BR112013014356B1

BR112013014356B1 - aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto

Info

Publication number: BR112013014356B1
Application number: BR112013014356-8A
Authority: BR
Inventors: Yasuhiro Miki; Masahiko Onishi; Hirofumi NISHIYAMA; Shusaku BANDO
Original assignee: Nichia Corporation
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2021-01-12
Also published as: EP2650933A1; TWI569468B; TW201232823A; JPWO2012077407A1; CN103238223A; JP5780242B2; US9000469B2; EP2650933B1; US20130256732A1; CN103238223B; EP2650933A4; WO2012077407A1; BR112013014356A2

Abstract

APARELHO DE EMISSÃO DE LUZ SEMICONDUTOR DO GRUPO NITRETO A invenção se refere a um eletrodo apresentado e que tem refletividade melhorada destinada à melhoria da eficácia na emissão de luz. O apareho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto inclui uma camada semicondutora do grupo nitreto e uma estrutura de eletrodo. A estrutura de eletrodo é disposta sobre ou acima da camada semicondutora e inclui uma pluralidade de camadas de metal depositadas. A pluralidade das camadas de metal depositadas da estrutura do eletrodo inclui a primeira e segunda camada de metal. A primeira camada de metal é disposta no lado da camada semicondutora. A segunda camada de metal é disposta sobre ou acima da primeira camada de metal. A primeira camada de metalcontém Cr e o primeiro material de metal. O primeiro material de metal tem refletividade superior a do Cr no pico d comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz. De acordo com esta construção, a primeira camada de metal pode ter refletividade superior, em comparação à primeira camada de metal que é formada somente por C, podendo, porém, manter contato direto com a camada semicondutora.

Description

APARELHO DE EMISSÃO DE LUZ SEMICONDUTOR DO GRUPO NITRETO

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um aparelho de emissão de luz que inclui semicondutores do grupo nitreto (isto é, fórmula geral InxAlyGa1-x-yN (0 ≤ x, 0 ≤ y, x + y ≤ 1) e, em particular, a uma estrutura de eletrodo do aparelho de emissão de luz.

Descrição da técnica relacionada

[002] Os aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto são geralmente utilizados em aparelhos de emissão de luz, como o diodo emissor de luz (LED) e os fotoreceptores de diodo a laser (LD), como célula solar e sensor ótico, aparelhos eletrônicos, como transistor e dispositivo de energia e similares. Em particular, os diodos emissores de luz dos aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto que incluem materiais do grupo nitreto (referidos abaixo apenas como “GaN”) são amplamente utilizados em várias fontes de luz destinadas à iluminação de fundo, luminárias, semáforos, telas grandes e similares.

[003] Geralmente, os aparelhos semicondutores do grupo nitreto têm uma estrutura que inclui camadas semicondutoras do grupo nitreto do tipo n e tipo p e eletrodos do lado n e lado p. A camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n é depositada em ou sobre um substrato. A camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p é depositada sobre ou acima da camada do tipo n. Os eletrodos do lado n e lado p se conectam eletricamente à camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n e tipo p, respectivamente. Quando os dois eletrodos se formam no lado da superfície superior, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p, que se forma no lado superior, é parcialmente removida para que a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n fique parcialmente exposta. O eletrodo do lado n se forma na parte exposta da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n, enquanto que o eletrodo do lado p se forma na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p. Neste caso, para que o aparelho semicondutor do grupo nitreto possa ser utilizado como um aparelho de emissão de luz ou fotoreceptor que inclui superfície de emissão de luz ou superfície de recepção de luz, é conhecida uma estrutura que inclui um eletrodo transparente e um eletrodo adesivo. O eletrodo transparente se forma substancialmente em toda a superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p como a superfície superior da camada semicondutora do grupo nitreto. O eletro adesivo é formado em metal, como Au, no eletrodo transparente e pode se conectar com um terminal externo por um fio de condução elétrica. No aparelho semicondutor do grupo nitreto, o eletrodo transparente e o eletrodo adesivo atuam como o eletrodo do lado p.

[004] O eletrodo transparente ou o eletrodo do lado p abastece uma corrente pelo eletrodo adesivo até substancialmente toda a superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p e transfere luz, para que esta possa ser emitida no caso do aparelho de emissão de luz, ou que a luz possa incidir na superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p no caso do fotoreceptor. O eletrodo transparente pode geralmente ser formado dos óxidos de condução elétrica, como óxido de índio e estanho (ITO), óxido de zinco (ZnO), óxido de índio (In2O3) e óxido de estanho (SnO2). Ao contrário da referida situação, visto poder ser pequena a área de conexão do eletrodo do lado n na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n, o eletrodo do lado n não necessita emitir luz. Por esta razão, o eletrodo do lado n pode ser formado diretamente como um eletrodo adesivo em uma parte da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n.

[005] O eletrodo adesivo utilizado como o eletrodo do lado n tem geralmente uma estrutura bicamada ou estrutura tricamada. A estrutura bicamada se compõe de uma camada de contato ôhmica e uma camada adesiva. A camada de contato ôhmica é formada por Al, W, Cr, Ti ou similar visando o bom contato ôhmico com o semicondutor do grupo nitreto do tipo n. A camada adesiva é formada de Au, para que o eletrodo adesivo fique em contato direto com o fio. A estrutura tricamada se compõe das duas camadas supracitadas e da camada impermeável que se forma no Pt ou similar e disposta entre as duas camadas. Por outro lado, visto que o eletrodo adesivo no lado p se forma no eletrodo transparente, o eletrodo adesivo no lado p inclui geralmente uma camada inferior e uma camada adesiva. A camada inferior se deposita no eletrodo transparente e é formada por Rh, Pt ou similar, para que o eletrodo adesivo no lado p fique em contato direto com o óxido, como ITO, e tenha um bom contato ôhmico com o semicondutor do grupo nitreto do tipo p pelo óxido. A camada adesiva se deposita sobre ou acima da camada inferior e é formada por Au ou similar. Isto é, é necessário que os eletrodos adesivos do lado n e lado p se formem em estruturas diferentes. Caso a estrutura do eletrodo adesivo que é apresentada possa se conectar ao semicondutor do grupo nitreto do tipo n e ao eletrodo transparente no semicondutor do grupo nitreto do tipo p, os eletrodos adesivos no lado n e lado p podem ter a mesma estrutura, o que, por sua vez, pode simplificar toda a estrutura do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, reduzindo o custo de fabricação. Neste sentido, vem se desenvolvendo a estrutura dos eletrodos adesivos nos eletrodos adesivos do lado n e lado p.

Referências

[006] Patente japonesa publicada sob o n.° JP 2003-224298 A e Patente japonesa publicada sob o n.° JP 2008-258615 A.

[007] O eletrodo adesivo deve ficar em contato direto com o óxido de condução elétrica e apresentar refletividade elevada. A estrutura deste tipo de eletrodo no aparelho de emissão de luz semicondutor é desenvolvida e apresentada, por exemplo, nos documentos JP 2003-224298 A e JP 2008- 258615 A. O JP 2003-224298 A apresenta um eletrodo de Cr/Au. De acordo com ele, em particular, Cr pode apresentar um bom contato ôhmico e direto com a camada semicondutora do tipo n.

[008] Entretanto, visto que a refletividade do Cr é baixa, a luz da camada semicondutora é absorvida pelo eletrodo. Naturalmente, a emissão da luz tende a diminuir no caso do aparelho de emissão de luz semicondutor.

[009] O JP 2008-258615 A indica apenas que as ligas podem ser utilizadas de forma seletiva, porém ele não apresenta ligas específicas nas modalidades. Além disso, quando uma liga se forma simplesmente nos eletrodos, ela tende a apresentar baixa resistência adesiva. Por esta razão, torna-se difícil o uso integral da liga nos eletrodos.

[0010] A presente invenção, pelas razões acima, visa solucionar o referido problema. Ela tem como objetivo principal apresentar um aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto que inclui um eletrodo adesivo com refletividade melhorada que apresenta um excelente efeito na emissão de luz.

