DE112016001618T5 - Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung - Google Patents

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Shintaro Hayashi
Akihiko Murai
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Abstract

Die vorliegende Erfindung löst das Problem des Bereitstellens einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung, die eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist. Eine n-Typ-Nitridhalbleiterschicht (3) weist mindestens eine n-Typ-AlGaN-Schicht (31) auf. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung (100) umfasst einen Passivierungsfilm (11). Eine negative Elektrode (9) umfasst zweite Kontaktelektroden (91), die in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht (31) stehen, und eine zweite Bondelektrode (92), welche die zweiten Kontaktelektroden (91) bedeckt und in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht (31) steht. Eine Metallschicht (92a), die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht (31) steht, von Metallschichten (92a, 92b, 92c, 92d) der zweiten Bondelektrode (92) ist aus einem Material hergestellt, durch das die Reflexion von Ultraviolettstrahlung, die von einer Leuchtschicht (4) emittiert wird, weniger als 50% beträgt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtungen und insbesondere eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung, die zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist.
  • Stand der Technik
  • Im Hinblick auf eine ähnliche lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung gibt es eine bekannte Ultraviolett-lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die eine Mesastruktur aufweist, die durch einen laminierten Film einer n-Typ-Schicht (n-Typ-Nitridhalbleiterschicht) auf der Oberflächenseite eines Substrats, einer Leuchtschicht und einer p-Typ-Schicht (p-Typ-Nitridhalbleiterschicht) bereitgestellt wird, und die eine n-Elektrode (negative Elektrode), die auf einer freiliegenden Oberfläche der n-Typ-Schicht bereitgestellt ist, und eine p-Elektrode (positive Elektrode), die auf der Oberflächenseite der p-Typ-Schicht bereitgestellt ist, umfasst (z. B. Patentdokument 1).
  • In der Ultraviolett-lichtemittierenden Halbleitervorrichtung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, ist die n-Typ-Schicht aus einer n-Typ-AlzGa1-zN-Schicht (0 < z ≤ 1) zusammengesetzt.
  • Bei der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung, die zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist, ist eine Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit erwünscht.
  • Dokumentenliste
  • Patentdokument
    • Patentdokument 1: JP 2014-96460 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung bereitzustellen, deren Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert ist.
  • Eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die mindestens eine n-Typ-AlGaN-Schicht aufweist, eine Leuchtschicht, die auf der n-Typ-AlGaN-Schicht ausgebildet ist und zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist, eine p-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die auf der Leuchtschicht ausgebildet ist, ein Substrat, das ein Einkristallsubstrat ist, das eine Nitridhalbleiterschicht stützt, welche die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die Leuchtschicht und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht umfasst, und es der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht emittiert wird, ermöglicht, hindurchzutreten, eine positive Elektrode, die auf einer Oberfläche der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht bereitgestellt ist, eine negative Elektrode, die auf einem Bereich, der nicht mit der Leuchtschicht bedeckt ist, der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht bereitgestellt ist, einen elektrischen Isolierfilm, in dem ein erstes Kontaktloch, innerhalb dem die positive Elektrode angeordnet ist, und ein zweites Kontaktloch, innerhalb dem die negative Elektrode angeordnet ist, ausgebildet sind, und einen Passivierungsfilm. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die Leuchtschicht und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht sind von einer Seite des Substrats in dieser Reihenfolge angeordnet. Die n-Typ-AlGaN-Schicht weist einen ersten Bereich, den die Leuchtschicht überlappt, und einen zweiten Bereich auf, den die Leuchtschicht nicht überlappt, und ist mit einer Stufe (Aussparung) ausgebildet, die bewirkt, dass eine Oberfläche des zweiten Bereichs weiter in der Richtung des Substrats zurückversetzt ist als eine Oberfläche des ersten Bereichs. Der elektrische Isolierfilm bedeckt Seitenflächen und einen Teil der Oberfläche der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht, Seitenflächen der Leuchtschicht, Seitenflächen des ersten Bereichs der n-Typ-AlGaN-Schicht und einen Teil der Oberfläche des zweiten Bereichs der n-Typ-AlGaN-Schicht. Die positive Elektrode umfasst eine erste Kontaktelektrode, die innerhalb des ersten Kontaktlochs in dem elektrischen Isolierfilm angeordnet ist und in einem Ohm'schen Kontakt mit der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht steht, und eine erste Bondelektrode, welche die erste Kontaktelektrode bedeckt. Die negative Elektrode umfasst zweite Kontaktelektroden, die innerhalb des zweiten Kontaktlochs in dem elektrischen Isolierfilm angeordnet sind und jeweils in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht stehen, und eine zweite Bondelektrode, welche die zweiten Kontaktelektroden bedeckt und in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht steht. Der Passivierungsfilm bedeckt mindestens einen Oberflächenendteil der zweiten Bondelektrode und ist mit einer Öffnung ausgebildet, die einen zentralen Teil der zweiten Bondelektrode freilegt. Die zweite Bondelektrode weist einen laminierten Aufbau von Metallschichten auf. Eine Metallschicht als untere Schicht, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht steht, der Metallschichten ist aus einem Material hergestellt, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht emittiert wird, weniger als 50% beträgt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein schematischer Plan der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung;
  • 3 ist ein Beispiel für einen Graphen der Strom-Spannung-Charakteristik der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung;
  • 4A bis 4D sind schematische Diagramme, die einen Abschätzungsmechanismus des elektrischen Isolierens einer n-Typ-AlGaN-Schicht in einem Vergleichsbeispiel zeigen;
  • 5A und 5B sind schematische Diagramme, die einen Abschätzungsmechanismus zeigen, durch den das Auftreten einer Fehlfunktion in der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unterdrückt wird;
  • 6 ist ein schematischer Plan einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel 1 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein schematischer Plan einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel 2 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel 3 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel 4 der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abschätzungsmechanismus der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung zeigt;
  • 12 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abschätzungsmechanismus der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Jede Figur, die in den folgenden Ausführungsformen 1 bis 3 und dergleichen erläutert werden soll, ist ein schematisches Diagramm, und Verhältnisse der jeweiligen Dicke und Abmessungen zwischen Komponenten in den 1, 4, 5 und 8 bis 13 stellen nicht notwendigerweise tatsächliche Abmessungsverhältnisse dar.
  • (Ausführungsform 1)
  • Nachstehend wird eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (nachstehend auch als „lichtemittierende Vorrichtung 100” abgekürzt) unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert. Die 1 ist eine schematische Schnittansicht entlang der X-X-Linie in der 2.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 1, eine n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, eine Leuchtschicht 4, die zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist, eine p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5, einen elektrischen Isolierfilm 10, eine positive Elektrode 8, eine negative Elektrode 9 und einen Passivierungsfilm 11. Das Substrat 1 ist ein Einkristallsubstrat, das eine erste Oberfläche 1a und eine zweite Oberfläche 1b aufweist und ein Hindurchtreten der von der Leuchtschicht 4 emittierten Ultraviolettstrahlung ermöglicht. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 ist auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 ausgebildet und weist mindestens eine n-Typ-AlGaN-Schicht 31 auf. Die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 weist einen ersten Bereich 311, den die Leuchtschicht 4 überlappt, und einen zweiten Bereich 312 auf, den die Leuchtschicht 4 nicht überlappt, und ist mit einer Stufe (Aussparung) ausgebildet, die bewirkt, dass eine Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der Richtung der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 weiter zurückversetzt ist als eine Oberfläche 311a des ersten Bereichs 311. Die Leuchtschicht 4 ist auf dem ersten Bereich 311 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ausgebildet. Die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 ist auf der Leuchtschicht 4 ausgebildet. Die elektrische Isolierschicht 10 bedeckt Seitenflächen 5c und einen Teil der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5, Seitenflächen 4c der Leuchtschicht 4, Seitenflächen 311c des ersten Bereichs 311 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und einen Teil der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31. Der elektrische Isolierfilm 10 ist mit einem ersten Kontaktloch 101, innerhalb dem die positive Elektrode 8 angeordnet ist, und einem zweiten Kontaktloch 102 ausgebildet, innerhalb dem die negative Elektrode 9 angeordnet ist. Die positive Elektrode 8 umfasst eine erste Kontaktelektrode 81, die innerhalb des ersten Kontaktlochs 101 in dem elektrischen Isolierfilm 10 angeordnet ist, und steht in einem Ohm'schen Kontakt mit der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5, und eine erste Bondelektrode 82, welche die erste Kontaktelektrode 81 bedeckt. Die negative Elektrode 9 umfasst (z. B. drei) zweite Kontaktelektroden 91, die innerhalb des zweiten Kontaktlochs 102 in dem elektrischen Isolierfilm 10 angeordnet sind und jeweils in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 stehen. Die negative Elektrode 9 umfasst auch eine zweite Bondelektrode 92, welche die zweiten Kontaktelektroden 91 bedeckt und in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht. Der Passivierungsfilm 11 bedeckt mindestens einen Oberflächenendteil der zweiten Bondelektrode 92 und ist mit einer Öffnung 112 ausgebildet, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 freilegt. Die zweite Bondelektrode 92 weist einen laminierten Aufbau von (z. B. vier) Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d auf. Die Metallschicht 92a, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht, der Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d ist aus einem Material hergestellt, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird, weniger als 50% beträgt. Die lichtemittierende Vorrichtung 100, die den vorstehend genannten Aufbau aufweist, weist eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 wirkt die zweite Oberfläche 1b des Substrats als Lichtabgabeoberfläche.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 ist ein Ultraviolett-LED-Chip (lichtemittierende Diode-Chip), der zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist. In einem Beispiel ist die Chipgröße der lichtemittierenden Vorrichtung 100 auf 400 μm (400 μm × 400 μm) eingestellt.
  • Nachstehend werden Komponenten der lichtemittierenden Vorrichtung 100 detailliert beschrieben.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 ist ein Ultraviolett-LED-Chip, der zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung mit einer Peakemissionswellenlänge in einem Ultraviolett-Wellenlängenband von z. B. 210 nm bis 360 nm ausgebildet ist. In diesem Fall kann die lichtemittierende Vorrichtung 100 für Anwendungsgebiete wie z. B. eine hocheffiziente weiße Beleuchtung, Sterilisation, medizinische Pflege und eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung von umweltverschmutzenden Materialien verwendet werden. Die „Peakemissionswellenlänge” ist eine Peakemissionswellenlänge bei Raumtemperatur (27°C).
  • In dem Anwendungsgebiet der Sterilisation weist die lichtemittierende Vorrichtung 100 vorzugsweise eine Peakemissionswellenlänge in einem Wellenlängenband von z. B. 260 nm bis 285 nm auf. In diesem Fall kann die lichtemittierende Vorrichtung 100 Ultraviolettstrahlung mit einem Band von 260 nm bis 285 nm emittieren, die leicht durch die jeweilige DNA von Viren und Bakterien absorbiert wird, wodurch eine Sterilisation effizient durchgeführt wird. Es ist auch bevorzugt, dass die lichtemittierende Vorrichtung 100 eine Peakemissionswellenlänge in einem UV-C-Wellenlängenband aufweist. Gemäß der Klassifizierung einer Ultraviolettwellenlänge z. B. durch die „International Commission an Illumination (CIE)”, ist die UV-C-Wellenlängenbande eine Bande von 100 nm bis 280 nm.
  • Das Einkristallsubstrat, welches das Substrat 1 bildet, ist vorzugsweise ein Saphirsubstrat. In der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 beträgt der Versetzungswinkel von der (0001)-Ebene vorzugsweise 0° bis 0,5°, mehr bevorzugt 0,05° bis 0,4° oder noch mehr bevorzugt 0,1° bis 0,31°.
  • Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 ausgebildet ist, ist vorzugsweise mittels einer ersten Pufferschicht 2a und einer zweiten Pufferschicht 2b auf dem Substrat 1 ausgebildet. D. h., die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfasst vorzugsweise die erste und die zweite Pufferschicht 2a und 2b zwischen dem Substrat 1 und der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3. In dem Fall der lichtemittierenden Vorrichtung 100 wird die erste Pufferschicht 2a direkt auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 ausgebildet und die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 wird direkt auf der zweiten Pufferschicht 2b ausgebildet, die sich auf der ersten Pufferschicht 2a befindet.
  • In der vorliegenden Beschreibung umfassen Beispiele für „auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 ausgebildet” das Bilden direkt auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1, das Bilden auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 mittels der ersten und der zweiten Pufferschicht 2a und 2b und das Bilden auf der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 nur mittels der ersten Pufferschicht 2a.
  • Die erste Pufferschicht 2a ist aus einer AlxGa1-xN(0 < x ≤ 1)-Schicht zusammengesetzt. Die erste Pufferschicht 2a ist vorzugsweise aus einer AlN-Schicht zusammengesetzt.
  • Eine Aufgabe der ersten Pufferschicht 2a ist die Verbesserung der jeweiligen Kristallinität der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, der Leuchtschicht 4 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfasst die erste Pufferschicht 2a, wodurch die Verminderung der Versetzungsdichte und eine Verbesserung der jeweiligen Kristallinität der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, der Leuchtschicht 4 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 ermöglicht wird. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann folglich die Leuchteffizienz verbessern. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 verursacht eine zu dünne erste Pufferschicht 2a eine unzureichende Verminderung der Fadenversetzung. Die Versetzungsdichte der ersten Pufferschicht 2a beträgt vorzugsweise 5 × 109 cm–3 oder weniger. Darüber hinaus kann eine zu dicke erste Pufferschicht 2a der lichtemittierenden Vorrichtung 100 das Auftreten von Rissen durch eine Gitterfehlanpassung mit dem Substrat 1, ein Ablösen der ersten Pufferschicht 2a von dem Substrat 1 und einen zu großen Verzug eines Wafers, der die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 bildet, verursachen. Beispielsweise beträgt die Dicke der ersten Pufferschicht 2a vorzugsweise etwa 500 nm bis 10 μm und mehr bevorzugt 1 μm bis 5 μm. In einem Beispiel weist die erste Pufferschicht 2a eine Dicke von 4 μm auf.
  • Die zweite Pufferschicht 2b liegt zwischen der ersten Pufferschicht 2a und der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 vor. Die zweite Pufferschicht 2b ist zum Vermindern der Fadenversetzung der Leuchtschicht 4 und der Restspannung der Leuchtschicht 4 bereitgestellt. Die zweite Pufferschicht 2b ist aus AlyGa1-yN (0 < y ≤ 1) zusammengesetzt, wobei das Zusammensetzungsverhältnis von Al größer ist als dasjenige der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, und eine Differenz der Gitterkonstante bezüglich der ersten Pufferschicht 2a beträgt weniger als diejenige der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3. Das Zusammensetzungsverhältnis der AlyGa1-yN-Schicht (0 < y < 1, y < x), welche die zweite Pufferschicht 2b bildet, wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Leuchtschicht 4 Ultraviolettstrahlung effizient emittieren kann. Die zweite Pufferschicht 2b ist z. B. eine Al0,95Ga0,05N-Schicht. Beispielsweise weist die zweite Pufferschicht 2b eine Dicke von 0,03 μm bis 1 μm auf. In einem Beispiel weist die zweite Pufferschicht 2b eine Dicke von 0,5 μm auf.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ist die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 eine Schicht zum Transportieren von Elektronen zu der Leuchtschicht 4. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 kann z. B. aus der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 zusammengesetzt sein. Die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ist eine n-Typ-AlzGa1-zN-Schicht (0 < z < 1). Die n-Typ-AlzGa1-zN-Schicht (0 < z < 1) wird vorzugsweise so eingestellt, dass das Zusammensetzungsverhältnis von Al (z) eine effiziente Emission von Ultraviolettstrahlung durch die Leuchtschicht 4 ermöglicht. Beispielsweise kann das Zusammensetzungsverhältnis von Al (z) 0,55 betragen, das mit dem Zusammensetzungsverhältnis von Al in einer Barriereschicht identisch ist, wenn die Leuchtschicht 4 eine Quantenmuldenstruktur aufweist, die aus der Barriereschicht und einer Muldenschicht zusammengesetzt ist, wobei die Muldenschicht aus einer Al0,45Ga0,55N-Schicht zusammengesetzt ist und die Barriereschicht aus einer Al0,55Ga0,45N-Schicht zusammengesetzt ist. D. h., die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 kann die Al0,55Ga0,45N-Schicht sein. Das Zusammensetzungsverhältnis von Al (z) in der n-Typ-AlzGa1-zN-Schicht (0 < z < 1) ist nicht auf die gleiche Zusammensetzung wie das Zusammensetzungsverhältnis von Al in der Barriereschicht beschränkt, sondern kann davon verschieden sein. In einem Beispiel weist die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 eine Dicke von 2 μm auf. Beispielsweise enthält die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 vorzugsweise ein Donorfremdatom, wie z. B. Si. Darüber hinaus weist die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 vorzugsweise eine Elektronenkonzentration von etwa 1 × 1018 bis 1 × 1019 cm–3 auf.
  • Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 muss mindestens die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 umfassen, kann jedoch zusätzlich zu der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 eine n-Typ-AlGaN-Schicht umfassen, die sich bezüglich des Zusammensetzungsverhältnisses von Al von der n-Typ-Al-GaN-Schicht 31 unterscheidet. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ist die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 als n-Typ-Kontaktschicht verdoppelt. Mit anderen Worten, die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 hat eine Funktion als n-Typ-Kontaktschicht.
  • Die Leuchtschicht 4 liegt zwischen der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 vor. Die Leuchtschicht 4 ist eine Schicht zum Umwandeln von injizierten Ladungsträgern (hier Elektronen und Löchern) in Licht. Mit anderen Worten, die Leuchtschicht 4 ist eine Schicht zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung als Ergebnis einer Rekombination zwischen Elektronen, die von der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 injiziert worden sind, und Löchern, die von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 injiziert worden sind. Die Leuchtschicht 4 weist vorzugsweise eine Quantenmuldenstruktur auf. In der Leuchtschicht 4 ist vorzugsweise die Muldenschicht der Quantenmuldenstruktur aus einer AlaGA1-aN-Schicht (0 < a < 1) zusammengesetzt und die Barriereschicht der Quantenmuldenstruktur ist vorzugsweise aus einer AlbGA1-bN-Schicht (0 < b ≤ 1, b > a) zusammengesetzt. Die Emissionswellenlänge der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann durch Variieren des Zusammensetzungsverhältnisses von Al (a) in der AlaGa1-aN-Schicht (0 < a < 1) auf eine beliebige Emissionswellenlänge in einem Bereich von 210 nm bis 360 nm eingestellt werden. Beispielsweise muss das Zusammensetzungsverhältnis von Al (a) auf 0,45 eingestellt werden, wenn eine gewünschte Emissionswellenlänge der lichtemittierenden Vorrichtung 100 etwa 275 nm beträgt. Die Muldenschicht der Quantenmuldenstruktur in der Leuchtschicht 4 kann aus einer InAlGaN-Schicht zusammengesetzt sein.
  • Die Quantenmuldenstruktur kann eine Mehrfachquantenmuldenstruktur oder eine Einzelquantenmuldenstruktur sein. Es wird davon ausgegangen, dass dann, wenn die Muldenschicht der Leuchtschicht 4 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zu dick gemacht wird, deren Leuchteffizienz abnimmt, da Elektronen und Löcher, die in die Muldenschicht injiziert werden, durch ein piezoelektrisches Feld räumlich getrennt werden, das durch eine Gitterfehlordnung in der Quantenmuldenstruktur verursacht wird, wodurch die Rekombinationeffizienz vermindert wird. Die „Elektronen und Löcher ... werden räumlich getrennt” bedeutet, dass die Elektronen und Löcher so getrennt sind, dass sie an beiden Enden der Muldenschicht vorliegen (sowohl auf der Seite der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 als auch auf der Seite der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3). Es wird auch davon ausgegangen, dass dann, wenn die Muldenschicht der Leuchtschicht 4 zu dünn gemacht wird, deren Leuchteffizienz abnimmt, da ein Ladungsträgereinschlusseffekt abnimmt. Daher beträgt z. B. die Dicke der Muldenschicht vorzugsweise etwa 1 nm bis 5 nm oder mehr bevorzugt etwa 1,3 nm bis 3 nm. Beispielsweise weist auch die Barriereschicht vorzugsweise eine Dicke von etwa 5 nm bis 15 nm auf. In einem Beispiel der lichtemittierenden Vorrichtung 100 weist die Muldenschicht eine Dicke von 2 nm auf und die Barriereschicht weist eine Dicke von 10 nm auf. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 ist nicht auf den Aufbau beschränkt, bei dem die Leuchtschicht 4 die Quantenmuldenstruktur aufweist, sondern sie kann eine Doppelheterostruktur aufweisen, bei der die Leuchtschicht 4 sandwichartig zwischen der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 angeordnet ist.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 weist vorzugsweise eine Deckschicht 6 zwischen der Leuchtschicht 4 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 auf. Die Deckschicht 6 ist eine diffusionsverhindernde Schicht zum Unterdrücken der Diffusion von Fremdatomen in die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in der Richtung der Leuchtschicht 4. Beispiele für die Fremdatome in der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 umfassen Akzeptorfremdatome der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5. Die Deckschicht 6 ist eine AlwGa1-wN-Schicht (0 < w < 1). In einem Beispiel beträgt das Zusammensetzungsverhältnis von Al (w) in der AlwGa1-wN-Schicht (0 < w < 1) 0,55. Das Zusammensetzungsverhältnis von Al (w) in der AlwGa1-wN-Schicht (0 < w < 1) beträgt 0,55, ist jedoch nicht darauf beschränkt und muss größer sein als das Zusammensetzungsverhältnis von Al in einer Elektronen-blockierenden Schicht 51, die später beschrieben wird. Die Deckschicht 6 weist z. B. eine Dicke von 5 nm auf.
  • Die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 umfasst mindestens eine p-Typ-AlGaN-Schicht 52. Beispielsweise umfasst die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 vorzugsweise die Elektronen-blockierende Schicht 51 und eine p-Typ-Kontaktschicht 53 zusätzlich zu der p-Typ-AlGaN-Schicht 52.
  • Die Elektronen-blockierende Schicht 51 ist vorzugsweise zwischen der Leuchtschicht 4 und der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 bereitgestellt. Die Elektronen-blockierende Schicht 51 ist eine Schicht, die verhindert, dass Elektronen, die nicht mit Löchern in der Leuchtschicht 4 rekombiniert haben, von Elektronen, die von der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 zu der Leuchtschicht 4 injiziert worden sind, in die Seite der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 austreten (überströmen). Die Elektronen-blockierende Schicht 51 kann aus einer p-Typ-AlcGa1-cN-Schicht (0 < c < 1) zusammengesetzt sein. Das Zusammensetzungverhältnis von Al (c) in der p-Typ-AlcGa1-cN-Schicht (0 < c < 1) beträgt z. B. 0,9. Das Zusammensetzungsverhältnis der p-Typ-AlcGa1-cN-Schicht (0 < c < 1) wird vorzugsweise so eingestellt, dass die Bandlückenenergie der Elektronen-blockierenden Schicht 51 höher ist als die Bandlückenenergie der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 oder der Barriereschicht. In einem Beispiel weist die Elektronen-blockierende Schicht 51 eine Dicke von 30 nm auf. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann eine zu dünne Elektronen-blockierende Schicht 51 das Unterdrückungsvermögen für ein Elektronenüberströmen vermindern, während eine zu dicke Elektronen-blockierende Schicht 51 eine Zunahme des Widerstands der emittierenden Vorrichtung 100 verursachen kann. Die Dicke der Elektronen-blockierenden Schicht 51 ist nicht definitiv festgelegt, da deren geeignete Dicke gemäß einem Wert wie z. B. dem Zusammensetzungsverhältnis von Al (c) oder der Konzentration von Löchern variiert, beträgt jedoch vorzugsweise 1 nm bis 50 nm und mehr bevorzugt 5 nm bis 25 nm. Beispielsweise ist das Akzeptorfremdatom der Elektronen-blockierenden Schicht 51 vorzugsweise Mg.
