形状，并包括与所述发光元件的发光层平行的、矩形状的第一主面；和与所述第一主面的各边平行的、矩形状的第二主面，所述第二主面隔着所述发光层与所述第一主面相对；其特征在于包括：从所述第一主面的相对的一组边向所述第二主面的对应的一组边延伸的第一和第二侧面，其配置为在一个方向受到应力；以及从所述第一主面的相对的另一组边向所述第二主面的对应的另一组边延伸的第三和第四侧面，其配置为在与上述一个方向相反的方向受到应力。

本发明还提供了一种具有实现高亮度的形状的发光元件的制造方法，其特征在于包括下列步骤：在具有发光区域的半导体衬底的第一主面上，使用V字型刀在一个方向形成第一切口；在所述半导体衬底的与所述第一主面相对的第二主面上，使用V字型刀在与所述一个方向正交的另一方向上形成第二切口；从所述第一和所述第二切口分离芯片；以及对所述第一和所述第二切口的切面进行湿蚀刻形成凹凸。

附图说明

下面简要说明附图。

图1是表示本发明的实施例1的半导体发光元件(LED芯片)的构造的立体图。

图2A～2C是表示图1所示的LED芯片的侧视图和俯视图。

图3A～3D是表示本发明的实施例1的LED芯片的制造方法的步骤图。

图4A～4C是表示本发明的实施例1的LED芯片的制造时的晶片的状态的图。

图5A～5F是表示本发明的实施例1的LED芯片的粗糙加工方法的图。

图6是长方体型LED芯片的外观图。

图7是金字塔型LED芯片的外观图。

图8是表示本发明的实施例1的变形金字塔型LED芯片的亮度的测定结果的曲线图。

图9是表示本发明的实施例1的变形金字塔型LED芯片的可靠性的测定结果的曲线图。

图10A～10J是表示本发明的实施例1的变形例的LED芯片的制造方法的步骤图。

图11是表示本发明的实施例2的半导体发光元件(LED芯片)的构造的立体图。

图12A～12D是表示本发明的实施例2的LED芯片的制造方法的步骤图。

图13是表示凹凸的有无的LED的亮度的测定结果的曲线图。

图14是表示LED的凹凸周期与亮度的关系的曲线图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述本发明的各种实施侧。须指出的是，在附图中，对相同或相似的部分采用了相同或相似的参照编号，并且省略或简化了对相同或近似的部分和元件的描述。

实施例1

图1是表示本发明的实施例1的半导体发光元件(LED芯片)的构造的立体图，图2A、2B是图1所示的LED芯片的侧视图，图2C是它的俯视图。

该LED芯片形成由例如对支撑衬底41采用GaP、对发光层42采用InGaAlP的LED晶片(例如厚度：150μm)制作的六面体的基本形状。正交形成了上表面(第一主面)15即长方形(例如长边：300μm，短边：160μm)和底面(第二主面)10即长方形(例如长边：300μm，短边：126μm)，在第一～第四侧面11、12、13、14中，相对的第一和第二侧面11、12以相同的形状、相同尺寸的梯形形成，剩下的相对的第三和第四侧面13、14以把第一和第二侧面11、12的梯形翻转180度的反梯形形成。

具体而言，长方形即上表面15的两条短边成为梯形即第一和第二侧面11、12的上边，第一和第二侧面11、12的底边成为长方形即底面10的长边。另外，长方形即上表面15的两条长边成为梯形即第三和第四侧面13、14的底边，第三和第四侧面13、14的上边成为长方形即底面10的短边。据此，如图2A所示，成为该LED芯片的侧面11、12对于芯片上表面15的垂线M所成角度α具有约正30度的倾斜，并且如图2B所示，第三和第四侧面13、14对于芯片上表面15的垂线M所成角度β具有约负30度的倾斜的构造。即构成芯片的侧面的第一～第四侧面11～14由对于上表面15具有相同的倾斜角α的相对的第一和第二侧面11、12(或第三和第四侧面13、14)、和具有与第一和第二侧面11、12相同大小的负的倾斜角β的相对的第三和第四侧面13、14(或第一和第二侧面11、12)构成。