Sumário da Invenção

[0011] Para que o objetivo da invenção seja atingido, o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com um aspecto da presente invenção, inclui uma camada semicondutora do grupo nitreto e uma estrutura de eletrodo. A estrutura do eletrodo é disposta sobre ou acima da camada semicondutora e inclui uma pluralidade de camadas de metal depositadas. A pluralidade das camadas de metal depositadas da estrutura do eletrodo inclui a primeira e segunda camada de metal. A primeira camada de metal é disposta no lado da camada semicondutora. A segunda camada de metal é disposta sobre ou acima da primeira camada de metal. A primeira camada de metal contém Cr e o primeiro material de metal. O primeiro material de metal tem refletividade superior a do Cr no pico do comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz. A segunda camada de metal contém, pelo menos, Pt ou Rh. De acordo com esta construção, a primeira camada de metal pode ter refletividade superior, em comparação a quando a primeira camada de metal é formada apenas por Cr podendo, porém, manter contato direto com a camada semicondutora.

[0012] Além disso, o conteúdo do primeiro material de metal na primeira camada de metal pode estar dentro da escala superior a 70% em peso. De acordo com a construção, pode-se afirmar que a primeira camada de metal tem refletividade superior.

[0013] Outrossim, a primeira camada de metal pode ser Rh. De acordo com a construção, a primeira camada de metal tem refletividade superior e, além disso, a estrutura do eletrodo pode ficar em contato direto com a camada semicondutora, bem como quando a primeira camada de metal é formada apenas por Cr.

[0014] Além disso, a segunda camada de metal pode conter o segundo material de metal que tem refletividade superior a do Pt no pico do comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz do grupo nitreto. De acordo com a construção, a segunda camada de metal pode ter refletividade superior, em comparação a quando a segunda camada de metal é formada apenas por Pt.

[0015] Ademais, o segundo material de metal pode ser Rh. De acordo com a construção, a refletividade da segunda camada de metal pode ser melhorada.

[0016] Além do mais, o primeiro e segundo material de metal pode ser do mesmo material de metal.

[0017] Além disso, a espessura da primeira camada de metal pode estar dentro da escala inferior a 5 nm.

[0018] Ademais, o primeiro material de metal pode ser, pelo menos, parcialmente ligado ao Cr na primeira camada de metal. De acordo com a construção, o ligante da primeira camada de metal pode conferir refletividade elevada e boa resistência adesiva.

[0019] Outrossim, a estrutura do eletrodo pode incluir também uma camada adesiva que é disposta sobre ou acima da segunda camada de metal, e a camada adesiva pode conter Au.

[0020] O aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com outro aspecto da presente invenção, inclui uma camada semicondutora do grupo nitreto e uma estrutura do eletrodo. A estrutura do eletrodo é disposta sobre ou acima da camada semicondutora e inclui uma pluralidade de camadas de metal depositadas. A pluralidade das camadas de metal depositadas da estrutura do eletrodo inclui a primeira, segunda e terceira camadas de metal. A primeira camada de metal é disposta no lado da camada semicondutora. A segunda camada de metal é disposta sobre ou acima da segunda camada de metal. A primeira camada de metal contém Cr e o primeiro material de metal. O primeiro material de metal tem uma refletividade superior a do Cr no pico do comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz. A segunda camada de metal contém Pt. A terceira camada de metal contém Ru. A espessura da segunda camada de metal está dentro da escala inferior a 10 nm. É preferível que a espessura da segunda camada de metal esteja dentro da escala entre 3 e 5 nm. De acordo com a construção, é possível também reduzir a absorção da luz da segunda camada de metal de onde a luz é transmitida para a interface entre a segunda e a terceira camada de metal.

[0021] Além disso, a espessura total da primeira e segunda camada de metal pode ser inferior àquela da terceira camada de metal. De acordo com a construção, a primeira e segunda camada de metal pode transmitir luz de forma suficiente, para que esta alcance a terceira camada de metal. Como resultado, a luz pode ser refletida pela terceira camada de metal. É preferível que a espessura total da primeira e segunda camada de metal esteja dentro da escala inferior a 50 nm.

[0022] Outrossim, o conteúdo do Cr na primeira camada de metal pode estar dentro da escala superior a 30%. De acordo com a construção, é possível manter a primeira camada de metal da estrutura do eletrodo em contato direto com a camada semicondutora. Assim, embora a terceira camada de metal seja conferida adicionalmente, é possível manter a estrutura do eletrodo em contato direto com a camada semicondutora.

[0023] Ademais, a segunda camada de metal pode ser formada inteiramente por Pt. De acordo com a construção, pela segunda camada de metal, ao invés de ser formada de uma camada com ligante de Pt, ser uma camada de Pt, é possível eliminar o descolamento da estrutura do eletrodo da camada semicondutora.

[0024] Além disso, a espessura da primeira camada de metal pode estar dentro da escala superior a 5 nm. De acordo com a construção, é possível melhorar a refletividade da interface entre a primeira e segunda camada de metal. Assim, a eficácia da emissão de luz pode ser melhorada.

Breve Descrição dos Desenhos

[0025] Fig. 1: vista plana do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto de acordo com a primeira modalidade da presente invenção;
Fig. 2: vista seccional e esquemática do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto mostrada na Fig. 1;
Fig. 3: vista seccional e ampliada que mostra uma parte do eletrodo do aparelho mostrada na Fig. 2;
Fig. 4: gráfico de refletividade vs. comprimento de onda da estrutura dos eletrodos, de acordo com os Exemplos 1 a 5, obtido por medição;
Fig. 5: gráfico que mostra refletividade vs. comprimento de onda da estrutura dos eletrodos, de acordo com os Exemplos 1 a 6, obtido por medição;
Fig. 6: gráfico que mostra o resultado do teste de descolamento em espessuras diferentes da primeira camada de metal;
Fig. 7: fluxograma que mostra o método de produção do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto;
Fig. 8: vista seccional e esquemática que mostra a estrutura do eletrodo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto de acordo com a segunda modalidade;
Fig. 9: vista seccional e esquemática que mostra a estrutura do eletrodo que não inclui a segunda camada de metal da estrutura do eletrodo mostrada na Fig. 8;
Fig. 10: vista seccional e esquemática que mostra a estrutura do eletrodo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto de acordo com a terceira modalidade.

Descrição Detalhada de Modalidade(s)

[0026] A descrição a seguir descreve modalidades, de acordo com a presente invenção, com referência aos desenhos. Deve-se observar, no entanto, que as modalidades descritas abaixo são ilustrações do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto que visam concretizar as ideias técnicas da invenção, e que o referido aparelho não se limita especificamente à descrição abaixo. Entretanto, deve-se observar que os membros mostrados nas reivindicações em anexo tampouco se limitam especificamente aos membros das modalidades. Salvo especificado em contrário, quaisquer formas, materiais, formas e disposições relacionadas às partes descritas nas modalidades são apresentados como exemplo e não limitação.

[0027] Adicionalmente, as formas e as relações posicionais dos membros de cada um dos desenhos são, por vezes, apresentados com maior exagero para facilitar a explicação. Os mesmos membros ou similares àqueles desta invenção se encontram em anexo com a mesma especificação e os mesmos sinais de referência, sendo omitida sua descrição. Além disso, uma pluralidade de elementos estruturais da presente invenção pode ser configurada como uma única parte que serve à finalidade da pluralidade de elementos; por outro lado, um único elemento estrutural pode ser configurado como uma pluralidade de partes que serve à finalidade de um único elemento. Outrossim, a descrição de alguns exemplos ou modalidades pode ser aplicada a outros exemplos, modalidades ou similares. Ademais, a expressão “sobre ou acima de” (isto é, sobre ou acima da camada) utilizada na especificação não se limita ao estado em que o membro se forma em contato direto com a camada, porém inclui, por vezes, o estado em que ele se forma para cima da camada a ser distanciada do membro, em outras palavras, o estado em que ele se forma para se interpor ao membro intermediário entre o membro e a camada de forma inclusiva.

Primeira modalidade

[0028] As Figs. 1 e 2 mostram um aparelho de emissão de luz do grupo nitreto 100 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. Como mostrado na vista seccional da Fig. 2, o aparelho de emissão de luz 100 inclui um substrato 1 e uma estrutura semicondutora 10 que se deposita sobre ou acima do substrato 1. A estrutura semicondutora 10 inclui camadas semicondutoras do tipo n e tipo p 2 e 4, e uma camada ativa 3 que se interpõe entre as camadas semicondutoras do tipo n e tipo p. Isto é, a camada semicondutora do tipo n 2, a camada ativa 3 e a camada semicondutora do tipo p se depositam sobre ou uma acima da outra, nesta ordem, sobre ou acima do substrato 1 no aparelho de emissão de luz 100. Além disso, o aparelho de emissão de luz 100 inclui eletrodos do lado n e lado p 7n e 7p. A camada semicondutora do tipo p 4 é parcialmente removida, para que a camada semicondutora do tipo n 2 seja exposta. O eletrodo do lado n se forma na parte exposta da camada semicondutora do tipo n. O eletrodo do lado p se forma na superfície principal da camada semicondutora do tipo p 4. Quando a energia elétrica é abastecida nas camadas semicondutoras do tipo n e tipo p 2 e 4 pelos eletrodos do lado n e lado p 7n e 7p, respectivamente, a camada ativa 3 emite luz. O lado externo da camada semicondutora do tipo p 4, como a superfície superior da estrutura semicondutora 10, atua como a superfície principal de emissão de luz. Isto é, a luz é emitida principalmente para cima, como na Fig. 1.