  • Die p-Typ-AlGaN-Schicht 52 ist eine Schicht zum Transportieren von Löchern zu der Leuchtschicht 4. Die p-Typ-AlGaN-Schicht 52 ist vorzugsweise aus einer p-Typ-AldGa1-dN-Schicht (0 < d < 1) zusammengesetzt. Das Zusammensetzungsverhältnis der p-Typ-AldGa1-dN-Schicht (0 < d < 1) wird vorzugsweise so eingestellt, dass eine Absorption von Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird, in der p-Typ-AldGa1-dN-Schicht (0 < d < 1) verhindert wird. Beispielsweise wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Al in der Muldenschicht der Leuchtschicht 4 0,5 beträgt und das Zusammensetzungsverhältnis von Al in der Barriereschicht 0,7 beträgt, kann das Zusammensetzungsverhältnis von Al (d) in der p-Typ-AldGa1-dN-Schicht (0 < d < 1) 0,55 betragen, wobei es sich um denselben Wert wie das Zusammensetzungsverhältnis von Al (b) in der Barriereschicht handelt. D. h., wenn die Muldenschicht der Leuchtschicht 4 aus einer Al0,45Ga0,55N-Schicht zusammengesetzt ist, kann die p-Typ-AlGaN-Schicht 52 z. B. aus einer p-Typ-Al0,55Ga0,45N-Schicht zusammengesetzt sein. Das Zusammensetzungsverhältnis von Al in der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 ist nicht auf den gleichen Wert wie die Zusammensetzung von Al (b) in der Barriereschicht beschränkt, sondern kann sich davon unterscheiden. Beispielsweise ist das Akzeptorfremdatom der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 vorzugsweise Mg.
  • Die p-Typ-AlGaN-Schicht 52 weist vorzugsweise eine höhere Konzentration von Löchern in einem Lochkonzentrationsbereich auf, durch den die Filmqualität der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 nicht verschlechtert wird. Eine zu dicke p-Typ-AlGaN-Schicht 52 verursacht jedoch einen zu großen Widerstand der lichtemittierenden Vorrichtung 100, da die Konzentration von Löchern in der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 niedriger ist als die Konzentration von Elektronen in der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3. Daher beträgt die Dicke der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 vorzugsweise 200 nm oder weniger und mehr bevorzugt 100 nm oder weniger. In einem Beispiel beträgt die Dicke der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 der lichtemittierenden Vorrichtung 100 50 nm.
  • Die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 kann vorzugsweise die p-Typ-Kontaktschicht 53 auf der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 umfassen.
  • Die p-Typ-Kontaktschicht 53 ist bereitgestellt, um einen hervorragenden Ohm'schen Kontakt mit der ersten Kontaktelektrode 81 der positiven Elektrode 8 durch Vermindern des Kontaktwiderstands mit der ersten Kontaktelektrode 81 zu erhalten. Beispielsweise ist die p-Typ-Kontaktschicht 53 vorzugsweise aus einer p-Typ-GaN-Schicht zusammengesetzt. Die p-Typ-GaN-Schicht, welche die p-Typ-Kontaktschicht 53 bildet, weist vorzugsweise eine Konzentration von Löchern auf, die höher ist als diejenige in der p-Typ-AlGaN-Schicht 52. Die p-Typ-Kontaktschicht 53, welche die p-Typ-GaN-Schicht umfasst, kann durch Einstellen der Konzentration von Löchern auf etwa 7 × 1017 cm–3 einen hervorragenden Ohm'schen Kontakt mit der ersten Kontaktelektrode 81 aufweisen. Es sollte beachtet werden, dass die Konzentration von Löchern in der p-Typ-GaN-Schicht in einem Lochkonzentrationsbereich verändert werden kann, durch den ein hervorragender Ohm'scher Kontakt mit der ersten Kontaktelektrode 81 erhalten wird. Beispielsweise weist die p-Typ-Kontaktschicht 53 vorzugsweise eine Dicke von 50 nm bis 300 nm auf. In einem Beispiel weist die p-Typ-Kontaktschicht 53 eine Dicke von 200 nm auf.
  • Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100 das Substrat 1, das eine Nitridhalbleiterschicht 20 als laminierten Körper stützt, der die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4 und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 umfasst. Das Substrat 1 ist das Einkristallsubstrat. Das Substrat 1 ermöglicht das Hindurchtreten der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird. Die Nitridhalbleiterschicht 20 kann z. B. die erste Pufferschicht 2a, die zweite Pufferschicht 2b, die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4, die Deckschicht 6 und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 umfassen. Die Nitridhalbleiterschicht 20 kann in einer geeigneten Weise mit der ersten Pufferschicht 2a, der zweiten Pufferschicht 2b, der Leuchtschicht 4, der Deckschicht 6, der Elektronen-blockierenden Schicht 51 und der p-Typ-Kontaktschicht 53 ausgestattet sein. Die Nitridhalbleiterschicht 20 ist auf der ersten Oberfläche 1a als eine Oberfläche des Substrats 1 bereitgestellt. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4 und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 angeordnet. Die Nitridhalbleiterschicht 20 kann durch ein Epitaxiewachstumsverfahren gebildet werden. Beispiele für das Epitaxiewachstumsverfahren umfassen ein MOVPE(metallorganische Gasphasenepitaxie)-Verfahren, ein HVPE(Hydridgasphasenepitaxie)-Verfahren, ein MBE(Molekularstrahlepitaxie)-Verfahren und dergleichen. Die Nitridhalbleiterschicht 20 kann Fremdatome wie z. B. H, C, O, Si und Fe enthalten, die unvermeidlich eingemischt werden, wenn die Nitridhalbleiterschicht 20 gebildet wird.
  • Die Nitridhalbleiterschicht 20 weist eine Mesastruktur 22 auf. Die Mesastruktur 22 wird durch Ätzen eines Teils der Nitridhalbleiterschicht 20 von der Seite einer Oberfläche 20a der Nitridhalbleiterschicht 20 bis zu einem Zwischenteil der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 gebildet. Folglich wird die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 mit dem Schritt gebildet, so dass die Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 der lichtemittierenden Vorrichtung 100 freiliegt.
  • Der elektrische Isolierfilm 10 ist vorzugsweise über einem Teil einer oberen Oberfläche 22a der Mesastruktur 22 (Oberfläche 20a der Nitridhalbleiterschicht 20), Seitenflächen 22c der Mesastruktur 22 und einem Teil der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ausgebildet. Demgemäß bedeckt der elektrische Isolierfilm 10 auch Seitenflächen 6c der Deckschicht 6 in der Mesastruktur 22 der lichtemittierenden Vorrichtung 100. Der elektrische Isolierfilm 10 ist ein Film, der elektrisch nicht leitfähig ist. Das Material des elektrischen Isolierfilms 10 ist vorzugsweise SiO2. D. h., der elektrische Isolierfilm 10 ist vorzugsweise ein Siliziumoxidfilm. Das Material des elektrischen Isolierfilms 10 ist nicht auf SiO2 beschränkt, sondern Beispiele dafür können ferner Si3N4, Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, Y2O3, CeO2, Nb2O5 und dergleichen umfassen. In einem Beispiel weist der elektrische Isolierfilm 10 eine Dicke von 800 nm auf.
  • Der elektrische Isolierfilm 10 wird mit dem ersten Kontaktloch 101, das die erste Kontaktelektrode 81 der positiven Elektrode 8 freilegt, und einem zweiten Kontaktloch 102 ausgebildet, das die (z. B. drei) zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9 freilegt.
  • Das erste Kontaktloch 101 weist vorzugsweise einen Öffnungsbereich auf, der in einer Richtung entfernt von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in einer Dickenrichtung der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 allmählich zunimmt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das erste Kontaktloch 101 des elektrischen Isolierfilms 10 eine konische Innenumfangsoberfläche aufweist und dadurch der Öffnungsbereich des ersten Kontaktlochs 101 in der Richtung entfernt von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in der Dickenrichtung der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 allmählich zunimmt. Das erste Kontaktloch 101 ist in der Draufsicht größer als die erste Kontaktelektrode 81 der positiven Elektrode 8. Die Innenumfangsoberfläche des ersten Kontaktlochs 101 ist von Seitenflächen der ersten Kontaktelektrode 81 entfernt.
  • Das zweite Kontaktloch 102 weist vorzugsweise einen Öffnungsbereich auf, der in einer Richtung entfernt von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 in einer Dickenrichtung der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 allmählich zunimmt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das zweite Kontaktloch 102 des elektrischen Isolierfilms 10 eine konische Innenumfangsoberfläche aufweist und dadurch der Öffnungsbereich des zweiten Kontaktlochs 102 in der Richtung entfernt von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 in der Dickenrichtung der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 allmählich zunimmt. Das zweite Kontaktloch 102 ist in der Draufsicht größer als eine Gruppe der zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9. Die Innenumfangsoberfläche des zweiten Kontaktlochs 102 ist von jeweiligen Seitenflächen der zweiten Kontaktelektroden 91 entfernt.
  • Die erste Kontaktelektrode 81 der positiven Elektrode 8 ist eine Kontaktelektrode, die auf der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 zum Erhalten eines Ohm'schen Kontakts mit der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 ausgebildet ist. In einem Beispiel wird die erste Kontaktelektrode 81 durch Bilden eines laminierten Films aus einem Ni-Film und einem Au-Film (nachstehend auch als „erster laminierter Film” bezeichnet) auf der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 und dann Durchführen eines Ausheizvorgangs gebildet. In einem Beispiel des ersten laminierten Films weist der Ni-Film eine Dicke von 30 nm auf und der Au-Film weist eine Dicke von 200 nm auf.
  • Die erste Kontaktelektrode 81 weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der in der Richtung entfernt von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in der Dickenrichtung der Dickenrichtung 5 allmählich abnimmt. Insbesondere weist die erste Kontaktelektrode 81 konische Seitenflächen auf, und dadurch nimmt der Querschnitt in der Richtung entfernt von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in der Dickenrichtung der Dickenrichtung 5 allmählich ab.
  • Die erste Bondelektrode 82 der positiven Elektrode 8 ist eine Elektrode zum Verbinden mit einer Außenseite. Mit anderen Worten, die erste Bondelektrode 82 ist eine Montageelektrode. Insbesondere wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 auf einer Leiterplatte oder dergleichen untergebracht oder montiert wird, wird ein leitfähiger Draht, ein leitfähiger Bondhügel oder dergleichen mit der ersten Bondelektrode 82 verbunden. Beispiele für den leitfähigen Draht umfassen einen Au-Draht und dergleichen. Beispiele für den leitfähigen Bondhügel umfassen einen Au-Bondhügel und dergleichen.
  • Die erste Bondelektrode 82 ist in der Draufsicht über der ersten Kontaktelektrode 81 und dem elektrischen Isolierfilm 10 ausgebildet. D. h., die erste Bondelektrode 82 ist so ausgebildet, dass sie in der Draufsicht das erste Kontaktloch 101 und eine Umfangskante des ersten Kontaktlochs 101 auf einer Oberfläche des elektrischen Isolierfilms 10 umschließt. Mit anderen Worten, das erste Kontaktloch 101 und die Umfangskante des ersten Kontaktlochs 101 auf der Oberfläche des elektrischen Isolierfilms 10 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 liegen in einer vertikalen Projektionsfläche der ersten Bondelektrode 82 vor, wobei eine Projektionsrichtung davon entlang der Dickenrichtung der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 vorliegt. Die erste Bondelektrode 82 weist vorzugsweise konische Seitenflächen auf.
  • Die erste Bondelektrode 82 weist eine Struktur auf, in der Metallschichten 82a, 82b, 82c und 82d gestapelt sind. Nachstehend werden die Metallschichten 82a, 82b, 82c und 82d als eine erste Metallschicht 82a, eine zweite Metallschicht 82b, eine dritte Metallschicht 82c und eine vierte Metallschicht 82d in dieser Reihenfolge ausgehend von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 bezeichnet.