而且，成为各面10～15的晶体方位为底面10为(-100)，第一侧面11为(-1-1-1)P面，第二侧面12为(-111)P面，第三侧面13为(11-1)P面，第四侧面14为(1-11)P面，并且上表面15为(100)的发光层(InGaAlP)，所有的侧面11～14由[111]P面或具有与它相近的晶体方位的晶体面构成，据此，各侧面11～14以凹凸(粗糙)的间隔为例如1μm左右实现了粗糙化(粗糙加工)。在实施例1中，凹凸的间隔约为1μm左右，但是如果在约0.5～5μm的范围内，就能取得同样的效果。

在这样的构造的实施例1的LED芯片中，因为以往最多只能加工两个侧面的侧面的粗糙化能对所有的四个侧面进行，所以能大幅度提高光取出效率。因为采用了左右、上下对称的形状，所以树脂模压的应力均等地作用于芯片上，结果能提高可靠性。

下面，参照图3A～3D和图4A～图4C说明上述形状(以下称作变形金字塔型)的LED芯片的制造方法。

(a)如图3A所示，在例如对支撑衬底41采用GaP、对其上部的发光层42采用InGaAlP的厚度150μm的LED晶片(半导体衬底，参照图4A)40的上表面，形成保护层43。因为与支撑衬底41的种类无关，基本的工艺都是共通的，所以如果衬底对于发光波长几乎透明，则发光层42当然可以适应InGaN、GaAs、GaAlAs、GaAsP等各种LED。

(b)如图3A所示，把该LED晶片40固定于切片30上，对于LED晶片40，使用顶端角60度的截面为V字型的刀20，在一个方向切割，形成第一切口51(参照图4B)。在切割时，第一切口51的深度设定为不使LED晶片40完全分离。即以300μm的间隔，从晶片表面例如切入到120μm的深度。因为刀的顶端角为60度，所以芯片侧壁的倾斜为30度。

(c)接着，把LED晶片40从切片30剥离，如图3B所示，使表面背面翻转，再次固定在切片31上。这时，因为在最初的切割中，设定了不会发生完全切割或晶片断裂的第一切口51的深度，所以能容易地进行从切片的分离和重贴。把LED晶片40固定在切片31上后，在与表面一侧的第一切口(切割线)51正交的方向切割背面，形成第二切口52(参照图4C)。

如上所述，刀的顶端角为60度，相当于芯片的高度的衬底厚度为150μm，以300μm的间隔，从晶片表面切入到120μm的深度后，使表面背面翻转，在背面以300μm的间隔进行完全切割。用这样的切片条件，形成表面为长边300μm，短边160μm，背面为长边300μm，短边126μm的长方形。这样，通过设定衬底的厚度、刀的顶端角、切割的间隔、切削残余厚度，就能实现各种大小、形状的变形金字塔型芯片。

须指出的是，如果在切割后，能可靠地使用断裂等方法分离芯片，则背面的切割可以是完全切割、半完全切割的任意一种。

(d)如上所述进行了切割后，如果进行断裂，则如图3C所示，产生裂纹53，分离为各LED芯片48，这时，通过把切片31拉长，如图3D所示，就在切片31上隔着保护层43，得到了由所有的侧面为{111}P面或具有与此相近的晶体方位的晶体面构成的变形金字塔型LED芯片48。

下面，使用图5A～5F，说明对如上所述而得到的变形金字塔型LED芯片的表面进行粗糙化加工的方法。如果把LED芯片48的侧面以发光波长程度的周期进行粗糙化(粗糙化加工)，就可以认为粗糙化加工层是半导体的凹凸，并且是具有真空平均有效折射率相同的混合层。因此，能实现具有准连续折射率的反射防止膜，能期待亮度的大幅度提高。在本发明的实施例1中，与使用了电子束刻绘装置(EB)和反应性离子蚀刻(RIE)等装置的工艺相比，能进行基于能以低成本实现粗糙化的湿蚀刻的粗糙化加工。

(a)首先，如图3D所示，在切片31上接合了各个变形金字塔型LED芯片48的状态下，如图5A所示，隔着LED芯片48，在与切片31相对的一侧再粘贴耐酸性薄片32。

(b)然后，如图5B所示，使表面背面翻转，剥离了切片31后，把耐酸性薄片32上的各LED芯片48群如图5C所示，浸渍在盐酸和过氧化氢水的混合液60中，除去切割的侧面的破碎层，使该表面光滑。