[0029] O eletrodo do lado n 7n se conecta eletricamente na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 e atua como um eletrodo adesivo. Como mostrado na vista plana da Fig. 1, o eletrodo do lado n ser forma diretamente na parte da superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 que é exposta pela remoção parcial da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 e da camada ativa 3. O eletrodo do lado p 7p se conecta eletricamente na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. O eletrodo do tipo p se compõe de um eletrodo transparente 6a e um eletrodo adesivo (eletrodo adesivo do lado p) 6b. O eletrodo transparente se forma sobre toda a superfície substancial da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. O eletrodo adesivo do lado p se forma em uma parte do eletrodo transparente 6a. Além disso, a película de proteção de isolamento elétrico 9 cobre todas as superfícies da estrutura semicondutora 10, com exceção das superfícies superiores dos eletrodos do lado n e lado p 7n e 7p.

(Substrato 1)

[0030] O substrato 1 pode ser qualquer substrato em que a estrutura semicondutora pode crescer de forma epitaxial. As formas, espessuras e aspectos similares do substrato crescido não se limitam de forma específica. Exemplos de materiais do substrato podem ser fornecidos pelos substratos de isolamento elétrico, como a safira, que apresenta face C, R ou A como superficie principal ou espinélio (MgAl2O4), carboneto de silício (SiC), silício, Zns, ZnO, Si, GaAs, diamante e substratos de óxido que são aderentes ao semicondutor do grupo nitreto de forma entrelaçada (isto é, niobato de lítio e galato de neodímio).

(Camada Semicondutora do Grupo nitreto do Tipo N, Camada Ativa 3, Camada Semicondutora do Grupo nitreto do Tipo P)

[0031] A camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2, a camada ativa 3 e a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 são formadas, preferivelmente, pelos semicondutores do grupo nitreto de gálio, como, por exemplo, InxAlyGa1-x-yN, (0 ≤ x, 0 ≤ y, x + y ≤ 1). Entretanto, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n, a camada ativa e a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p não se limitam de forma específica aos semicondutores do grupo nitreto de gálio.

(Eletrodos do Lado N e Lado P 7n e 7p)

[0032] Os eletrodos do lado n e lado p 7n e 7p se conectam eletricamente nas camadas semicondutoras 2 e 4 do grupo nitreto do tipo n e tipo p, respectivamente, para que a corrente seja abastecida do lado de fora. Entre os semicondutores do grupo nitreto, o semicondutor do grupo nitreto de gálio é apropriado às camadas semicondutoras do grupo nitreto do tipo p a se conectarem nos eletrodos do lado n e lado p. Entretanto, mesmo o condutor apropriado do grupo nitreto de gálio é menos propenso a apresentar condutividade elétrica elevada quando o semicondutor do grupo nitreto de gálio se forma na camada semicondutora do tipo p. Em outras palavras, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 apresenta resistência elétrica relativamente elevada. Por esta razão, caso o eletrodo seja conectado somente em uma parte da superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4, quando a corrente é abastecida no aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100, a corrente não pode se espalhar sobre a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Como resultado, a luz é emitida de forma desigual no plano do aparelho de emissão de luz. Naturalmente, para que a corrente possa fluir de modo uniforme em todo o plano da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4, o eletrodo do tipo p 7p se conecta, necessariamente, na área maior da superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Quando a superfície superior do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 atua como a superfície de emissão de luz, o eletrodo transparente 6a no eletrodo do lado p 7p se forma diretamente em toda a superfície da área próxima à superfície integral (substancialmente toda a superficie) da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4, para que o eletrodo no lado p 7p não apresente eficácia reduzida na emissão de luz. No eletrodo do lado p 7p, o eletrodo adesivo (eletrodo adesivo do lado p) 6b, que se forma no eletrodo transparente 6a, inclui Au, ou similar, que apresenta boas características de aderência, e é disposto no lado da superficie, para que o eletrodo do lado p possa se conectar com o circuito externo por ligação de fios ou de modo semelhante. O eletrodo adesivo do lado p 6b apresenta uma forma e área, como vistas na vista plana, que são necessárias à aderência, porém sem a interrupção demasiada da luz. A forma do eletrodo adesivo no lado p é menor que a do eletrodo transparente 6a, como vista na vista plana. O eletrodo adesivo do lado p é disposto dentro do eletrodo transparente. Isto é, o eletrodo adesivo do lado p se forma em uma parte da superfície do eletrodo transparente 6a.

[0033] Por outro lado, visto que a camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n pode apresentar baixa resistência elétrica, a área de conexão necessária ao eletrodo 7n no lado n é pequena. Por esta razão, o eletrodo 7n no lado n pode incluir somente um eletrodo adesivo (eletrodo adesivo do lado n) que não emite luz. O eletrodo adesivo do lado n pode se formar diretamente na camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n. Para que o eletrodo adesivo no lado n 7n possa ser disposto no lado da superfície superior do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100, de acordo com a referida modalidade, a camada ativa 3 e a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 são removidas na área de conexão, para conectarem o eletrodo adesivo no lado n 7n na camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n (ver Fig. 2). Isto é, a luz não é emitida na área de conexão. Naturalmente, o eletrodo do lado n (eletrodo adesivo do lado n) 7n apresenta uma forma e área, como vistas na vista plana, que são necessárias à aderência, semelhante ao caso do eletrodo adesivo do lado p 7p e na conexão elétrica com a camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n, sem que haja redução excessiva na emissão de luz. Os locais dos eletrodos adesivos no lado n e lado p 7n e 7p no aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100, como visto na vista plana, não se limitam de forma específica. Os locais dos eletrodos adesivos no lado n e lado p 7n e 7p podem ser determinados em função da viabilidade da aderência, supressão da quantidade de interrupção da luz interrompida pela ligação dos fios conectados nos eletrodos adesivos no lado n e lado p ou pelo circuito externo e formas similares.

(Eletrodo Transparente 6a)

[0034] O eletrodo transparente 6a do eletrodo no lado p 7p é formado por um óxido de condução elétrica. Pode-se utilizar também uma fina película de metal como o eletrodo transparente 6a. Entretanto, os óxidos de condução elétrica apresentam boa transparência, em comparação às finas películas de metal. Por esta razão, quando o eletrodo transparente é formado pelo óxido de condução elétrica, o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 pode apresentar uma emissão de luz eficaz. Exemplos de óxidos de condução elétrica podem ser fornecidos pelos óxidos que contêm pelo menos um selecionado do grupo consistindo em Zn, In, Sn e Mg, especificamente, por ZnO, In2O3, SnO2 e ITO. Em particular, ITO é utilizado de forma apropriada como o eletrodo transparente. Isto ocorre porque ITO apresenta transparência elevada de luz à luz visível (na escala visível) e condutividade elétrica relativamente elevada.

(Eletrodo Adesivo)

[0035] No aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 de acordo com esta modalidade, os eletrodos adesivos do lado n e lado p 7n e 7p apresentam a mesma estrutura de deposição. Deste trecho em diante, os eletrodos adesivos do lado n e lado p são referidos como eletrodos adesivos 7, para facilitar a descrição. Como mostrado na vista seccional e ampliada da Fig. 3, o eletrodo adesivo 7 inclui uma camada adesiva 73 que é guarnecida para se conectar com o lado de fora pela ligação de um fio e disposta como a camada superior (a superfície superior) semelhante aos eletrodos adesivos comuns. O eletrodo adesivo 7, de acordo com a modalidade, inclui uma camada de contato ôhmica 71. A camada de contato ôhmica é construída pela primeira e segunda camada de metal 71a e 71b. A primeira camada de metal atua como a camada inferior da camada de contato ôhmica. A primeira e segunda camada de metal se depositam, nesta ordem, pelo lado de baixo. As camadas de metal podem ser formadas por métodos bem conhecidos, como deposição a vapor ou pulverização. É preferível que as camadas de metal sejam formadas por processos contínuos. A forma do eletrodo adesivo 7 (7n, 7p), como vista na vista plana, não se limita de forma especifica. O eletrodo adesivo pode apresentar qualquer forma visada que pode ter forma descolada, encravada pelo uso da fotolitografia e similar (como exemplo, ver Fig. 1).