  • Die erste Metallschicht 82a, die zweite Metallschicht 82b, die dritte Metallschicht 82c und die vierte Metallschicht 82d in der ersten Bondelektrode 82 sind aus einer Ti-Schicht, einer Al-Schicht, einer Ti-Schicht bzw. einer Au-Schicht zusammengesetzt. Beispielsweise weisen die erste Metallschicht 82a, die zweite Metallschicht 82b, die dritte Metallschicht 82c und die vierte Metallschicht 82d eine Dicke von 100 nm, 250 nm, 100 nm bzw. 1300 nm auf. Das Material der ersten Metallschicht 82a ist vorzugsweise eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Mo, Cr und W.
  • Die zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9 sind auf der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ AlGaN-Schicht 31 ausgebildet, wobei die zweiten Kontaktelektroden 91 voneinander entfernt innerhalb des einen zweiten Kontaktlochs 102 angeordnet sind. In anderer Hinsicht sind die zweiten Kontaktelektroden 91 in Teilungszonen auf der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ AlGaN-Schicht 31 aufgeteilt.
  • Jede der zweiten Kontaktelektroden 91 weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der in einer Richtung entfernt von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der Dickenrichtung der n-Typ AlGaN-Schicht 31 allmählich abnimmt. Insbesondere weist jede der zweiten Kontaktelektroden 91 vorzugsweise den Querschnitt auf, der in der Richtung entfernt von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der Dickenrichtung der n-Typ AlGaN-Schicht 31 allmählich abnimmt. Jede der zweiten Kontaktelektroden 91 umfasst vorzugsweise konische Seitenflächen.
  • Jede der zweiten Kontaktelektroden 91 ist eine Kontaktelektrode, die auf der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ AlGaN-Schicht 31 ausgebildet ist, um einen Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ AlGaN-Schicht 31 zu erhalten. In einem Beispiel wird jede der zweiten Kontaktelektroden 91 durch Bilden eines laminierten Films aus einem Al-Film, einem Ni-Film, einem Al-Film, einem Ni-Film und einem Au-Film (nachstehend als „zweiter laminierter Film” bezeichnet) auf der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ AlGaN-Schicht 31 und dann Durchführen eines Ausheizvorgangs gebildet. Der Al-Film, der Ni-Film, der Al-Film, der Ni-Film und der Au-Film des zweiten laminierten Films weisen eine Dicke von z. B. 200 nm, 30 nm, 200 nm, 30 nm bzw. 200 nm auf.
  • Jede der zweiten Kontaktelektroden 91 weist eine Erstarrungsstruktur auf, die Hauptkomponenten wie Ni und Al enthält. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann demgemäß den Kontaktwiderstand zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 vermindern. Die „Erstarrungsstruktur” steht für eine Kristallstruktur, die als Ergebnis einer Umwandlung von geschmolzenem Metall in einen Festkörper erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Erstarrungsstruktur ist eine Schmelzeerstarrungsstruktur, die als Ergebnis eines Erstarrens von geschmolzenem Metall, das Ni und Al enthält, erhalten wird. Die Erstarrungsstruktur, die Hauptkomponenten wie z. B. Ni und Al enthält, kann z. B. Fremdatome wie Au und N enthalten.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 weist den verminderten Kontaktwiderstand zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 auf, wodurch eine Verminderung der Betriebsspannung der lichtemittierenden Vorrichtung 100 und eine Verbesserung der Helligkeit ermöglicht werden.
  • Jede der zweiten Kontaktelektroden 91 ist nicht auf die Struktur beschränkt, die Hauptkomponenten wie z. B. Ni und Al enthält, sondern sie kann aus einem anderen Material zusammengesetzt sein, das Komponenten wie z. B. Ti und dergleichen enthält.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ist jeder Kontakt zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9 ein Ohm'scher Kontakt. Dabei steht der „Ohm'sche Kontakt” für einen Kontakt ohne Gleichrichten des Stroms, der gemäß einer Richtung der angelegten Spannung auftritt, des Kontakts zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91. Der Ohm'sche Kontakt weist Strom-Spannung-Charakteristika auf, die vorzugsweise nahezu linear oder mehr bevorzugt linear sind. Der Ohm'sche Kontakt weist vorzugsweise auch einen kleineren Kontaktwiderstand auf. Mit dem Kontakt zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 wird ein Strom, der durch Grenzflächen zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 fließt, als eine Summe eines thermoionischen Emissionsstroms über eine Schottky-Barriere und eines Tunnelstroms, der durch die Schottky-Barriere fließt, betrachtet. Es wird daher davon ausgegangen, dass dann, wenn vorwiegend der Tunnelstrom durch diese fließt, der Kontakt zwischen der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden 91 näherungsweise ein Ohm'scher Kontakt ist.
  • Die zweite Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 ist eine Elektrode zum Verbinden mit der Außenseite. Mit anderen Worten, die zweite Bondelektrode 92 ist eine Montageelektrode. Insbesondere wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 auf einer Leiterplatte oder dergleichen untergebracht oder montiert wird, wird ein leitfähiger Draht, ein leitfähiger Bondhügel oder dergleichen mit der zweiten Bondelektrode 92 verbunden.
  • Die zweite Bondelektrode 92 ist in der Draufsicht über den zweiten Kontaktelektroden 91 und dem elektrischen Isolierfilm 10 ausgebildet. D. h., die zweite Bondelektrode 92 ist so ausgebildet, dass sie in der Draufsicht das zweite Kontaktloch 102 und eine Umfangskante des zweiten Kontaktlochs 102 auf einer Oberfläche des elektrischen Isolierfilms 10 umschließt. Mit anderen Worten, das zweite Kontaktloch 102 und die Umfangskante des zweiten Kontaktlochs 102 auf der Oberfläche des elektrischen Isolierfilms 10 liegen in einer vertikalen Projektionsfläche der zweiten Bondelektrode 92 vor, wobei eine Projektionsrichtung davon entlang der Dickenrichtung der n-Typ AlGaN-Schicht 31 vorliegt. Die zweite Bondelektrode 92 weist vorzugsweise konische Seitenflächen auf.
  • Die zweite Bondelektrode 92 weist eine Struktur auf, in der Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d gestapelt sind. Nachstehend werden die Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d als eine erste Metallschicht 92a, eine zweite Metallschicht 92b, eine dritte Metallschicht 92c und eine vierte Metallschicht 92d in dieser Reihenfolge ausgehend von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 bezeichnet.
  • Die erste Metallschicht 92a, die zweite Metallschicht 92b, die dritte Metallschicht 92c und die vierte Metallschicht 92d in der zweiten Bondelektrode 92 sind aus einer Ti-Schicht, einer Al-Schicht, einer Ti-Schicht bzw. einer Au-Schicht zusammengesetzt. Beispielsweise weisen die erste Metallschicht 92a, die zweite Metallschicht 92b, die dritte Metallschicht 92c und die vierte Metallschicht 92d eine Dicke von 100 nm, 250 nm, 100 nm bzw. 1300 nm auf. Das Material der zweiten Bondelektrode 92 als untere Schicht ist eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Mo, Cr und W. Demgemäß ermöglicht die lichtemittierende Vorrichtung 100 eine Verbesserung der Haftung der zweiten Kontaktelektroden 91 und des elektrischen Isolierfilms 10 bezüglich der Metallschicht 92a als untere Schicht.
  • Das Material der Metallschicht 92a als die untere Schicht ist vorzugsweise eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Mo, Cr und W. Die zweite Bondelektrode 92 kann demgemäß einen Nicht-Ohm'schen Kontakt als Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 aufweisen, wobei die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird, weniger als 50% beträgt.
  • Der „Nicht-Ohm'sche Kontakt” ist ein Kontakt, der nicht als Ohm'scher Kontakt betrachtet wird, und ist typischerweise ein Schottky-Kontakt. Der „Schottky-Kontakt” steht für einen Kontakt mit einem Gleichrichten von Strom, der gemäß der Richtung der angelegten Spannung auftritt.
  • In der vorliegenden Beschreibung kann eine untere Grenze des Kontaktwiderstands des Kontakts zwischen der zweiten Bondelektrode 92 und der n-Typ-AlGaN-Schicht 31, der als der Nicht-Ohm'sche Kontakt betrachtet wird, durch eine Vorwärtsspannung (Vf) in den Strom-Spannung-Charakteristika der lichtemittierenden Vorrichtung 100 betrachtet werden. Die 3 zeigt ein Messergebnis, das ein Beispiel der Strom-Spannung-Charakteristika der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zeigt. Obwohl die theoretische Vorwärtsspannung der lichtemittierenden Vorrichtung 100, die aus der Bandlücke abgeschätzt wird, etwa 4,7 V beträgt, betrug die Vorwärtsspannung der lichtemittierenden Vorrichtung 100 in dem Beispiel etwa 9 V, wie es in der 3 gezeigt ist. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 weist vorzugsweise eine kleine Differenz zwischen der tatsächlichen Vorwärtsspannung und der theoretischen Vorwärtsspannung auf, da die Spannung, die der Differenz zwischen der tatsächlichen Vorwärtsspannung und der theoretischen Vorwärtsspannung entspricht, einen Leistungsverlust verursacht. Der Kontaktwiderstand zwischen dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und den zweiten Kontaktelektroden muss auf weniger als 1 × 10–2 Ω·cm2 eingestellt werden, so dass die Differenz zwischen der tatsächlichen Vorwärtsspannung und der theoretischen Vorwärtsspannung z. B. weniger als 6 V beträgt. Diesbezüglich kann die untere Grenze des Kontakts zwischen der zweiten Bondelektrode 92 und der n-Typ-Al-GaN-Schicht 31, die als Nicht-Ohm'scher Kontakt betrachtet wird, z. B. 1 × 10–2 Ω·cm2 betragen.
  • Die Reflexion, die durch das „Material, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird”, bereitgestellt wird, „beträgt weniger als 50%”, ist ein Messwert mit einer Ulbrichtkugel und einem Spektrophotometer. Die Messergebnisse wurden aus Reflexionsbewertungsproben erhalten. Jede der Reflexionsbewertungsproben wurde durch Abscheiden einer Metallschicht auf einem Siliziumsubstrat hergestellt. Verschiedene Arten von Reflexionsbewertungsproben wurden als die Reflexionsbewertungsproben hergestellt. In den verschiedenen Arten von Reflexionsbewertungsproben wurden Ti, Mo, Cr, W und ein weiteres anderes Metall als Material jeder Metallschicht eingesetzt. Eine Reflexion von weniger als 50% bezüglich einer Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von 210 nm bis 360 nm wurde in Fällen erhalten, bei denen das Material jeder Metallschicht in den Reflexionsbewertungsproben eine Art war, die aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Mo, Cr und W, ausgewählt ist. Jede jeweilige Reflexion in den Reflexionsbewertungsproben betrug ungeachtet der Polarisation, des Einfallswinkels und dergleichen weniger als 50%. Zum Messen der Reflexion von Ultraviolettstrahlung auf jeder Metallschicht wurde reflektierte Ultraviolettstrahlung, wobei die Ultraviolettstrahlung auf jeder Metallschicht der Reflexionsbewertungsproben einen Einfallswinkel von 3° aufwies, mit der Ulbrichtkugel konvergiert und dann mit dem Spektrophotometer gemessen.