(c)然后，进行水洗，如图5D所示，浸渍在盐酸61中，如果用盐酸蚀刻LED芯片48的四个侧面(盐酸蚀刻的条件为60℃，10分钟)，在四个侧面形成凹凸45。如果用SEM监视器观察形成了该凹凸45的侧面，则该侧面的凹凸的周期大约为0.1～1μm，与可见光的波长同等，或是充分短的周期。

(d)对粗糙化加工后的LED芯片48群进行了水洗后，如图5E所示，浸渍在显影液62中，除去保护层43，进行水洗和干燥，则如图5F所示，得到了对所有的侧面都进行了粗糙化加工的图1的变形金字塔型LED芯片48。

须指出的是，在所述粗糙化加工中，因为发光层42是InGaAlP，所以为了保护发光层42免受盐酸蚀刻，在实施例1中，表示了在切割前预先用保护层43保护发光层42的情形，但是，如果发光层42是充分耐蚀刻的材料，就没必要设置保护层43来保护发光层42。

为了对支撑衬底41使用了GaP的InGaAlP的LED进行粗糙化加工，有必要考虑GaP特有的各向异性蚀刻。通常使用的GaP衬底的表面是(100)面或使(100)面倾斜一些的晶体面。

当用盐酸使GaP上产生凹凸时，粗糙化加工最进展的面是{111}P面，在(100)面和(110)面或与它们等价的面上，无法产生凹凸。因此，在使用图6所示的第一以及第二侧面71、72为(011)以及(0-1-1)，并且第三和第四侧面73、74为(01-1)和(0-11)，上表面以及下表面75以及70为(100)以及(-100)的长方体的GaP衬底的LED的侧面，无法形成凹凸。

可是，如果斜着切割侧面，出现(111)面，就能在该侧面上形成凹凸。例如，为了使衬底的表面为(100)面，(111)面为侧面，因为主轴[100]和主轴[111]所成角度为54.7度，所以用对于晶片表面为90度减去54.7度后得到的35.3度的2倍，即顶端角71.4度的刀进行切割。

实际上，如图7所示，当是使用顶端角70度的刀，在与(01-1)方向平行和垂直的方向切割(100)为表面的GaP晶片，并且用盐酸蚀刻了它的侧面的金字塔型时，在有四面的侧面中的P原子出现在最表面的(11-1)面和(1-11)面的第一和第二侧面81、82上，形成了凹凸，但是在Ga原子出现在最表面的(111)面和(1-1-1)面的第三和第四侧面83、84上未形成凹凸。

把该金字塔型芯片组装成LED灯，测定了它的亮度，亮度提高到长方体的芯片的1.5倍。即通过在具有四面的侧面中的两面上形成凹凸，就能使亮度提高50％。因此，如果能使四面上都形成凹凸，就能期待长方体芯片的两倍的亮度。

在晶体面中，形成了凹凸的面是{111}P面，该面有(-1-1-1)、(11-1)、(1-11)、(-111)等四面。在实施例1中，如上所述，说明了以这四面为侧面的芯片的形状和实现该形状的制造方法。

图8表示了测定实施例1的变形金字塔型LED芯片的亮度的结果。

在图8中，作为比较，例如把同一晶片分成三份，一部分是以往的长方体型，一部分是金字塔型，剩下的是变形金字塔型，试制LED芯片，确认了基于芯片形状的光取出效率的提高效果。

使20mA的电流流入芯片，用积分球测定从LED芯片发出的光量，用划片制作长方体型的LED芯片，金字塔型和变形金字塔型的LED芯片在分割后，用盐酸蚀刻形成了凹凸。芯片的厚度为150μm，刀的顶端角度使用了70度。在该条件下，金字塔型的侧面为{111}P面的有两面，变形金字塔型的侧面为{111}P的面有四面。在各条件下测定的样品数为10个。

从图8可知，与以往的长方体型的LED芯片相比，金字塔型的LED芯片是约1.5倍的亮度，变形金字塔型LED芯片是约1.9倍的亮度。因此，具有四面的侧面中，在两面上形成了凹凸的效果是亮度提高50％，在剩下的两面上形成了凹凸的效果是亮度提高40％。