[0036] A camada de contato ôhmica 71 é construída por duas camadas que são a primeira e segunda camada de metal 71a e 71b. A primeira camada de metal 71 está em contato com a camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n, no caso do eletrodo adesivo do lado n 7n, ou com o eletrodo transparente 6a no caso do eletrodo adesivo do lado p 7p. A primeira camada de metal 71a contém Cr. O Cr pode se formar em uma película que pode estar em contato direto com a camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n e o eletrodo transparente 6a, que é formado pelo óxido de condução elétrica, e em contato ôhmico com a camada semicondutora 2 do grupo nitreto do tipo n. Entretanto, não se pode afirmar que o Cr apresenta boas características de contato ôhmico em relação à camada semicondutora 4 do grupo nitreto do tipo p pelo óxido de condução elétrica. Em maiores detalhes, o aquecimento do Cr reduz as características do contato ôhmico dele em relação à camada semicondutora 4 do grupo nitreto do tipo p. Quando o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 é instalado em uma embalagem, como, por exemplo, o aparelho de emissão de luz, o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto é submetido ao tratamento térmico, geralmente em torno de 300°C. Por esta razão, o eletrodo necessita ter resistência ao calor em relação à característica supracitada. Neste caso, a segunda camada de metal 71b, que se deposita na primeira camada de metal 71a, produz efeito sobre a primeira camada de metal. Em particular, quando se aquece o eletrodo, o Pt que está contido na segunda camada de metal 71b pode se difundir na primeira camada de metal, como discutido mais adiante. A difusão do Pt pode melhorar as características de contato ôhmico da camada de contato ôhmica com a camada semicondutora 4 do grupo nitreto do tipo p. Isto é, nos eletrodos adesivos 7, a camada de contato ôhmica no lado n ou lado p 71 é formada pelas duas camadas da primeira camada de metal 71a e da segunda camada de metal 71b que se depositam na primeira camada de metal.

[0037] Para haver um rendimento ainda maior do aparelho de emissão de luz semicondutor, é importante que a refletividade da estrutura do eletrodo seja melhorada. Entretanto, de acordo com os testes dos inventores, observa-se que com o aumento da refletividade na estrutura do eletrodo, tende a diminuir a resistência adesiva da estrutura do eletrodo na camada semicondutora. Por outro lado, pode ocorrer deterioração em alguns metais, como corrosão na estrutura do eletrodo. Deste ponto de vista, também é importante que a estrutura do eletrodo seja segura o suficiente em uma operação contínua a longo prazo. Os inventores da presente invenção vêm estudando o assunto supra cuidadosamente e, como resultado, observam que a seleção apropriada do material do eletrodo pode conferir uma estrutura de eletrodo que apresenta refletividade elevada, boa resistência adesiva e estabilidade. Esta foi a forma em que foi desenvolvida a presente invenção. Fig. 3 mostra a ilustração da estrutura do eletrodo de acordo com a presente invenção. Na modalidade, os eletrodos adesivos no lado p e lado n 7p e 7n apresentam a mesma estrutura. Esta ilustração inclui a primeira camada de metal 71a, a segunda camada de metal 71b e a camada adesiva 73 que se depositam, nesta ordem, no lado da camada semicondutora. Na modalidade, a estrutura do eletrodo é uma estrutura de eletrodo multicamada que inclui uma camada de Au, como a camada adesiva 73.

(Camada Impermeável 81)

[0038] A superfície do eletrodo é exposta como uma superfície adesiva a se conectar na ligação dos fios de metal, enquanto que as partes periféricas do eletrodo são cobertas com a película de proteção 9. Pode-se utilizar uma película de SiO2 de forma apropriada, como a película de proteção 9. O eletrodo inclui uma camada de contato direto 82 que é formada por Ni e disposta na parte a ser coberta com a película de SiO2. A camada de contato direto pode fazer com que a estrutura do eletrodo fique em contato direto com a película de SiO2. Uma camada de W é formada adicionalmente como uma barreira impermeável 81 na camada de Au. Isto ocorre porque Ni pode se difundir na camada de Au quando a camada de Ni se forma diretamente na superfície superior da camada de Au. Assim, a camada de W e a camada de Ni se formam na parte coberta da superfície superior da camada de Au, que é disposta na parte periférica da superficie superior do eletrodo e é coberta pela película de proteção 9, por meio da qual a película de proteção 9 não se descola.

(Primeira Camada de Metal 71a)

[0039] A primeira camada de metal 71a contém Cr e o primeiro material de metal M1 que apresenta refletividade superior a do Cr. Visto que a primeira camada de metal 71a contém o primeiro material de metal M1, a primeira camada de metal pode apresentar refletividade superior, em comparação a quando a primeira camada de metal 71a contém somente Cr. A primeira camada de metal M1 pode ser de ródio, rutênio, irídio ou similar. É preferível que a primeira camada de metal seja de ródio em termos de refletividade e resistência adesiva. Em particular, quando a primeira camada de metal 71 contém Rh como o primeiro material de metal M1, além do Cr, Cr e Rh são simultaneamente excitados pelo excitamento eletrônico. Como resultado, o eletrodo adesivo pode ficar em contato direto com a camada semicondutora.

[0040] O conteúdo do primeiro material de metal M1 na primeira camada de metal 71a está, preferivelmente, dentro da escala superior a 70% em peso e, mais preferivelmente, superior a 90% em peso. Nesta especificação, embora se afirme que a primeira camada de metal contendo metais se refere à primeira camada de metal 71a que contém um ligante de Cr e o primeiro material de metal M1, a afirmação não indica necessariamente que Cr e a primeira camada de metal 71a são completamente interligadas. Em outras palavras, na especificação, a afirmação pode indicar que o primeiro material de metal não apresenta ligação parcial e está contido como material de impureza.

(Método de Produção do Eletrodo Adesivo do Aparelho de Emissão de Luz Semicondutor do Grupo nitreto)

[0041] A descrição a seguir descreve a ilustração do método de produção do eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto de acordo com a presente invenção, incluindo o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto de acordo com a modalidade acima, com referência à Fig. 7.

(Formação da Camada Semicondutora do Grupo nitreto: S10)

[0042] Utiliza-se um substrato de safira como o substrato 1. Os semicondutores do grupo nitreto são desenvolvidos pelo aparelho MOVPE, para que a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2, a camada ativa 3 e a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 sejam depositadas sobre ou acima do substrato 1 (S11 na Fig. 7, os números da etapa abaixo correspondendo à Fig. 7). Mais especificamente, a primeira camada tamponada, a segunda camada tamponada, a camada de contato do lado n, a terceira camada tamponada e a multicamada do lado n se desenvolvem, nesta ordem, como componentes da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 no substrato 1. Subsequentemente, a camada ativa 3 se desenvolve na película multicamada do lado n. Na sequência, a multicamada do lado p e a camada de contato do lado p se desenvolvem, nesta ordem, como a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Em seguida, o substrato 1 com as camadas semicondutoras desenvolvidas do grupo nitreto (referidas abaixo como lâminas) é submetido ao recozimento na atmosfera de hidrogênio, entre aproximadamente 600° e 700°C, na câmera de recozimento do aparelho, para que seja reduzida a resistência elétrica da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 (S12).

(Formação da Parte de Contato do Eletrodo do Lado N: S20)

[0043] Uma parte da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 é exposta como uma parte de contato a ser conectada no eletrodo do lado n 7n (eletrodo adesivo do lado n). Após o recozimento, a fotorresistência adquire a forma de uma máscara que tem uma forma predeterminada na lâmina (S21). Subsequentemente, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 e a camada ativa 3, a camada semicondutora e multicamada do grupo nitreto do tipo n no lado n 2 e a terceira camada tamponada são removidas por corrosão iônica reativa (RIE), para que a camada de contato no lado n seja exposta no lado da superfície principal (S22). Após a corrosão, a resistência é removida (S23). Além disso, a parte periférica (parte codificadora) do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 (chip) pode ser removida simultaneamente com a parte de contato pela corrosão (ver Fig. 2).