  • Vorzugsweise sind die erste Bondelektrode 82 der positiven Elektrode 8 und die zweite Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 aus dem gleichen Material ausgebildet und mit der gleichen laminierten Struktur versehen. Die erste Bondelektrode 82 und die zweite Bondelektrode 92 können demgemäß gleichzeitig gebildet werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 hergestellt wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Größe in der Draufsicht von mindestens einer zweiten Kontaktelektrode 91 der zweiten Kontaktelektroden 91 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 vorzugsweise größer ist als ein Kreis mit einem Durchmesser von 45 μm. Mit anderen Worten, mindestens eine zweite Kontaktelektrode 91 der zweiten Kontaktelektroden 91 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ist vorzugsweise größer als der Kreis mit dem Durchmesser von 45 μm, betrachtet von einer Dickenrichtung des Substrats 1. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann demgemäß die zweite Bondelektrode 92 aufweisen, wobei deren Oberflächenform eine Form ist, die einen flachen Bereich aufweist, der in der Draufsicht eine Größe aufweist, die größer ist als der Kreis mit einem Durchmesser von 45 μm. Es ist daher möglich, einen Au-Bondhügel, der mit einem allgemeinen Drahtbonder hergestellt wird, auf der zweiten Bondelektrode 92 zu bilden. Der mit dem allgemeinen Drahtbonder hergestellte Au-Bondhügel weist einen Durchmesser von 45 μm bis 100 μm auf.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann auch die negative Elektrode 9 aufweisen, deren Ablösen von der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 verhindert wird, da die Haftung zwischen den zweiten Kontaktelektroden 91 und dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 in der negativen Elektrode 9 größer ist als die Haftung zwischen der zweiten Bondelektrode 92 und dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31, und dadurch die zweiten Kontaktelektroden 91 in nahezu der gesamten vertikalen Projektionsfläche des flachen Bereichs der zweiten Bondelektrode 92 vorliegen.
  • In einem Beispiel ist der Passivierungsfilm 11 zum Bedecken eines Endteils der ersten Bondelektrode 82 der positiven Elektrode 8, eines Endteils der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 und des elektrischen Isolierfilms 10 ausgebildet. Insbesondere ist der Passivierungsfilm 11 zum Bedecken einer Oberfläche und der Seitenflächen der ersten Bondelektrode 82, einer Oberfläche und der Seitenflächen der zweiten Bondelektrode 92 und des elektrischen Isolierfilms 10 ausgebildet, und ist auch mit einer Öffnung 111, die den zentralen Teil der ersten Bondelektrode 82 (den zentralen Teil der Oberfläche der ersten Bondelektrode 82) freilegt (die Öffnung 111 wird hier nachstehend als eine „erste Öffnung 111” bezeichnet), und der Öffnung 112 ausgebildet, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 (den zentralen Teil der Oberfläche der zweiten Bondelektrode 92) freilegt (die Öffnung 112 wird hier nachstehend als eine „zweite Öffnung 112” bezeichnet). Der Passivierungsfilm 11 muss mindestens auf der zweiten Bondelektrode 92 und mit der Öffnung 112 ausgebildet sein, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 freilegt. Der Passivierungsfilm 11 ist ein Schutzfilm, der in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 eine äußerste Schicht wird. Der Passivierungsfilm 11 ist ein Schutzfilm, der eine Eigenschaftsverschlechterung unterdrückt, die durch Feuchtigkeit und dergleichen der Außenluft verursacht wird. Insbesondere ist der Passivierungsfilm 11 ein Schutzfilm, der mindestens jeweilige Funktionen der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9, der zweiten Kontaktelektroden 91 und der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 schützt, wodurch die Eigenschaftsverschlechterung der lichtemittierenden Vorrichtung 100 unterdrückt wird. Beispiele für die Eigenschaften der lichtemittierenden Vorrichtung 100 umfassen optische Eigenschaften, elektrische Eigenschaften und dergleichen. Beispiele für die optischen Eigenschaften der lichtemittierenden Vorrichtung 100 umfassen die optische Abgabe, die Emissionswellenlänge, den Lichtstromfaktor und dergleichen. Beispiele für die elektrischen Eigenschaften der lichtemittierenden Vorrichtung 100 umfassen die ESD(elektrostatische Entladung)-Beständigkeit, die Ansteuerspannung, den Sperrrichtungsvorspannungsleckstrom („reverse bias leakage current”) und dergleichen. Die optische Abgabe der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann mit der Ulbrichtkugel und einem Spektrometer gemessen werden.
  • Die erste Öffnung 111 weist vorzugsweise einen Öffnungsbereich auf, der in einer Richtung entfernt von der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 in der Dickenrichtung der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 allmählich zunimmt. Die erste Öffnung 111 in dem Passivierungsfilm 11 weist vorzugsweise eine konische Innenumfangsoberfläche auf.
  • Die zweite Öffnung 112 weist vorzugsweise eine konische Innenumfangsoberfläche auf, wodurch sie einen Öffnungsbereich aufweist, der in einer Richtung entfernt von der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 in der Dickenrichtung der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 allmählich zunimmt. Die zweite Öffnung 112 in dem Passivierungsfilm 11 weist vorzugsweise die konische Innenumfangsoberfläche auf.
  • Beispielsweise ist der Passivierungsfilm 11 vorzugsweise ein Siliziumnitridfilm. Der Passivierungsfilm 11 kann demgemäß eine Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, die kleiner ist als diejenige eines Siliziumoxidfilms, und eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen. Der Passivierungsfilm 11 ist elektrisch nicht leitfähig. Der Passivierungsfilm 11 wird vorzugsweise durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann demgemäß eine Stufenüberdeckung durch den Passivierungsfilm 11 und einen Dichtegrad des Passivierungsfilms 11 aufweisen, die verglichen mit Fällen verbessert sind, bei denen der Passivierungsfilm 11 durch ein Gasphasenverfahren oder ein Sputterverfahren gebildet wird. Der Passivierungsfilm 11 weist z. B. eine Dicke von 700 nm auf.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfasst vorzugsweise eine erste Haftschicht 141, die zwischen dem Passivierungsfilm 11 und dem Oberflächenendteil der ersten Bondelektrode 82 in der positiven Elektrode 8 vorliegt. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfasst vorzugsweise auch eine zweite Haftschicht 142, die zwischen dem Passivierungsfilm 11 und dem Oberflächenendteil der zweiten Bondelektrode 92 in der negativen Elektrode 9 vorliegt.
  • Jede der ersten und der zweiten Haftschicht 141 und 142 ist eine Schicht, die verglichen mit der ersten und der zweiten Bondelektrode 82 und 92 eine starke Haftung an dem Passivierungsfilm 11 aufweist. Jedes Material der ersten und der zweiten Haftschicht 141 und 142 ist vorzugsweise eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Cr, Nb, Zr, TiN und TaN.
  • Jede der ersten und der zweiten Haftschicht 141 und 142 weist z. B. eine Dicke von 20 nm auf.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung (100) erläutert.
  • (1) Herstellung eines Wafers
  • Der Wafer ist ein Substrat, das eine Kreisform aufweist. Wenn das Substrat 1 der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ein Saphirsubstrat ist, kann ein Saphirwafer als Wafer eingesetzt werden. Der Saphirwafer weist eine erste Oberfläche auf, die der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 entspricht. Die erste Oberfläche des Saphirwafers weist vorzugsweise einen Versetzungswinkel von der (0001)-Ebene von 0° bis 0,5° auf.
  • (2) Verfahren zum Stapeln einer Nitridhalbleiterschicht 20 auf der ersten Oberfläche des Wafers
  • Das Verfahren umfasst das Bilden der Nitridhalbleiterschicht 20 durch das Epitaxiewachstumsverfahren.
  • In dem Verfahren wird das MOVPE-Verfahren als das Epitaxiewachstumsverfahren für die Nitridhalbleiterschicht 20 verwendet. In dem Verfahren wird als das MOVPE-Verfahren vorzugsweise ein Niederdruck-MOVPE-Verfahren eingesetzt.
  • Trimethylaluminium (TMAl) wird vorzugsweise als Quellengas von Al verwendet. Trimethylgallium (TMGa) wird vorzugsweise als Quellengas von Ga verwendet. NH3 wird vorzugsweise als Quellengas von N verwendet. Tetraethylsilan (TEST) wird vorzugsweise als Quellengas von Si verwendet, das ein Fremdatom zum Verleihen einer n-Typ-Leitfähigkeit ist. Bis(cyclopentadienyl)magnesium (Cp2Mg) wird vorzugsweise als Quellengas von Mg verwendet, das ein Fremdatom ist, das zur p-Typ-Leitfähigkeit beiträgt. Beispielsweise wird H2-Gas vorzugsweise als Trägergas für jedes der Quellengase verwendet.
  • Die Substrattemperatur, das V/III-Verhältnis, die Zuführungsrate von jedem Quellengas, der Wachstumsdruck und dergleichen müssen in einer geeigneten Weise als Wachstumsbedingungen der Nitridhalbleiterschicht 20 eingestellt werden. Das V/III-Verhältnis ist das Verhältnis der Molrate des Quellengases von N, das ein Element der Gruppe V ist [μmol/min], zu der Gesamtmolrate von Quellengasen der Elemente der Gruppe 111 (Quellengas von Al und Quellengas von Ga) [μmol/min]. Der „Wachstumsdruck” ist der Druck in einem Reaktor einer MOVPE-Vorrichtung, wobei die Quellengase und die jeweiligen Trägergase dem Reaktor zugeführt werden.
  • Das Epitaxiewachstumsverfahren der Nitridhalbleiterschicht 20 ist nicht auf MOVPE beschränkt, sondern es kann sich z. B. um ein MBE-Verfahren, ein HVPE-Verfahren oder dergleichen handeln.
  • (3) Verfahren zum Ausheizen zum Aktivieren von p-Typ-Fremdatomen
  • Das Verfahren ist ein Verfahren zum Aktivieren der p-Typ-Fremdatome der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 durch Ausheizen für eine vorgegebene Ausheizzeit bei einer vorgegebenen Ausheiztemperatur in einem Ausheizofen einer Ausheizvorrichtung. Insbesondere umfasst das Verfahren das Aktivieren der jeweiligen p-Typ-Fremdatome der Elektronen-blockierenden Schicht 51, der p-Typ-AlGaN-Schicht 52 und der p-Typ-Kontaktschicht in der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5. Die Ausheizbedingungen umfassen eine Ausheiztemperatur von 600 bis 800°C und eine Ausheizzeit von 10 bis 50 Minuten. Beispiele für die Ausheizvorrichtung umfassen eine Lampenausheizvorrichtung, einen elektrischen Ausheizofen und dergleichen.
  • (4) Verfahren zur Bildung der Mesastruktur 22
  • Das Verfahren umfasst das Bilden einer ersten Photolackschicht auf einem Bereich, welcher der oberen Oberfläche 22a der Mesastruktur 22 in der Oberfläche 20a der Nitridhalbleiterschicht 20 entspricht, durch eine Photolithographietechnik. Das Verfahren umfasst auch das Bilden der Mesastruktur 22 durch Ätzen eines Teils der Nitridhalbleiterschicht 20 von der Seite der Oberfläche 20a bis zu dem Zwischenteil der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 und dann das Entfernen der ersten Photolackschicht. Beispielsweise wird das Ätzen der Nitridhalbleiterschicht 20 vorzugsweise durch eine Trockenätzvorrichtung durchgeführt. Beispielsweise ist die Trockenätzvorrichtung vorzugsweise ein induktiv gekoppeltes Plasma-Ätzsystem.
  • (5) Verfahren zur Bildung des elektrischen Isolierfilms 10
  • Das Verfahren umfasst das Bilden eines Siliziumoxidfilms als Basis des elektrischen Isolierfilms 10 auf der gesamten ersten Oberflächenseite des Wafers durch z. B. ein PECVD(plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung)-Verfahren. Das Verfahren umfasst auch das Bilden des elektrischen Isolierfilms 10 durch Strukturieren des Siliziumoxidfilms derart, dass das erste und das zweite Kontaktloch 101 und 102 in den Siliziumoxidfilm eingebracht werden. Das Strukturieren des Siliziumoxidfilms wird z. B. durch eine Photolithographietechnik und eine Ätztechnologie durchgeführt.