这样，所述实施例1的变形金字塔型的LED芯片在以往类型的LED芯片中追加切割和湿蚀刻等低成本的工艺，就能实现近2倍的高亮度。

图9表示了测定所述实施例1的变形金字塔型的LED芯片的可靠性的结果。

在图9中，表示了用树脂模压的长方体型、金字塔型、变形金字塔型等三种LED芯片，进行了-40度、50mA的加速通电试验的结果。

在以往的长方体型的LED芯片中，在1万小时，残存率为95％，在金字塔型中，残存率为55％，在变形金字塔型中，残存率为92％，金字塔型LED芯片的残存率显著小。其原因如下所述。

在低温，LED芯片从模压的树脂受到压缩应力。长方体型的LED芯片的侧面从树脂接受均匀的应力，但是在金字塔型中，在斜面，在垂直方向作用了应力，结果，在把LED芯片抬起的方向产生了应力。由于这不平衡的应力和通电的能量，在变形金字塔型的LED芯片中，贯穿错位延伸到活性层，发光效率减小。

另外，虽然变形金字塔型的LED芯片与金字塔型同样使侧面倾斜，但是倾斜方向不同的两面彼此抵消了应力，不会发生金字塔型那样的不平衡应力。即当是保持了形状的线对称性的长方体型的LED芯片和变形金字塔型LED芯片时，作为全体，彼此抵消了作用于LED芯片的应力，所以应力导致的错位发生少，对于长期可靠性是有利的。相反，金字塔型LED芯片破坏了线对称性，应力集中于LED芯片的一部分，所以发生很多错位。该错位导致的亮度下降成为损害长期可靠性的原因。因此，可知实施例1的变形金字塔型的构造从可靠性而言是非常有利的构造。这样，通过组合切割和湿蚀刻，以低成本的方法制造实施例1的变形金字塔型的LED芯片，确保了LED芯片的可靠性，实现了高亮度化。

实施例1的变形例

关于图1所示的构造的变形金字塔型的LED芯片的制造方法，在所述实施例1中，预先制作由所有的侧面11～14为{111}P面或具有与它接近的晶体方位的晶体面构成的变形金字塔型LED芯片，然后实施粗糙化加工。在本发明的实施例1的变形例中，不同之处在于在变形金字塔型LED芯片的制作途中实施粗糙化加工，其他与实施例1同样，所以省略了重复的说明。

下面，参照图10A～图10J说明实施例2的变形金字塔型LED芯片的制造方法。

(a)首先，如图10A所示，对于固定在耐酸性薄片32上的LED晶片40，使用顶端角60度的截面为V字型的刀20，在一个方向切割，形成第一切口(参照图4B)。

(b)然后，如图10B所示，浸渍在盐酸和过氧化氢水的混合液60中，除去切割的侧面的破碎层，使该表面光滑。然后，进行水洗，如图10C所示，如果浸渍在盐酸61中，进行盐酸蚀刻(盐酸蚀刻的条件为60℃，10分钟)，就在第一切口51面形成凹凸45。

(c)然后，洗净并且干燥，如图10D所示，使进行了两个侧面的粗糙化加工后的LED晶片40表面背面翻转，在与表面一侧的第一切口51正交的方向切割背面，形成第二切口52(参照图4C)。

(d)如图10E所示，浸渍在盐酸和过氧化氢水的混合液60中，除去切割的侧面的破碎层，使该表面光滑。然后，进行水洗，如图10F所示，浸渍在盐酸61中，进行盐酸蚀刻(盐酸蚀刻的条件为60℃，10分钟)，进行第二切口52面的粗糙化加工。

(e)然后，洗净并且干燥，如果进行断裂，则如图10G所示，产生裂纹53，分离为各变形金字塔型LED芯片48，这时，通过把切片32拉长，如图10H所示，在隔着变形金字塔型LED芯片48，与切片32相对一侧粘贴耐酸性薄片33。

(f)然后，使表面背面翻转，剥离切片32，如图10J所示，浸渍在显影液62中，除去保护层43，如果进行水洗和干燥，如图10J所示，就得到了对所有的侧面都进行了粗糙化加工的图1所示的变形金字塔型LED芯片48。