(Formação do Eletrodo Transparente 6a: S30)

[0044] Uma película de ITO se forma como o eletrodo transparente 6a em toda a superfície da lâmina por um aparelho de pulverização (S31). Subsequentemente, a fotorresistência adquire a forma de uma máscara que apresenta uma forma correspondente àquela da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4, como visto na vista plana (ver Fig. 1) na película de ITO (S32). Subsequentemente, a película de ITO é parcialmente removida pela corrosão (S33). Assim, o eletrodo transparente 6a se forma na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Após a corrosão, a resistência é removida (S34). Subsequentemente, a lâmina é submetida ao recozimento na atmosfera de nitrogênio, em aproximadamente 500°C, melhorando assim as características de contato ôhmicas do eletrodo transparente 6a (película de ITO) com a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 e as características de contato ôhmicas da área de contato exposta supracitada da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 com o eletrodo adesivo do lado n 7n (S35).

(Formação do Eletrodo Adesivo: S40)

[0045] A fotorresistência adquire a forma de uma máscara que abre partes predeterminadas da camada semicondutora exposta do grupo nitreto do tipo n 2 e o eletrodo transparente 6a (S41). Subsequentemente, CrRh, Pt e Au que formam os eletrodos adesivos 7n e 7p, bem como W e Ni, como a primeira camada da película de proteção 8, totalizam cinco camadas que apresentam espessuras predeterminadas e se depositam uma após a outra na mascara pelo aparelho de pulverização (S42). Isto é, neste caso, Rh é utilizado como o primeiro material de metal M1, porém o segundo material de metal M2 não está incluído no eletrodo mostrado na Fig. 3. O primeiro e segundo material de metal M1 e M2 podem ser modificados de forma apropriada, como mostrado nos exemplos. Em seguida, a resistência é removida junto com a película de metal disposta na resistência (S43). Assim, os eletrodos adesivos no lado n e lado p 7n e 7p se formam nas partes predeterminadas supracitadas (forma descolada). Além disso, as duas camadas das camadas de W e Ni se depositam nos eletrodos adesivos. As camadas de W e Ni apresentam a mesma forma que os eletrodos adesivos, como vista na forma plana.

(Tratamento Térmico: S44)

[0046] A lâmina é submetida ao tratamento térmico (recozimento) na atmosfera de hidrogênio por meio da qual é aumentada a resistência adesiva dos eletrodos adesivos 7 na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 e do eletrodo transparente 6a. É preferível que a temperatura do tratamento térmico esteja na escala superior a 280°C, para difundir o Pt da camada de Pt 71b na camada de CrRh 71a. Entretanto, a temperatura do tratamento térmico pode ser ajustada de forma apropriada de acordo com as espessuras da camada de Pt e da camada de CrRh. É preferível que a temperatura do tratamento térmico seja inferior a 500°C. A razão é que a temperatura do tratamento térmico é muito elevada, o calor pode causar a deterioração das camadas semicondutoras do grupo nitreto 2, 3 e 4 e fazer com que o eletrodo fique em contato ôhmico insuficiente com as camadas semicondutoras do grupo nitreto do tipo n e tipo p 2 e 4, o que, por sua vez, pode levar a redução da intensidade na emissão de luz, ou algo semelhante, pelo aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100. Além disso, é preferível que o tratamento térmico esteja dentro da escala entre 10 e 20 minutos. Entretanto, o tempo do tratamento térmico pode ser ajustado de forma apropriada de acordo com a temperatura do referido tratamento e a espessura da camada de CrRh 71a ou similar.

(Formação da Película de Proteção 9: S50)

[0047] Uma película de SiO2 se forma como o filme de proteção 9 em toda a superficie da lâmina pelo aparelho de pulverização (S51). A fotorresistência adquire a forma de uma máscara que abre partes predeterminadas das camadas de W e Ni nos eletrodos adesivos 7n e 7p (S52). Subsequentemente, a película de SiO2 é parcialmente removida pela corrosão (S53). Subsequentemente, a resistência é removida (S54). As camadas de Ni e W são parcialmente removidas pelo uso da película de SiO2 (película de proteção 9), que não é removida, como uma máscara pela corrosão, para que a camada de Au (camada adesiva) 73 fique exposta nas partes do eletrodo adesivo (S55).

[0048] A lâmina se divide nos aparelhos de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100 (chips) por traçagem, corte ou meio similar. Além disso, antes que a lâmina seja dividida em pedaços, a superfície posterior do substrato 1 pode ser finamente pulverizada na espessura pretendida (pulverização da parte posterior).

[0049] De acordo com os processos supracitados do método de produção do eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto e com a presente invenção, visto que os eletrodos adesivos do lado n e lado p podem se formar simultaneamente no aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com a modalidade acima, é possível melhorar a produtividade.

[0050] Deve-se observar que o eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com a presente invenção, pode ser utilizado somente com um dos eletrodos adesivos do lado n e lado p, enquanto que se pode utilizar uma estrutura convencional como o outro eletrodo adesivo do lado n e lado p (por exemplo, o eletrodo adesivo do lado n é formado por Cr/Pt/Au, ou o eletrodo adesivo do lado p é formado por Rh/W/Au). Além disso, o eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com a presente invenção, não se limita ao referido aparelho de acordo com a modalidade supracitada (ver Fig. 1). Por exemplo, o eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com a invenção, pode ser aplicado neste mesmo aparelho, incluindo o eletrodo no lado n na superfície posterior (superfície inferior) de um substrato de condução elétrica (não mostrado).

Exemplos

[0051] A descrição a seguir descreve de forma específica os aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto, de acordo com os exemplos que são produzidos para confirmar os efeitos da estrutura do eletrodo adesivo e com a invenção, em comparação com o exemplo comparativo que não obedece às condições da invenção. Deve-se observar que a invenção não se limita aos exemplos.

(Produção do Aparelho de Emissão de Luz Semicondutor do Grupo nitreto)

[0052] Produzem-se aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto 100 mostrados nas Figs. 1 e 2. Como visto na vista plana (ver Fig. 1), os aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto 100 apresentam uma dimensão integral de X (largura) 420 μm por Y (comprimento) 240 μm. A área da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 (a forma delineada, incluindo a parte de contato dos eletrodos do lado n) apresenta uma dimensão de X 370 μm por Y 190 μm. Os eletrodos adesivos 7n e 7p apresentam um diâmetro de 90 μm (a área do eletrodo adesivo apresenta um diâmetro de 80 μm). Os centos dos eletrodos adesivos 7n e 7p se alinham à linha central na direção da largura Y. O centro do eletrodo adesivo do lado n 7n se posiciona na posição 50 μm a partir de uma extremidade da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 na direção X. O centro do eletrodo adesivo do lado p 7p se posiciona na posição 60 μm a partir da outra extremidade (extremidade oposta) da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p. A distância entre os centros dos eletrodos adesivos 7n e 7p tem a dimensão de 260 μm.

(Formação da Camada Semicondutora do Grupo nitreto)

[0053] Os semicondutores do grupo nitreto se desenvolvem como a camada tamponada, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2, a camada ativa 3 e a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4, nesta ordem, sobre o substrato 1 (face C) que apresenta φ3 polegadas por meio do aparelho MOVPE, com alteração de temperatura e tipo de gás. Em seguida, o substrato 1 com as camadas semicondutoras do grupo nitreto desenvolvidas (referidas abaixo como lâmina) é submetido ao recozimento na atmosfera de nitrogênio em 600°C na câmera de recozimento do aparelho MOVPE.

(Formação da Parte de Contato do Eletrodo do Lado N)

[0054] Após a lâmina ser removida da câmera de recozimento, uma máscara de resistência se forma em uma forma predeterminada na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Em seguida, a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4 e a camada ativa 3 são removidas pela corrosão, para que a camada de contato do lado n na camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 fique exposta, como mostrado na Fig. 2, por meio do aparelho RIE (corrosão iônica reativa).