  • (6) Verfahren zur Bildung der zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9
  • Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt zur Bildung einer zweiten Photolackschicht, die durch Strukturieren derart erhalten wird, dass nur ein Bereich, der mit der negativen Elektrode 9 ausgebildet werden soll (d. h., ein Teil der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31), in der Seite der ersten Oberfläche des Wafers freigelegt ist. Das Verfahren umfasst auch einen zweiten Schritt zum Bilden eines laminierten Films auf der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 durch das Gasphasenverfahren, wobei der laminierte Film einen Al-Film, einen Ni-Film, einen Al-Film, einen Ni-Film und einen Au-Film enthält, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Oberfläche 312a gestapelt sind. Das Verfahren umfasst auch einen dritten Schritt zum Entfernen der zweiten Photolackschicht und von unerwünschten Filmen auf der zweiten Photolackschicht durch Abheben. Das Verfahren umfasst ferner einen vierten Schritt zum Bilden der zweiten Kontaktelektroden 91 durch Durchführen eines Ausheizverfahrens und dann Durchführen eines langsamen Abkühlens. Das Ausheizverfahren ist vorzugsweise ein RTA (schnelles themrisches Ausheizen) in einer N2-Gasatmosphäre. In dem Verfahren wird das Ausheizverfahren vorzugsweise mit einer Infrarotausheizvorrichtung durchgeführt.
  • Beispielsweise umfassen Bedingungen für das RTA-Verfahren eine Ausheiztemperatur von 650°C und eine Ausheizzeit von einer Minute. Die Ausheiztemperatur ist vorzugsweise eine Temperatur, die der eutektische Punkt von AlNi (640°C) oder mehr und weniger als 700°C ist. Die Ausheiztemperatur kann auf der Basis eines Zusammensetzungsverhältnisses von Al in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 in einer geeigneten Weise verändert werden. Beispielsweise wird die Ausheizzeit vorzugsweise in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis drei Minuten eingestellt. Der „eutektische Punkt” steht für eine Erstarrungstemperatur, wenn ein flüssiges eutektisches Gemisch ein Gemisch in fester Phase erzeugt, das dieselbe Zusammensetzung aufweist.
  • Das „Durchführen eines langsamen Abkühlens” steht für ein allmähliches Abkühlen. Die Abkühlungsgeschwindigkeit (nachstehend als „geringe Abkühlungsgeschwindigkeit” bezeichnet), wenn das langsame Abkühlen durchgeführt wird, kann z. B. 30°C/min betragen. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist nicht auf 30°C/min beschränkt. Vorzugsweise wird die Abkühlungsgeschwindigkeit zweckmäßig in einem Bereich von z. B. 20 bis 60°C/min eingestellt.
  • (7) Verfahren zur Bildung der ersten Kontaktelektrode 81 der positiven Elektrode 8
  • Das Verfahren umfasst das Bilden der ersten Kontaktelektrode 81 auf der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5.
  • Insbesondere umfasst das Verfahren das Bilden einer dritten Photolackschicht, die durch Strukturieren derart erhalten wird, dass nur ein Bereich, der mit der positiven Elektrode 8 auf der Seite der ersten Oberfläche des Wafers ausgebildet werden soll (ein Teil der Oberfläche 53a der p-Typ-Kontaktschicht 53), freigelegt ist. Das Verfahren umfasst auch das Bilden einer laminierten Schicht aus z. B. einem Ni-Film, der eine Dicke von 30 nm aufweist, und einem Au-Film, der eine Dicke von 200 nm aufweist, durch ein Elektronenstrahlgasphasenverfahren, und dann das Entfernen der dritten Photolackschicht und von unerwünschten Filmen auf der dritten Photolackschicht durch Durchführen eines Abhebens. Das Verfahren umfasst ferner das Durchführen des RTA-Verfahrens in einer N2-Gasatmosphäre, so dass der Kontakt zwischen der ersten Kontaktelektrode 81 und der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 ein Ohm'scher Kontakt wird. Bedingungen des RTA-Verfahrens können z. B. eine Ausheiztemperatur von 500°C und eine Ausheizzeit von 15 Minuten umfassen.
  • (8) Verfahren zur Bildung der ersten Bondelektrode 82 der positiven Elektrode 8 und der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9
  • Das Verfahren umfasst das Bilden einer vierten Photolackschicht durch Strukturieren derart, dass nur die jeweiligen Bereiche, die mit der ersten Bondelektrode 82 und der zweiten Bondelektrode 92 auf der Seite der ersten Oberfläche des Wafers ausgebildet werden sollen, freigelegt sind. Das Verfahren umfasst auch das Bilden der ersten Bondelektrode 82 und der zweiten Bondelektrode 92 durch Bilden eines laminierten Films z. B. aus einer Ti-Schicht, die eine Dicke von 100 nm aufweist, einer Al-Schicht, die eine Dicke von 250 nm aufweist, einer Ti-Schicht, die eine Dicke von 100 nm aufweist, und einer Au-Schicht, die eine Dicke von 1300 nm aufweist, durch das Elektronenstrahlgasphasenverfahren. Das Verfahren umfasst ferner das Entfernen der vierten Photolackschicht und von unerwünschten Filmen auf der vierten Photolackschicht durch Durchführen eines Abhebens.
  • (9) Verfahren zur Bildung des Passivierungsfilms 11
  • Das Verfahren umfasst das Bilden eines Siliziumnitridfilms als Basis des Passivierungsfilms 11 auf der gesamten ersten Oberflächenseite des Wafers durch das Plasma-CVD-Verfahren. Das Verfahren umfasst auch das Bilden des Passivierungsfilms 11 durch Strukturieren des Siliziumnitridfilms derart, dass die erste Öffnung 111 und die zweite Öffnung 112 in den Siliziumnitridfilm auf der ersten Oberflächenseite des Wafers eingebracht werden. Die Strukturierung des Siliziumnitridfilms wird z. B. durch eine Photolithographietechnik und eine Ätztechnologie durchgeführt.
  • (10) Verfahren zur Bildung von Bruchrillen
  • Das Verfahren umfasst das Bilden von Bruchrillen, die einen Zwischenteil des Wafers in der Dickenrichtung des Wafers von der Oberflächenseite des Passivierungsfilms 11 erreichen. In dem Verfahren werden die Bruchrillen vorzugsweise durch eine Abtragungsverarbeitung mit einem Laserstrahlgerät gebildet. Die Abtragungsverarbeitung steht für eine Laserstrahlbearbeitung bei Bestrahlungsbedingungen, bei denen ein Abtragen stattfindet.
  • (11) Verfahren zum Polieren des Wafers
  • Das Verfahren umfasst ein Vermindern der Dicke des Wafers, so dass die Dicke einer vorgegebenen Dicke des Substrats 1 entspricht, durch Polieren des Wafers von der Seite einer zweiten Oberfläche auf der Seite, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Vorzugsweise ist das Polieren des Wafers ein aufeinanderfolgendes Durchführen eines Schleifverfahrens und eines Läppverfahrens.
  • Mit dem Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung (100) wurde die Verarbeitung durchgeführt und dadurch wird der Wafer erzeugt, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 ausgebildet sind. D. h., in dem Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung (100) wurden die Verfahren (1) bis (11) nacheinander durchgeführt und dadurch wird der Wafer erzeugt, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 ausgebildet sind.
  • (12) Verfahren zum Zerteilen des Wafers, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 ausgebildet sind, in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen 100 (Zerteilungsverfahren)
  • Das Zerteilungsverfahren ist ein Verfahren zum Zerteilen des Wafers, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 ausgebildet sind, in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen 100. Das Zerteilungsverfahren umfasst das Zerteilen des Wafers entlang der Bruchrillen nach dem Läppverfahren. Insbesondere umfasst das Zerteilungsverfahren ein Brechverfahren und ein Ausbreitungsverfahren. Nach dem Ausbreitungsverfahren können die einzelnen lichtemittierenden Vorrichtungen 100 durch ein geeignetes Aufnahmewerkzeug aufgenommen und dann z. B. in einer Chipschale oder dergleichen gelagert werden.
  • Das Brechverfahren umfasst z. B. das Zerteilen des Wafers in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen 100 mit einer Klinge. In dem Brechverfahren wird der Wafer sandwichartig von beiden Seiten in der Dickenrichtung durch zwei Waferbänder umgeben. Die Waferbänder sind Harzklebebänder. Nachdem der Wafer in die einzelnen lichtemittierenden Vorrichtungen 100 zerteilt worden ist, wird ein Waferband der zwei Waferbänder auf den Nitridhalbleiterschichten 20 des Wafers entfernt.
  • In dem Ausbreitungsverfahren wird das Waferband auf den zweiten Oberflächen 1b der Substrate 1 in den lichtemittierenden Vorrichtungen 100 z. B. durch eine Ausbreitungsvorrichtung ausgebreitet, und dadurch wird jeder Abstand zwischen angrenzenden lichtemittierenden Vorrichtungen 100 vergrößert.
  • Mit dem Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung (100) entspricht durch Durchführen des Zerteilungsverfahrens jeder Teil der ersten Oberfläche des Saphirwafers nach dem Läppverfahren der ersten Oberfläche 1a des Substrats 1 und jeder Teil der zweiten Oberfläche des Saphirwafers entspricht der zweiten Oberfläche 1b des Substrats 1.
  • Das Zerteilungsverfahren kann das Schneiden des Wafers, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 100 ausgebildet sind, durch eine Zerteilungssäge oder dergleichen umfassen, wodurch der Wafer in einzelne lichtemittierende Vorrichtungen 100 zerteilt wird.
  • Wie es vorstehend erwähnt worden ist, ermöglicht es das Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung (100), die Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtungen 100, deren jeweilige Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert ist, zu erleichtern.
  • Auf der Forschungsstufe zur Entwicklung der lichtemittierenden Vorrichtung 100, deren Feuchtigkeitsbeständigkeit verbessert ist, haben die vorliegenden Erfinder lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtungen 150 als Vergleichsbeispiel hergestellt (vgl. die 4A) und deren jeweilige Feuchtigkeitsbeständigkeit bewertet. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 150 (nachstehend als „lichtemittierende Vorrichtung 150” bezeichnet) weist einen Aufbau auf, der demjenigen der lichtemittierenden Vorrichtung 100 ähnlich ist, und unterscheidet sich von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 darin, dass eine erste Bondelektrode 82 einer positiven Elektrode 8 nur ein Material umfasst, das mit dem Material der vierten Metallschicht 82d der lichtemittierenden Vorrichtung 100 identisch ist, und eine zweite Bondelektrode 92 einer negativen Elektrode 9 nur ein Material umfasst, das mit dem Material der vierten Metallschicht 92d der lichtemittierenden Vorrichtung 100 identisch ist. Die lichtemittierende Vorrichtung 150 unterscheidet sich davon auch dahingehend, dass sie keine Komponenten enthält, die der ersten und der zweiten Haftschicht 141 und 142 der lichtemittierenden Vorrichtung 100 entsprechen. Die lichtemittierende Vorrichtung 150 unterscheidet sich von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 auch dahingehend, dass die negative Elektrode 9 nur eine zweite Kontaktelektrode 91 und eine Größe der zweiten Kontaktelektrode 91 in einer Draufsicht aufweist, die mit der Größe in der Draufsicht identisch ist, welche die zweiten Kontaktelektroden 91 der lichtemittierenden Vorrichtung 100 umfasst.
  • Zur Bewertung der Feuchtigkeitsbeständigkeit jeder lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel haben die vorliegenden Erfinder einen Stromzuführungstest bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur durchgeführt und haben die elektrischen Eigenschaften bewertet, das Aussehen mit einem Lichtmikroskop und einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) untersucht und dergleichen. In dem Stromzuführungstest bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur betrugen die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, der elektrische Strom und die kontinuierliche Stromzuführungszeit 60°C, 80% relative Feuchtigkeit (RH %), 20 mA bzw. 2000 Stunden. Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass die lichtemittierende Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel eine weitere Verbesserung von deren Feuchtigkeitsbeständigkeit erforderte. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder erkannt, dass während des Stromzuführungstests bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur eine Fehlfunktion in der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel auftreten kann. Die „Fehlfunktion” war ein Öffnungsversagen („open failure”), eine Beschädigung des Endteils der zweiten Bondelektrode 92, eine Beschädigung eines Teils des Passivierungsfilms 11 auf dem beschädigten Endteil der zweiten Bondelektrode 92 und dergleichen. Die „Fehlfunktion” wird durch eine Korrosion eines Bereichs unmittelbar unterhalb der negativen Elektrode 9 auf dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 verursacht. Die „Korrosion eines Bereichs unmittelbar unterhalb der negativen Elektrode 9 auf dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31” steht für eine Oxidation des Bereichs unmittelbar unterhalb der zweiten Kontaktelektrode 91 des zweiten Bereichs 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und Al2O3 wird gebildet. Mit der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel haben die vorliegenden Erfinder auch bestätigt, dass selbst dann, wenn die Fehlfunktion auftrat, keine Korrosion in der p-Typ-Kontaktschicht 53 auftrat, welche die p-Typ-GaN-Schicht aufwies, und dass keine Beschädigung des Endteils der ersten Bondelektrode 82 der positiven Elektrode 8 auftrat.