这样，根据实施例2的LED的制造方法，就能通过切割和湿蚀刻的组合，用低成本的方法制作可靠性高、实现了高亮度化的变形金字塔型LED芯片。

实施例2

如图11所示，本发明的实施例2的LED芯片148在GaP的支撑衬底上配置了具有发光层的外延晶片。支撑衬底具有p型GaP衬底108、设置在p型GaP衬底108上的高浓度的p型GaP层107。外延晶片具有层叠了高浓度的n型电流扩散层102、n型包层103、活性层104、p型包层105以及粘结层106的结构。发光层是n型包层103和p型包层105夹着的活性层104。在支撑衬底的p型GaP层107上直接配置了晶片的粘结层106。

在本发明的实施例2的LED的制造方法中，使用了不仅在实施例1中描述的{111}P面，还能在其他的面上也形成凹凸的蚀刻剂。作为对GaP的蚀刻剂，除了盐酸(HCl)，还使用了例如硫酸-过氧化氢水-水(H₂SO₄-H₂O₂-H₂O)、盐酸-过氧化氢水-硫酸(HCl-H₂O₂-H₂SO₄)、氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)等。可是，能形成凹凸的是HCl和HF。HCl只对于(111)P面形成凹凸，但是HF对于(111)P面、(111)Ga面以及(110)面能形成凹凸。用任意的蚀刻剂都能在(100)面上形成凹凸。在实施例2中，根据图10A～10D所示的剖视工序图，说明使用HF，在LED的侧面形成凹凸的方法。

(a)首先，如图12A所示，制作在面方位(100)的n型GaAs衬底101上依次生长了n型电流扩散层102、n型包层103、活性层104、p型包层105以及粘结层106的外延晶片。另外，如图12B所示，准备在面方位(100)的p型GaP衬底108上生长了1×10¹⁸cm^-3左右的高浓度p型GaP层107的支撑衬底。

(b)通过直接粘贴法，在支撑衬底的p型GaP层107的表面上接合外延晶片的粘结层106的表面。然后，通过研磨或蚀刻等，除去外延晶片的n型GaAs衬底101，使n型电流扩散层102的表面露出。然后，如图12C所示，在p型GaP衬底108的表面和n型电流扩散层102的表面，分别通过真空蒸镀法等淀积金属，形成电极109和110。

(c)接着，用划片或切割等方法来分离LED芯片148。在实施例2的LED中，在沿着(110)面劈开的方向垂直分离，成为长方体构造。例如当用划片法分离时，把p型GaP衬底108一侧安装到划片用薄片上，进行划片。然后，从划片薄片把n型电流扩散层一侧粘贴转移到粘结薄片上，拉伸粘结薄片，分离LED芯片148。在该状态下，浸渍在HF中，如图12D所示，在LED芯片148侧面形成凹凸111.HF的浓度例如为49％，蚀刻时间为20分钟，但是当然能适当选择蚀刻条件。通过HF浸渍，在LED芯片148的侧面全体，以1～5μm的周期形成了凹凸111。在基于HF的凹凸111形成后，在流水中洗净15分钟，干燥后，把LED芯片148组装成灯。

如图13所示，使用通过HF浸渍而在侧面全体形成了凹凸111的LED芯片148的灯与无凹凸的LED芯片的灯相比，亮度约提高了47％。

在本发明的实施例2的LED中，对于接合的p型GaP衬底108，使用了表面的面方位为(100)面、或从(100)面倾斜0.5～20度，最好为5～15度的晶片。在形成了LED电极109的p型GaP衬底108的背面最好无凹凸。在基于HF浸渍的粗糙化加工中，对于(100)面以及从(100)面倾斜20度以内的晶体面不形成凹凸。

当为长方体型的LED时，在把(100)面配置为侧面的构造中，在四个侧面中虽然有两个不形成凹凸的(100)面，但是剩下的两面是能形成凹凸的(110)面。因此，在形成了凹凸的(110)面的两个侧面中，光取出效率增大，变明亮，而(100)面的两个侧面变暗。损害了LED的重要特性之一的配光特性。因此，在利用基于HF浸渍的凹凸的LED中，在侧面上不要出现(100)面。在本发明的实施例2中，(100)面为对配光特性无影响的电极面。这样，如果把(100)面作为电极面，则长方体构造的LED的侧面都是(100)面以外的例如(110)面，所以能实现配光特性良好的高亮度的LED灯。