(Formação do Eletrodo Transparente 6a)

[0055] Após a lâmina ser imersa no fluoreto de hidrogênio tamponado (BHF, solução de ácido fluorídrico e fluoreto de amônio) em temperatura ambiente, forma-se ITO na película que apresenta 170 nm pelo aparelho de pulverização. Mais especificamente, a película de ITO se forma na lâmina pela excitação eletrônica dos átomos na forma compacta e sinterizada de In2O3 e SnO2, como um óxido alvo na atmosfera de Ar. Subsequentemente, forma-se uma máscara de resistência, para que a película de ITO seja disposta de forma substancialmente em toda a superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p 4. Subsequentemente, a resistência é removida pela corrosão. Em seguida, para que a película de ITO tenha bom contato ôhmico com a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p, a lâmina é submetida ao recozimento na atmosfera de nitrogênio em 500°C. Assim, forma-se o eletrodo transparente 6a.

(Formação do Eletrodo Adesivo)

[0056] Forma-se uma máscara de resistência que abre partes predeterminadas da parte de contato do eletrodo no lado n da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n 2 (camada de contato do lado n) e do eletrodo transparente 6a. Subsequentemente, Cr + M1, Pt + M2 e Au nos eletrodos adesivos 7 (7n, 7p) e W e Ni na primeira camada 8 da película de proteção 9 se depositam, nesta ordem, uma após a outra na lâmina por meio do aparelho de pulverização. Subsequentemente, a resistência é removida (descolada). Assim, os eletrodos adesivos do lado n e lado p 7n e 7p que se formam apresentam uma estrutura na película de seis camadas e as formas predeterminadas, como vistas na vista plana (ver Fig. 1). A Tabela 1 mostra as espessuras dos eletrodos adesivos 7.

(Tratamento Térmico do Eletrodo Adesivo)

[0057] Em seguida, a lâmina é submetida ao recozimento na atmosfera de nitrogênio e na câmera de recozimento. O tempo máximo de recozimento contínuo se limita a 10 minutos. Quando a lâmina é submetida ao recozimento por 20 minutos, ela é submetida duas vezes ao recozimento de 10 minutos. Utiliza-se um forno elétrico quando a lâmina é submetida ao recozimento em 280°C.

(Formação da Película de Proteção 9)

[0058] A película de SiO2 que tem espessura de 200 nm se forma inteiramente como a película de proteção 9 na superfície da lâmina. Forma-se uma máscara de resistência que abre partes correspondentes às partes adesivas dos eletrodos adesivos 7n e 7p. Subsequentemente, a película de SiO2 é parcialmente removida pela corrosão. Em seguida, a resistência é removida. Além disso, a primeira camada 8 das camadas de Ni e W é removida pela corrosão, para que fique exposta a camada de Au 73 nos eletrodos adesivos 7n e 7p. Assim, produz-se o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto 100. Além disso, o substrato é submetido à moagem no lado da superfície posterior da lâmina (moagem no lado posterior), para que se dimensione toda a espessura do aparelho em 85 μm.

Exemplos 1-5

[0059] O conteúdo do primeiro material de metal M1 e a refletividade da estrutura do eletrodo são confirmados no teste comparativo. No teste, utiliza-se Rh como o primeiro material de metal M1. Os aparelhos de emissão de luz semicondutores do grupo nitreto, de acordo com os exemplos 1 a 5, que são produzidos incluem estruturas de eletrodos que apresentam quantidades diferentes de Rh. O aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com o exemplo comparativo, que também é produzido inclui as estruturas dos eletrodos que apresentam a primeira camada de metal 71a formada somente por Cr para fins de comparação. Especificamente, a segunda camada de metal 71b é uma camada de Pt, e a camada adesiva 73 é, em cada exemplo, uma camada de Au. O conteúdo do Cr nas primeiras camadas de metal 71a, de acordo com os exemplos 1, 2, 3, 4 e 5, apresentam, respectivamente, 50%, 30%, 10%, 50% e 2,5% em peso. No exemplo comparativo, o conteúdo do Cr é de 100% na primeira camada de metal 71a. A segunda camada de metal 71b, no exemplo comparativo, é uma camada de Pt semelhante aos exemplos. A camada de Ru está entre a camada de Pt e a camada de Au que atua como a camada adesiva 73. Fig. 4 é um gráfico que mostra a refletividade vs. o comprimento de onda das estruturas dos eletrodos de acordo com os exemplos. Como mostrado no referido gráfico, a refletividade aumenta ao diminuir o conteúdo de Cr, em outras palavras, assim como o conteúdo de Rh, o primeiro material de metal M1 aumenta. Em particular, observa-se que a refletividade pode ser superior a 50% na escala do comprimento de onda maior do que 400 nm quando o conteúdo do primeiro material de metal M1 é superior a 90% em peso. Mais preferivelmente, quando o primeiro material de metal M1 é superior a 95% em peso, a refletividade pode ser superior.

(Segunda Camada de Metal 71b)

[0060] Embora seja descrito que a segunda camada de metal 71b seja formada somente por Pt, a segunda camada de metal 71b pode conter o segundo material de metal M2 que apresenta refletividade elevada, o que pode aumentar a refletividade do eletrodo. O segundo material de metal M2 é selecionado dos materiais de metal que apresentam refletividade superior a do Cr no pico do comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz do grupo nitreto. O segundo material de metal M2 pode ser ródio, rutênio, irídio ou similar. Em particular, é preferível que o segundo material de metal seja ródio, visto que ele apresenta refletividade elevada. Os aparelhos de emissão de luz do grupo nitreto, de acordo com os exemplos 6 a 10, que são produzidos incluem a segunda camada de metal contendo o segundo material de metal. No teste, as estruturas dos eletrodos que são produzidas apresentam conteúdos diferentes de Pt nas segundas camadas de metal, e a refletividade é medida na estrutura de cada eletrodo. Especificamente, cada primeira camada de metal 71, de acordo com os exemplos acima, é formada por Cr e Rh. O conteúdo do Cr é, em cada exemplo, 5% em peso. As segundas camadas de metal 71b, de acordo com os exemplos supracitados, é formada por Pt e Rh. As segundas camadas de metal contêm quantidades diferentes de Rh. Mais especificamente, no exemplo 6, o conteúdo do Pt é 0% em peso, em outras palavras, a segunda camada de metal é formada somente por Rh. No exemplo 7, o conteúdo do Pt é 10% em peso. No exemplo 8, o conteúdo do Pt é 30% em peso. No exemplo 9, o conteúdo do Pt é 50% em peso. No exemplo 10, o conteúdo do Pt é 100% em peso, em outras palavras, a segunda camada de metal não contém Rh semelhante ao exemplo 4. Fig. 5 é um gráfico que mostra o resultado. O exemplo comparativo também é mostrado para fins de comparação no gráfico semelhante à Fig. 4. De acordo com o gráfico, a refletividade pode ser ainda maior. Em particular, quando o conteúdo do Rh, como o segundo material de metal M2, está dentro da escala superior a 50%, a refletividade não pode ser inferior a 65%. De acordo com este resultado, quando a segunda camada de metal 71b não é formada somente por Pt, mesmo que contenha o segundo material de metal M2 apresentando refletividade elevada, como Rh, esta última pode ser ainda maior. Entretanto, quando a segunda camada de metal 71b é formada por uma liga, a resistência adesiva na estrutura do eletrodo na camada semicondutora tende a diminuir. Por esta razão, o conteúdo do segundo material de metal pode ser selecionado em função do equilíbrio entre a refletividade e a resistência adesiva.

[0061] É preferível que o primeiro e segundo material de metal M1 e M2 apresentem refletividade superior não só a do Cr, como também a do Pt. Além disso, é preferível que o primeiro e segundo materiais de metal M1 e M2 sejam do mesmo material. Isto é porque pode se reduzir a influência da difusão do material de metal. Entretanto, para ajustar a refletividade, o primeiro e segundo materiais de metal M1 e M2 podem ser de materiais diferentes.

(Espessura)

[0062] Além disso, o teste dos inventores confirma a relação entre a espessura e a resistência adesiva da primeira camada de metal 71a. No teste de descolamento, utiliza-se Rh como o primeiro material de metal M1. O conteúdo do Rh é 95%. A segunda camada de metal 71b é formada por Pt e apresenta uma espessura de 50 nm. A camada adesiva 73 é formada por Au e apresenta uma espessura de 500 nm. As primeiras camadas de metal 71a apresentam espessuras diferentes na escala entre 0 e 50 nm. No teste de descolamento, utilizam-se em torno de 1.000 chips de LED. Em cada chip, uma ligação de fio que apresenta φ 30 μm é aderida no eletrodo adesivo por um aparelho de ligação de fios (FB-150DGII da KAIJO). Conta-se o número de amostras caso o eletrodo adesivo do lado p se descole da outra camada. A carga adesiva do aparelho de ligação de fios é definida em 40 gf, o que é superior ao valor normal, para que o teste de descolamento seja realizado com a condição de que o descolamento venha a ocorrer (teste acelerado de vida útil). Além disso, a posição de aderência no teste se desloca da posição normal.