  • Ein Abschätzungsmechanismus bezüglich des Auftretens einer Fehlfunktion in der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 4A, 4B, 4C und 4D erläutert. Die Reihenfolge der 4A, 4B, 4C und 4D ist mit der Reihenfolge des zeitlichen Ablaufs identisch. Jeder fettgedruckte Pfeil in den 4A, 4B, 4C und 4D zeigt schematisch einen Strompfad.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 150 erreicht Feuchtigkeit von außen die Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 durch einen Defekt 116 des Passivierungsfilms 11 (vgl. die 4A) und einen Defekt 926 der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 (vgl. die 4A). Der Defekt 116 des Passivierungsfilms 11 ist ein Riss, ein kleines Loch oder dergleichen. Der Defekt 926 der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 ist ein Riss, ein kleines Loch, eine Korngrenze oder dergleichen.
  • Wenn die Oberfläche des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 Feuchtigkeit enthält, fließt ein Strom von der positiven Elektrode 8 zu der negativen Elektrode 9 und Löcher (h+) werden in dem zweiten Bereich 312 erzeugt, und dadurch wird die lichtemittierende Vorrichtung 150 durch die nachstehende elektrochemische Reaktion mit einem elektrischen Isolator (Al2O3) 160 ausgebildet (4B).
  • Die elektrochemische Reaktion findet um die Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 statt und wird durch die Feuchtigkeit und AlN innerhalb des zweiten Bereichs der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 verursacht. In diesem Fall ist die Formel der chemischen Reaktion wie folgt: 2AlN + 6h+ → 2Al3+ + N2 2Al3+ + 6OH– → Al2O3 + 3H2O.
  • Insbesondere liegt in der Umgebung der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 der lichtemittierenden Vorrichtung 150 N2 vor und Al2O3 wird durch eine Oxidationsreaktion erzeugt und dadurch tritt ein Bereich auf, der elektrisch nicht leitfähig wird und dessen Volumen vergrößert ist.
  • Als Ergebnis neigt die lichtemittierende Vorrichtung 150 dazu, einem Eindringen von Feuchtigkeit zu unterliegen, und zwar durch das Auftreten einer Korrosion in dem Bereich unmittelbar unterhalb der negativen Elektrode 9 auf der n-Typ-AlGaN-Schicht 31, einer Beschädigung des Endteils der zweiten Bondelektrode 92, einer Beschädigung eines Teils des Passivierungsfilms 11 auf dem beschädigten Teil des Endteils der zweiten Bondelektrode 92 und dergleichen (4C).
  • Als Ergebnis weist die lichtemittierende Vorrichtung 150 einen Bereich auf, der elektrisch nicht leitfähig ist und vergrößert ist (der elektrische Isolator 160, der vergrößert ist), da die elektrochemische Reaktion mit zunehmender Geschwindigkeit abläuft und sich der Strompfad durch die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 verändert. Ein Öffnungsversagen, das ein Fließen eines Stroms verhindert, tritt in der lichtemittierenden Vorrichtung 150 auf, da der Bereich unmittelbar unterhalb der negativen Elektrode 9 auf der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 elektrisch nicht leitfähig ist (4D).
  • Im Gegensatz dazu weist die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Insbesondere trat die Fehlfunktion während des Stromzuführungstests bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur bezüglich der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel auf, während eine solche Fehlfunktion in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann nicht auftrat, wenn der Stromzuführungstest bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur durchgeführt wurde.
  • Ein Abschätzungsmechanismus bezüglich des Unterdrückens des Auftretens einer solchen Fehlfunktion in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B erläutert. Die Reihenfolge der 5A und 5B ist mit der Reihenfolge des zeitlichen Ablaufs identisch. Jeder fettgedruckte Pfeil in den 5A und 5B zeigt schematisch einen Strompfad.
  • Wie es in der 5A gezeigt ist, fließt in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der Strom, der von der positiven Elektrode 8 zu der negativen Elektrode 9 fließt, einfach durch die Grenzflächen zwischen den zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9 und dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31, fließt jedoch kaum durch die Grenzflächen zwischen der zweiten Bondelektrode 92 und dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-Al-GaN-Schicht 31. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 erreicht Feuchtigkeit von außen die Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 durch den Defekt 116 des Passivierungsfilms 11 und den Defekt 926 der zweiten Bondelektrode 92.
  • Wenn die Oberfläche des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 Feuchtigkeit enthält, fließt ein Strom und Löcher (h+) werden in dem zweiten Bereich 312 erzeugt, und dadurch wird die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorstehend genannten Formel der elektrochemischen Reaktion mit einem elektrischen Isolator 160 ausgebildet.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann jedoch das Auftreten der vorstehend genannten elektrochemischen Reaktion unterdrücken, da ein Strom, der von der positiven Elektrode 8 zu der negativen Elektrode 9 fließt, kaum durch die Grenzflächen zwischen der zweiten Bondelektrode 92 und dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 fließt. Insbesondere fließt der Strom kaum durch jede Fläche des zweiten Bereichs 312 zwischen angrenzenden zweiten Kontaktelektroden 91 der negativen Elektrode 9 und die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann daher das Auftreten einer elektrochemischen Reaktion unterdrücken. Dies führt zu einer Beschädigung, durch die der Gesamtwiderstand geringfügig zunimmt, und es wird deshalb davon ausgegangen, dass die lichtemittierende Vorrichtung 100 eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist verglichen mit Fällen, bei denen ein Metall mit einem hohen Reflexionsvermögen als Metallschicht 92a verwendet wird, bei der es sich um die untere Schicht in der zweiten Bondelektrode 92 der negativen Elektrode 9 handelt, auch eine längere Lebensdauer auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Verwendung von Al und dergleichen mit einem hohen Reflexionsvermögen einen Strom durch einen photoelektrischen Effekt erzeugen kann und das Ablaufen einer Oxidationsreaktion selbst nach einer Stromunterbrechung ermöglicht wird, wohingegen die Verwendung von Ti mit einem Reflexionsvermögen von weniger als 50% das Auftreten eines Stroms durch den photoelektrischen Effekt unterdrücken kann.
  • Im Hinblick auf die Verminderung des Gesamtwiderstands der zweiten Bondelektrode 92 ist die zweite Metallschicht 92b vorzugsweise eine Al-Schicht. Die dritte Metallschicht 92c weist vorzugsweise eine Funktion als eine Barrieremetallschicht zwischen der zweiten Metallschicht 92b aus der Al-Schicht und der vierten Metallschicht 92d aus einer Au-Schicht auf. Das Material der dritten Metallschicht 92c ist vorzugsweise eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Ta und Ni. Es ist demgemäß möglich, die Haftung der zweiten Metallschicht 92b und der vierten Metallschicht 92d bezüglich der dritten Metallschicht 92c zu verbessern.
  • Wie es vorstehend angegeben ist, umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4, die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5, das Substrat 1, die positive Elektrode 8, die negative Elektrode 9, den elektrischen Isolierfilm 10 und den Passivierungsfilm 11. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 weist mindestens die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 auf. Die Leuchtschicht 4 ist auf der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ausgebildet und zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet. Die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 ist auf der Leuchtschicht 4 ausgebildet. Das Substrat 1 stützt die Nitridhalbleiterschicht 20, welche die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4 und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 umfasst. Das Substrat 1 ist ein Einkristallsubstrat. Das Substrat 1 ermöglicht ein Hindurchtreten der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird. Die positive Elektrode 8 ist auf der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 bereitgestellt. Die negative Elektrode 9 ist auf einem Bereich der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3 bereitgestellt, wobei der Bereich nicht mit der Leuchtschicht 4 bedeckt ist. Der elektrische Isolierfilm 10 ist mit dem ersten Kontaktloch 101 und dem zweiten Kontaktloch 102 ausgebildet, wobei die positive Elektrode 8 innerhalb des ersten Kontaktlochs 101 angeordnet ist und die negative Elektrode 9 innerhalb des zweiten Kontaktlochs 102 angeordnet ist. Die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht 3, die Leuchtschicht 4 und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 sind von der Seite des Substrats 1 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die n-Typ-AlGaN-Schicht 31 weist den ersten Bereich 311, der die Leuchtschicht 4 überlappt, und den zweiten Bereich 312 auf, den die Leuchtschicht 4 nicht überlappt, und ist mit der Stufe (Aussparung) ausgebildet, die bewirkt, dass die Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der Richtung des Substrats 1 weiter zurückversetzt ist als die Oberfläche 311a des ersten Bereichs 311. Die elektrische Isolierschicht 10 bedeckt die Seitenflächen 5c und einen Teil der Oberfläche 5a der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5, die Seitenflächen 4c der Leuchtschicht 4, die Seitenflächen 311c des ersten Bereichs 311 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 und einen Teil der Oberfläche 312a des zweiten Bereichs 312 in der n-Typ-AlGaN-Schicht 31. Die positive Elektrode 8 umfasst die erste Kontaktelektrode 81, die innerhalb des ersten Kontaktlochs 101 in dem elektrischen Isolierfilm 10 angeordnet ist und in einem Ohm'schen Kontakt mit der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht 5 steht, und die erste Bondelektrode 82, welche die erste Kontaktelektrode 81 bedeckt. Die negative Elektrode 9 umfasst die zweiten Kontaktelektroden 91, die innerhalb des zweiten Kontaktlochs 102 in dem elektrischen Isolierfilm 10 angeordnet sind und jeweils in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 stehen, und die zweite Bondelektrode 92, welche die zweiten Kontaktelektroden 91 bedeckt und in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht. Der Passivierungsfilm 11 bedeckt mindestens den Oberflächenendteil der zweiten Bondelektrode 92 und ist mit einer Öffnung 112 ausgebildet, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 freilegt. Die zweite Bondelektrode 92 weist einen laminierten Aufbau aus Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d auf. Die Metallschicht 92a als die untere Schicht, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht, der Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d ist aus einem Material hergestellt, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird, weniger als 50% beträgt.
  • Wie es vorstehend erläutert ist, umfasst die negative Elektrode 9 der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 die zweiten Kontaktelektroden 91, die in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 stehen, und die zweite Bondelektrode 92, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht. In der negativen Elektrode 9 ist die Metallschicht 92a, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 steht, der Metallschichten 92a, 92b, 92c und 92d aus dem Material hergestellt, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht 4 emittiert wird, weniger als 50% beträgt. Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 kann dadurch verbessert werden, ohne die Größe der negativen Elektrode 9 in der Draufsicht verglichen mit Fällen zu verändern, bei denen die negative Elektrode 9 die zweite Kontaktelektrode 91 und die zweite Bondelektrode 92 nur jeweils einmal umfasst, wie dies bei der lichtemittierenden Vorrichtung 150 der Fall ist.
  • Die 6 ist ein schematischer Plan einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 110 gemäß einem modifizierten Beispiel 1 der Ausführungsform 1. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 110 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 identisch ist und unterscheidet sich davon nur dahingehend, dass die zweiten Kontaktelektroden 91 einer negativen Elektrode 9 verschiedene Formen aufweisen. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 110 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Die negative Elektrode 9 der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 110 weist vier zweite Kontaktelektroden 91 auf, wobei eine davon kreisförmig ist und eine andere davon ringförmig ist und die kreisförmige zweite Kontaktelektrode 91 umgibt. Die kreisförmige zweite Kontaktelektrode 91 weist vorzugsweise einen Durchmesser von 45 μm oder mehr auf.