基于HF浸渍的凹凸的间隔(直径)很大程度上依存于蚀刻时间和面方位。特别是，有蚀刻时间越长，凹凸的间隔就越大的倾向。如图12所示，长方体形状的LED的亮度提高效果在凹凸的间隔约0.5～5μm的范围中，与没有凹凸的LED相比，约为1.5倍。

根据本发明的实施例2的LED的制造方法，能实现长方体形状、配光特性好、可靠性高的高亮度的LED。

其他实施例

在本发明的实施例1和实施例2的LED中，使用GaP衬底形成了变形金字塔型的形状，但是不仅是使用GaP衬底的LED晶片，当然也能应用于使用对于发光波长几乎透明的各种LED，例如使用了蓝宝石衬底和GaAs衬底、InP衬底的LED。另外，本发明的实施例1和2的构造通过切削残余厚度、侧壁的角度、衬底的厚度、切割的间隔等的组合，就能加工各种形状，是通用性非常大的构造，以该构造为基础，考虑了各种变形。另外，根据衬底的种类和面方位，作为制造本发明的实施例1～2的形状的手段，不仅切割，当然也能应用线状锯、研磨、劈开等技术。另外，根据本发明的主旨，不仅是(100)衬底，当然也能应用于从(100)偏离任意角度的衬底。

对于本行业中的专门人士，在学习了本发明后，在不偏离发明的范围的前提下，能进行各种变形。

Claims

1.一种发光元件，该发光元件具有实现高亮度的形状，并包括与所述发光元件的发光层平行的、矩形状的第一主面；以及与所述第一主面的各边平行的、矩形状的第二主面，该第二主面隔着所述发光层与所述第一主面相对；

其特征在于包括：

分别包含所述第一主面的相对的一组边、并互相相对的第一和第二侧面；以及

分别包含所述第一主面的相对的另一组边、并互相相对的第三和第四侧面，

所述第一和第二侧面为梯形，而所述第三和第四侧面为把所述第一和第二侧面倒过来的倒梯形。

2.根据权利要求1所述的发光元件，其中：所述第一和第二侧面与所述第一主面所成角度以及所述第三和第四侧面与所述第二主面所成角度为20～40度。

3.根据权利要求1所述的发光元件，其中：所述第一和第二主面的面方位为从[100]面偏离20度的范围。

4.根据权利要求1所述的发光元件，其中：所述第一～第四侧面中的至少一个面具有凹凸。

5.根据权利要求1所述的发光元件，其中：所述第一～第四侧面都具有凹凸。

6.根据权利要求4所述的发光元件，其中：所述凹凸的间隔为0.5～5μm。

7.一种发光元件，该发光元件具有实现高亮度的形状，并包括与所述发光元件的发光层平行的、矩形状的第一主面；和与所述第一主面的各边平行的、矩形状的第二主面，所述第二主面隔着所述发光层与所述第一主面相对；

其特征在于包括：

从所述第一主面的相对的一组边向所述第二主面的对应的一组边延伸的第一和第二侧面，其配置为在一个方向受到应力；以及

从所述第一主面的相对的另一组边向所述第二主面的对应的另一组边延伸的第三和第四侧面，其配置为在与上述一个方向相反的方向受到应力。

8.根据权利要求7所述的发光元件，其中：所述第一～第四侧面中的至少一个面具有凹凸。

9.根据权利要求7所述的发光元件，其中：所述第一～第四侧面都具有凹凸。

10.根据权利要求8所述的发光元件，其中：所述凹凸的间隔为0.5～5μm。

11.一种具有实现高亮度的形状的发光元件的制造方法，其特征在于包括下列步骤：

在具有发光区域的半导体衬底的第一主面上，使用V字型刀在一个方向形成第一切口；

在所述半导体衬底的与所述第一主面相对的第二主面上，使用V字型刀在与所述一个方向正交的另一方向上形成第二切口；

从所述第一和所述第二切口分离芯片；以及

对所述第一和所述第二切口的切面进行湿蚀刻形成凹凸。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其中：形成所述凹凸的湿蚀刻是在形成所述第一切口后和形成了所述第二切口后实施。

13.根据权利要求11所述的制造方法，其中：所述凹凸的间隔为0.5～5μm。

14.根据权利要求11所述的制造方法，其中：所述湿蚀刻用盐酸进行。