[0063] A Fig. 6 é um gráfico que mostra o resultado do teste de descolamento. De acordo com o gráfico da Fig. 6, quando a espessura da primeira camada de metal 71a é inferior a 10 nm, em particular, inferior a 5 nm, pode-se suprimir a porcentagem das amostras descoladas, em outras palavras, pode-se confirmar que existe resistência adesiva elevada. Em especial, quando a espessura da primeira camada de metal está dentro da escala entre 3 e 5 nm, o eletrodo pode ter resistência adesiva excelente.

Segunda Modalidade

[0064] Embora seja descrito que o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto inclui a camada de contato ôhmica que consiste na primeira e segunda camada de metal, a presente invenção não se limita a isto. O aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto pode, adicionalmente, apresentar a terceira camada de metal na camada de contato ôhmica. Fig. 8 mostra o tipo de aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto como a segunda modalidade. O eletrodo adesivo do aparelho de emissão de luz ilustrado inclui a primeira camada de metal 71a, a segunda camada de metal 71b e a terceira camada de metal 71c como a camada de contato ôhmica 71. A primeira camada de metal é a camada de Cr-M1. A segunda camada de metal é a camada de Pt que se deposita na primeira camada de metal. A terceira camada de metal é formada por Ru e se deposita na segunda camada de metal. A camada de Au se forma como a camada adesiva 73 na camada de contato ôhmica.

(Espessura Pequena da Segunda Camada de Metal)

[0065] É preferível que a segunda camada de metal 71b apresente uma espessura pequena. Quando a segunda camada de metal 71b apresenta uma espessura pequena, é possível melhorar ainda mais a eficácia da emissão de luz. Isto é, embora a luz possa ser refletida pela superficie inferior da primeira camada de metal 71a no eletrodo adesivo, uma parte da luz que atravessa parcialmente a primeira camada de metal 71a tende a não ser refletida no limite entre a primeira e segunda camada de metal 71a e 71b, porém atravessa a segunda camada de metal 71b, para que a luz parcial possa ser refletida no limite entre a segunda e terceira camada de metal 71b e 71c na direção lateral da camada semicondutora. Como resultado, quando a segunda camada de metal 71b é fina, é possível eliminar a absorção da luz pela segunda camada de metal 71b que atravessa a primeira camada de metal 71a.

(Terceira Camada de Metal 71b)

[0066] Nesta modalidade, a terceira camada de metal 71c é adicionalmente apresentada para que a luz seja refletida no limite entre a segunda e terceira camada de metal 71b e 71c depois que a luz atravessa a segunda camada de metal. Além disso, a terceira camada de metal 71c pode eliminar a difusão de Au da camada adesiva na primeira e segunda camada de metal 71a e 71b. Rh, Ir e similares, bem como Ru, podem ser utilizados como materiais de metal a estarem contidos na terceira camada de metal 71c. Em particular, é preferível que a terceira camada de metal seja formada como a camada de Ru, para que o eletrodo adesivo não se descole, como discutido mais adiante.

(Espessura)

[0067] É preferível que a espessura da segunda camada de metal 71b esteja dentro da escala inferior a 10 nm, mais preferivelmente entre 3 e 5 nm. Quando a espessura da segunda camada de metal está dentro da escala supracitada, é possível reduzir a absorção da luz pela segunda camada de metal 71b. Como exemplo 11, os eletrodos adesivos que são produzidos incluem a primeira camada de metal 71a formada por RhCr (3 nm), a segunda camada de metal 71b formada por Pt, a terceira camada de metal 71c formada por Ru (75 nm) e a camada adesiva formada por Au (500 nm). O conteúdo do Cr é 30% na primeira camada de metal. Os eletrodos adesivos incluem a primeira camada de metal 71a que apresenta espessuras diferentes variando entre 0 e 30 nm. Mede-se a refletividade do eletrodo quando ele é irradiado com luz que apresenta um comprimento de onda de 455 nm. A Tabela 2 mostra o resultado. De acordo com a tabela, confirma-se que, quando a espessura da segunda camada de metal é inferior a 10 nm, a refletividade pode ser elevada, em particular quando a espessura da segunda camada de metal está dentro da escala entre 3 e 5 nm, a refletividade não pode ser inferior a 60%.

[0068] Além disso, é preferível que a espessura total da primeira e segunda camada de metal 71a e 71b (isto é, a espessura da camada de contato ôhmica) seja inferior a 50 nm, mais preferivelmente inferior a 10 nm. Neste caso, a camada de contato ôhmica pode transmitir luz suficiente, para que esta alcance a terceira camada de metal 71c. Como resultado, a luz pode ser refletida pela terceira camada de metal.

[0069] Por outro lado, é preferível que a espessura da terceira camada de metal 71c seja superior a 50 nm. Neste caso, a luz pode ser refletida o suficiente na superfície inferior da terceira camada de metal 71c após atravessar a camada de contato ôhmica. Além disso, é mais preferível que a espessura da terceira camada de metal seja superior a 75 nm. Neste caso, é possível eliminar a difusão de Au na camada de Au, que é a camada adesiva depositada na terceira camada de metal 71c.

(Conteúdo de Cr na Primeira Camada de Metal)

[0070] Além disso, é preferível que a primeira camada de metal 71a na estrutura do eletrodo, de acordo com a segunda modalidade, contenha um conteúdo elevado de Cr. De acordo com o teste dos inventores, quando a estrutura do eletrodo inclui adicionalmente a terceira camada de metal 71c no eletrodo adesivo, observa-se que a resistência adesiva tende a diminuir. Ademais, a resistência adesiva do eletrodo adesivo é influenciada pelo conteúdo de Cr na primeira camada de metal. Observa-se que a resistência adesiva tende a aumentar com o aumento do conteúdo de Cr. A partir das referidas observações, quando a estrutura do eletrodo inclui adicionalmente a terceira camada de metal 71c e a primeira camada de metal 71a contém um conteúdo elevado de Cr, a resistência adesiva do eletrodo adesivo pode ser elevada. Como resultado, é possível eliminar o descolamento da estrutura do eletrodo. É preferível que o conteúdo de Cr na primeira camada de metal 71a seja de aproximadamente 30% ou mais. Como exemplo 12, os eletrodos adesivos que são produzidos incluem a primeira camada de metal 71a formada por RhCr (3 nm), a segunda camada de metal 71b formada por Pt (5 nm), a terceira camada de metal 71c formada por Ru (75 nm) e a camada adesiva formada por Au (500 nm). Mede-se a resistência adesiva quando a primeira camada de metal 71a contém 5%, 10% e 30% de Cr. A Tabela 3 mostra o resultado. Em cada estrutura do eletrodo, a ligação dos fios de Au que tem φ 30 μm é aderida no eletrodo adesivo pelo aparelho de ligação de fios (FB-150DGII da KAIJO). Conta-se o número de amostras caso o eletrodo adesivo se descole da primeira camada (película de ITO) ou caso uma camada do eletrodo adesivo se descole da outra camada. A Tabela 3 mostra a porcentagem das amostras de descolamento em relação à resistência adesiva.

[0071] Ademais, observa-se que, quando a terceira camada de metal 71c é formada por Ru em vez de Rh, é possível eliminar o descolamento do eletrodo adesivo. Além disso, quando a segunda camada, em vez de um ligante de Pt, é formada por Pt, a resistência adesiva pode ser elevada, o que, por sua vez, pode eliminar o descolamento do eletrodo adesivo.

[0072] Quando a primeira camada de metal 71a contém um conteúdo elevado de Cr, observa-se que a refletividade tende a ser maior com a espessura da primeira camada de metal se torna menor. Deste ponto de vista, é preferível que a espessura da primeira camada de metal 71a fique dentro da escala inferior a 5 nm, mais preferivelmente inferior a 3 nm.