  • Die 7 ist ein schematischer Plan einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 120 gemäß einem modifizierten Beispiel 2 der Ausführungsform 1. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 120 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 identisch ist und unterscheidet sich davon nur dahingehend, dass die zweiten Kontaktelektroden 91 einer negativen Elektrode 9 verschiedene Formen aufweisen. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 120 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Die negative Elektrode 9 der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 120 weist zweite Kontaktelektroden 91 auf, die eine lineare Form aufweisen und parallel zueinander angeordnet sind. Insbesondere weisen die zweiten Kontaktelektroden 91 eine Streifenstruktur auf.
  • Die 8 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 130 gemäß einem modifizierten Beispiel 3 der Ausführungsform 1. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 130 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 identisch ist und unterscheidet sich davon nur dahingehend, dass ein Passivierungsfilm 11 eine andere Struktur aufweist. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 130 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Der Passivierungsfilm 11 der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 130 ist so ausgebildet, dass er einen Oberflächenendteil einer zweiten Bondelektrode 92 einer negativen Elektrode 9, Seitenflächen der zweiten Bondelektrode 92 und einen Teil einer Oberfläche eines elektrischen Isolierfilms 10 um die zweite Bondelektrode 92 bedeckt. Der Passivierungsfilm 11 ist auch mit einer Öffnung 112 ausgebildet, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 freilegt.
  • Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 130 weist eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit auf, ohne dass die Größe der negativen Elektrode 9 in der Draufsicht verändert ist, und zwar verglichen mit Fällen, bei denen die negative Elektrode 9 nur jeweils eine der zweiten Kontaktelektrode 91 und der zweiten Bondelektrode 92 umfasst, wie dies bei der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel der Fall ist (vgl. die 4A).
  • Die 9 ist eine schematische Schnittansicht einer lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 140 gemäß einem modifizierten Beispiel 4 der Ausführungsform 1. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 140 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 100 identisch ist und unterscheidet sich davon nur dahingehend, dass ein Passivierungsfilm 11 eine andere Struktur aufweist. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 140 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Der Passivierungsfilm 11 der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 140 ist so ausgebildet, dass er nur einen Oberflächenendteil einer zweiten Bondelektrode 92 einer negativen Elektrode 9 bedeckt und ist mit einer Öffnung 112 ausgebildet, die den zentralen Teil der zweiten Bondelektrode 92 freilegt.
  • Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 140 weist eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit auf, ohne dass die Größe der negativen Elektrode 9 in der Draufsicht verändert ist, und zwar verglichen mit Fällen, bei denen die negative Elektrode 9 nur jeweils eine der zweiten Kontaktelektrode 91 und der zweiten Bondelektrode 92 umfasst, wie dies bei der lichtemittierenden Vorrichtung 150 als Vergleichsbeispiel der Fall ist (vgl. die 4A).
  • (Ausführungsform 2)
  • Nachstehend wird eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 200 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 200 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Vorrichtung 100 nahezu identisch ist, und unterscheidet sich davon dahingehend, dass sie ferner einen zweiten elektrischen Isolierfilm 10b umfasst, der sich von einem elektrischen Isolierfilm 10 als ein erster elektrischer Isolierfilm 10a unterscheidet. Der zweite elektrische Isolierfilm 10b ist auf einer Oberfläche 312a eines zweiten Bereichs 312 in einer n-Typ-AlGaN-Schicht 31 zwischen jeden angrenzenden zweiten Kontaktelektroden 91 der zweiten Kontaktelektroden 91 ausgebildet. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 200 kann ein seitliches Ausbreiten eines elektrischen Isolators 160 durch den zweiten elektrischen Isolierfilm 10b selbst dann unterdrücken, wenn der elektrische Isolator 160 in dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ausgebildet ist, wie es in der 11 gezeigt ist. Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 200 kann daher verglichen mit der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform 1 weiter verbessert werden.
  • Der zweite elektrische Isolierfilm 10b ist vorzugsweise ein Siliziumoxidfilm. Der zweite elektrische Isolierfilm 10b kann demgemäß durch das gleiche Verfahren wie der erste elektrische Isolierfilm 10a gebildet werden. Wenn der zweite elektrische Isolierfilm 10b die gleiche Dicke wie der erste elektrische Isolierfilm 10a aufweist, kann er gleichzeitig mit dem ersten elektrischen Isolierfilm 10a gebildet werden.
  • (Ausführungsform 3)
  • Nachstehend wird eine lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben. In der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 300 sind Komponenten gleicher Art die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 angegeben sind, und sind hier nicht beschrieben.
  • Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 300 weist einen Basisaufbau auf, der mit demjenigen der lichtemittierenden Vorrichtung 100 nahezu identisch ist. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 300 unterscheidet sich von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 dahingehend, dass sie mit Vertiefungen 313 in einer Oberfläche 312a eines zweiten Bereichs 312 in einer n-Typ-AlGaN-Schicht 31 zwischen jeden angrenzenden zweiten Kontaktelektroden von zweiten Kontaktelektroden und an der Außenseite davon ausgebildet ist. Die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung 300 kann eine seitliche Ausbreitung eines elektrischen Isolators 160 durch die Vertiefungen 313 selbst dann verhindern, wenn der elektrische Isolator 160 in dem zweiten Bereich 312 der n-Typ-AlGaN-Schicht 31 ausgebildet ist, wie es in der 13 gezeigt ist. Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der lichtemittierenden Nitridhalbleitervorrichtung 300 kann daher verglichen mit der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform 1 weiter verbessert werden.
  • Das jeweilige Material, Zahlenwerte und dergleichen, die in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben sind, zeigen lediglich bevorzugte Beispiele und sollen nicht darauf beschränkt sein. Geeignete Modifizierungen des Aufbaus der Erfindung der vorliegenden Anmeldung können durchgeführt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise kann jeder Teil der Konfigurationen des modifizierten Beispiels 1, des modifizierten Beispiels 2, des modifizierten Beispiels 3 und des modifizierten Beispiels 4 auf die Ausführungsform 2 oder 3 angewandt werden.
  • Das Einkristallsubstrat ist nicht auf ein Saphirsubstrat beschränkt, sondern es kann sich z. B. um ein Gruppe III-Nitridhalbleiterkristallsubstrat handeln. Beispielsweise kann als Gruppe III-Nitridhalbleiterkristallsubstrat ein AlN-Substrat verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    3
    n-Typ-Nitridhalbleiterschicht
    31
    n-Typ-AlGaN-Schicht
    311
    Erster Bereich
    312
    Zweiter Bereich
    312a
    Oberfläche
    313
    Vertiefung
    4
    Leuchtschicht
    5
    p-Typ-Nitridhalbleiterschicht
    8
    Positive Elektrode
    81
    Erste Kontaktelektrode
    82
    Erste Bondelektrode
    9
    Negative Elektrode
    91
    Zweite Kontaktelektroden
    92
    Zweite Bondelektrode
    92a
    Metallschicht
    92b
    Metallschicht
    92c
    Metallschicht
    92d
    Metallschicht
    10
    Elektrischer Isolierfilm
    10a
    Erster elektrischer Isolierfilm
    10b
    Zweiter elektrischer Isolierfilm
    101
    Erstes Kontaktloch
    102
    Zweites Kontaktloch
    11
    Passivierungsfilm
    112
    Öffnung (zweite Öffnung)
    100, 110, 120, 130, 140, 200, 300
    Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung

Claims (5)

  1. Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung, umfassend: eine n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die mindestens eine n-Typ-AlGaN-Schicht aufweist, eine Leuchtschicht, die auf der n-Typ-AlGaN-Schicht ausgebildet ist und zum Emittieren von Ultraviolettstrahlung ausgebildet ist, eine p-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die auf der Leuchtschicht ausgebildet ist, ein Substrat, das ein Einkristallsubstrat ist, das eine Nitridhalbleiterschicht stützt, welche die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die Leuchtschicht und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht umfasst, und es der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht emittiert wird, ermöglicht, hindurchzutreten, eine positive Elektrode, die auf einer Oberfläche der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht bereitgestellt ist, eine negative Elektrode, die auf einem Bereich der n-Typ-Nitridhalbleiterschicht bereitgestellt ist, wobei der Bereich nicht mit der Leuchtschicht bedeckt ist, einen elektrischen Isolierfilm, in dem ein erstes Kontaktloch und ein zweites Kontaktloch ausgebildet sind, wobei die positive Elektrode innerhalb des ersten Kontaktlochs angeordnet ist und die negative Elektrode innerhalb des zweiten Kontaktlochs angeordnet ist, und einen Passivierungsfilm, wobei die n-Typ-Nitridhalbleiterschicht, die Leuchtschicht und die p-Typ-Nitridhalbleiterschicht von einer Seite des Substrats in dieser Reihenfolge angeordnet sind, die n-Typ-AlGaN-Schicht einen ersten Bereich, den die Leuchtschicht überlappt, und einen zweiten Bereich aufweist, den die Leuchtschicht nicht überlappt, und mit einer Stufe ausgebildet ist, die bewirkt, dass eine Oberfläche des zweiten Bereichs weiter in der Richtung des Substrats zurückversetzt ist als eine Oberfläche des ersten Bereichs, der elektrische Isolierfilm Seitenflächen und einen Teil der Oberfläche der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht, Seitenflächen der Leuchtschicht, Seitenflächen des ersten Bereichs der n-Typ-AlGaN-Schicht und einen Teil der Oberfläche des zweiten Bereichs der n-Typ-AlGaN-Schicht bedeckt, die positive Elektrode eine erste Kontaktelektrode, die innerhalb des ersten Kontaktlochs in dem elektrischen Isolierfilm angeordnet ist und in einem Ohm'schen Kontakt mit der p-Typ-Nitridhalbleiterschicht steht, und eine erste Bondelektrode umfasst, welche die erste Kontaktelektrode bedeckt, die negative Elektrode zweite Kontaktelektroden, die innerhalb des zweiten Kontaktlochs in dem elektrischen Isolierfilm angeordnet sind und jeweils in einem Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht stehen, und eine zweite Bondelektrode umfasst, welche die zweiten Kontaktelektroden bedeckt und in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht steht, der Passivierungsfilm mindestens einen Oberflächenendteil der zweiten Bondelektrode bedeckt und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die einen zentralen Teil der zweiten Bondelektrode freilegt, die zweite Bondelektrode einen laminierten Aufbau von Metallschichten aufweist, und eine Metallschicht als eine untere Schicht, die in einem Nicht-Ohm'schen Kontakt mit der n-Typ-AlGaN-Schicht steht, der Metallschichten aus einem Material hergestellt ist, durch das die Reflexion der Ultraviolettstrahlung, die von der Leuchtschicht emittiert wird, weniger als 50% beträgt.
  2. Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Material der Metallschicht als die untere Schicht eine Art ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Ti, Mo, Cr und W, ausgewählt ist.
  3. Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen zweiten elektrischen Isolierfilm umfasst, der von dem elektrischen Isolierfilm als ein erster elektrischer Isolierfilm verschieden ist, wobei der zweite elektrische Isolierfilm auf der Oberfläche des zweiten Bereichs in der n-Typ-AlGaN-Schicht zwischen angrenzenden zweiten Kontaktelektroden der zweiten Kontaktelektroden ausgebildet ist.
  4. Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung mit einer Vertiefung in der Oberfläche des zweiten Bereichs in der n-Typ-AlGaN-Schicht zwischen angrenzenden zweiten Kontaktelektroden der zweiten Kontaktelektroden ausgebildet ist.
  5. Lichtemittierende Nitridhalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der mindestens eine zweite Kontaktelektrode der zweiten Kontaktelektroden größer ist als ein Kreis mit einem Durchmesser von 45 μm, betrachtet von einer Dickenrichtung des Substrats.
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