[0073] A segunda camada de metal, assim como a camada de Pt, tem a forma fina, como nos exemplos acima, para transmitir luz. Pode-se ignorar esta camada. Fig. 9 mostra o tipo desta estrutura de eletrodo. A estrutura de eletrodo ilustrada inclui a primeira camada de metal 71a’ e a terceira camada de metal 71c’, nesta ordem, no lado da camada semicondutora. Em comparação com a estrutura do eletrodo mostrada na Fig. 3, pode-se observar que o Ru é utilizado na segunda camada de metal 71b em vez de Pt ou Rh.

Terceira Modalidade

[0074] É descrito que a estrutura do eletrodo, de acordo com a segunda modalidade, é construída para fins de reflexão no limite entre a camada semicondutora e a primeira camada de metal 71a e entre a segunda e terceira camada de metal 71b e 71c, como mostrado na Fig. 8. Entretanto, a presente invenção não se limita a esta construção. A primeira camada de metal pode ser construída para se colocar mais peso sobre a reflexão. Fig. 10 mostra o tipo desta estrutura de eletrodo como a terceira modalidade. A estrutura do eletrodo ilustrada inclui a primeira camada de metal 71a’’, a segunda camada de metal 71b’’ e a terceira camada de metal 71c’’, nesta ordem, no lado da camada semicondutora, semelhante à estrutura do eletrodo mostrada na Fig. 8. De acordo com o teste dos inventores, de modo geral, observa-se que a refletividade tende a ser maior quando a espessura da primeira camada de metal se torna menor. Entretanto, caso a primeira camada de metal seja muito fina, a resistência adesiva entre o eletrodo adesivo e a camada semicondutora diminui, para que este eletrodo possa ser mais bem descolado da camada semicondutora. De acordo com o teste dos inventores, quando a espessura da primeira camada de metal é inferior a 3 nm, é óbvio que o eletrodo adesivo tende a se descolar da camada semicondutora. Por outro lado, a relação entre a resistência adesiva e a refletividade é também influenciada pelo conteúdo de Cr na primeira camada de metal. Quando o conteúdo de Cr é inferior a 5%, observa-se que a refletividade se torna maior quando a espessura da primeira camada de metal aumenta. A partira das observações acima, em função do equilíbrio entre a refletividade e a resistência adesiva, a espessura da primeira camada de metal é dimensionada em aproximadamente 10 nm. Como resultado, é possível haver boa resistência adesiva e refletividade elevada. Neste caso, a luz pode ser refletida no limite entre a primeira camada de metal e a camada semicondutora. Assim, é possível melhorar a eficiência na emissão de luz. Como exemplo 13, os eletrodos adesivos que são produzidos incluem a primeira camada de metal 71a’’ formada por RhCr, a segunda camada de metal 71b’’ formada por Pt, a terceira camada de metal 71c’’ formada por Ru e a camada adesiva formada por Au. O conteúdo de Cr é 10% na primeira camada de metal. Os eletrodos adesivos incluem a primeira camada de metal 71a’’ que apresenta espessuras diferentes. Mede-se a refletividade do eletrodo (na irradiação da luz que apresenta comprimento de onda de 455 nm), enquanto que a resistência adesiva é medida (obtida como a porcentagem das amostras de descolamento no teste acelerado de vida útil). A Tabela 4 mostra o resultado. De acordo com a referida tabela, confirma-se que a espessura da primeira camada de metal 71a’’, preferivelmente, é superior a 5 nm, mais preferivelmente em torno de 10 nm. Neste caso, é possível melhorar a resistência adesiva e garantir refletividade suficiente.

[0075] Na formação das camadas, forma-se cada camada com a composição pretendida. Depois que o aparelho de emissão de luz é produzido, observa-se que os átomos de metal em uma camada de metal podem se difundir ligeiramente em ou misturar com outra camada de metal na parte limítrofe entre as camadas. Entretanto, na presente invenção, não se define a parte limítrofe como a camada de metal.

[0076] Como já foi dito, o aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto, de acordo com a presente invenção, pode ser aplicado em uma fonte de luz destinada à iluminação, ao aparelho de emissão de luz, do visor de LED que inclui aparelhos de emissão de luz dispostos em forma de matriz, à fonte de luz para fins de iluminação de fundo, semáforos, interruptores luminoso, vários sensores, como scanner de imagem, e a vários indicadores e similares.

Claims

Aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto (100) caracterizado por compreender o seguinte:
uma camada semicondutora do grupo nitreto, e
uma estrutura de eletrodo que é disposta sobre ou acima da camada semicondutora e que inclui uma pluralidade de camadas de metal depositadas,
em que a pluralidade das camadas de metal depositadas da estrutura de eletrodo inclui o seguinte:
a primeira camada de metal (71a) que é disposta no lado da camada semicondutora, e
a segunda camada de metal (71b) que é disposta sobre ou acima da primeira camada de metal (71a),
em que a primeira camada de metal (71a) contém Cr, e o primeiro material de metal é Rh, e
em que a segunda camada de metal (71b) contém pelo menos Pt,
em que a espessura da primeira camada de metal (71a) é inferior a 10 nm.
Aparelho (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conteúdo do primeiro material de metal na primeira camada de metal (71a) estar dentro da escala superior a 70% em peso.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por a segunda camada de metal (71b) conter o segundo material de metal que tem refletividade superior à da Pt no pico do comprimento de onda que emite luz do aparelho de emissão de luz do grupo nitreto (100).
Aparelho (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o segundo material de metal ser Rh.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o primeiro e segundo materiais de metal serem do mesmo material de metal.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a espessura da primeira camada de metal (71a) estar dentro da escala inferior a 5 nm.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o primeiro material de metal ser pelo menos, parcialmente, ligado ao Cr na primeira camada de metal (71a).
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a estrutura de eletrodo incluir adicionalmente uma camada adesiva (73) que é disposta sobre ou acima da segunda camada de metal (71b), em que a camada adesiva (73) contém Au.
Aparelho de emissão de luz semicondutor do grupo nitreto (100) caracterizado por compreender o seguinte:
uma camada semicondutora do grupo nitreto, e
uma estrutura de eletrodo que é disposta sobre ou acima da camada semicondutora e que inclui uma pluralidade de camadas de metal depositadas,
em que a pluralidade das camadas de metal depositadas da estrutura de eletrodo inclui o seguinte:
a primeira camada de metal (71a) que é disposta no lado da camada semicondutora, e
a segunda camada de metal (71b) que é disposta sobre ou acima da primeira camada de metal (71a), e
a terceira camada de metal (71c) que é disposta sobre ou acima da segunda camada de metal (71b),
em que a primeira camada de metal (71a) contém Cr, e o primeiro material de metal é Rh,
em que a segunda camada de metal (71b) contém Pt,
em que a terceira camada de metal (71c) contém Ru, e
em que a espessura da segunda camada de metal (71b) está dentro da escala inferior a 10 nm.
Aparelho (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a espessura da segunda camada de metal (71b) estar dentro da escala de 3 a 5 nm.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado por a espessura total da primeira e segunda camadas de metal (71a, 71b) ser inferior àquela da terceira camada de metal (71c).
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por a espessura total da primeira e segunda camadas de metal (71a, 71b) estar dentro da escala inferior a 50 nm.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado por o conteúdo do Cr na primeira camada de metal (71a) estar dentro da escala superior a 30%.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado por a segunda camada de metal (71b) ser inteiramente formada por Pt.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizado por a espessura da primeira camada de metal (71a) estar dentro da escala superior a 5 nm.
Aparelho (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por a camada semicondutora do grupo nitreto compreender uma camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n (2), uma camada ativa (3), e uma camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p (4),
em que a estrutura de eletrodo compreende um eletrodo do lado n (7n) e um eletrodo do lado p (7p),
em que o eletrodo do lado n (7n) é eletricamente conectado à camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n (2), serve como um eletrodo adesivo, e está diretamente formado sobre a parte da superfície da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo n (2) que é exposta ao remover parcialmente a camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p (4) e a camada ativa (3),
em que o eletrodo do tipo p (7p) está eletricamente conectado à camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p (4),
em que o eletrodo do tipo p (7p) compreende um eletrodo transparente (6a) e um eletrodo adesivo do lado p (6b),
em que o eletrodo transparente (6a) é formado sobre toda a superficie substancial da camada semicondutora do grupo nitreto do tipo p (4),
em que o eletrodo adesivo do lado p (6b) é formado sobre uma parte do eletrodo transparente (6a), e
em que uma película de proteção de isolamento elétrico (9) cobre todas as superfícies da estrutura semicondutora (10) com exceção das superfícies superiores dos eletrodos do lado n e do lado p (7n; 7p)