JP2001291898A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体発光素子の外部量子効率を改善する。
【解決手段】 半導体発光素子は、低抵抗性基板(2)
と、低抵抗性基板(2)の一方の主面に形成された窒化ガ
リウム系化合物半導体から成る第一の導電形の第一の半
導体領域(3)と、活性層(4)と、窒化ガリウム系化合物半
導体から成る第一の導電形と反対の第二の導電形の第二
の半導体領域(5)とが積層されて成る半導体基体(1)とを
有する。半導体基体(1)の一方の主面の一部に酸化チタ
ンから成る絶縁膜(6)が形成され、絶縁膜(6)と半導体基
体(1)の一方の主面は光透過性を有する電極(7)によって
被覆される。酸化チタンにより構成される高抵抗領域
(6)の直下に流れる電流を良好に遮断して、外部量子効
率が改善される。
と、低抵抗性基板(2)の一方の主面に形成された窒化ガ
リウム系化合物半導体から成る第一の導電形の第一の半
導体領域(3)と、活性層(4)と、窒化ガリウム系化合物半
導体から成る第一の導電形と反対の第二の導電形の第二
の半導体領域(5)とが積層されて成る半導体基体(1)とを
有する。半導体基体(1)の一方の主面の一部に酸化チタ
ンから成る絶縁膜(6)が形成され、絶縁膜(6)と半導体基
体(1)の一方の主面は光透過性を有する電極(7)によって
被覆される。酸化チタンにより構成される高抵抗領域
(6)の直下に流れる電流を良好に遮断して、外部量子効
率が改善される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物の半導体領域を備え且つ高外部量子効率を有する半
導体発光素子に関する。
合物の半導体領域を備え且つ高外部量子効率を有する半
導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ｉｎ
ＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体から成る発
光層を備えた青色系の発光素子は、青色発光ダイオード
として公知である。この発光素子では、シリコン、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＰ又はＳｉＣ等から成る低抵抗性基板の上に
窒化ガリウム系化合物半導体層が形成され、発光素子の
上面と下面には一対の電極が設けられる。この発光素子
では発光素子の厚み方向に電流を流すことができる為、
サファイア等から成る絶縁性基板の上に窒化ガリウム系
化合物半導体層を形成した構造に比べて、電流経路の抵
抗値を下げて消費電力及び動作電圧を低減することがで
きる。
ＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体から成る発
光層を備えた青色系の発光素子は、青色発光ダイオード
として公知である。この発光素子では、シリコン、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＰ又はＳｉＣ等から成る低抵抗性基板の上に
窒化ガリウム系化合物半導体層が形成され、発光素子の
上面と下面には一対の電極が設けられる。この発光素子
では発光素子の厚み方向に電流を流すことができる為、
サファイア等から成る絶縁性基板の上に窒化ガリウム系
化合物半導体層を形成した構造に比べて、電流経路の抵
抗値を下げて消費電力及び動作電圧を低減することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし低抵抗性基板を
使用した青色系発光素子では、発光素子の上面に配置さ
れるボンディング用電極の直下で発光し、発生する光の
うち発光素子の下面に向かう光は低抵抗性基板によって
吸収され、上面に向かう光は電極によって吸収されこの
ように、低抵抗性基板は光吸収層となるので、吸収した
光子数と放出された光子数との比である外部量子効率を
増加できない欠点があった。またボンディング用電極の
直下に流れる電流は実質的に無効電流となり、外部量子
効率を高めることができなかった。
使用した青色系発光素子では、発光素子の上面に配置さ
れるボンディング用電極の直下で発光し、発生する光の
うち発光素子の下面に向かう光は低抵抗性基板によって
吸収され、上面に向かう光は電極によって吸収されこの
ように、低抵抗性基板は光吸収層となるので、吸収した
光子数と放出された光子数との比である外部量子効率を
増加できない欠点があった。またボンディング用電極の
直下に流れる電流は実質的に無効電流となり、外部量子
効率を高めることができなかった。
【０００４】この問題点を解決するため、例えば、特開
平８−２５０７６８号公報には、発光素子の光取り出し
側又は光検出側の電極パッドの下部にシリコン酸化膜か
ら構成された抵抗率の高い高抵抗化領域を形成した半導
体素子が開示されている。光透過性を有するサファイア
製の絶縁性基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体領域
を形成する発光素子では、光が絶縁性基板を透過するの
で、外部量子効率を増加することができる。しかしなが
ら、光吸収性を有する低抵抗性基板を備えた発光素子構
造では、絶縁破壊電膜が比較的低いシリコン酸化膜によ
り高抵抗化領域を構成するとき、シリコン酸化膜を薄く
形成すると絶縁破壊が生じて電流をブロックする効果が
得られず、十分な改善は図れない。従って、外部量子効
率を増加するには高抵抗化領域を厚く形成しなければな
らないが、高抵抗化領域を厚く形成し且つ透明電極によ
り高抵抗化領域の上に電流を素子周囲に広げると、透明
電極に大きな段差が生じてカバレッジが悪くなる。透明
電極に亀裂が生じると、発光素子の周囲に電流を良好に
広げることができず、外部量子効率が低下する難点があ
る。
平８−２５０７６８号公報には、発光素子の光取り出し
側又は光検出側の電極パッドの下部にシリコン酸化膜か
ら構成された抵抗率の高い高抵抗化領域を形成した半導
体素子が開示されている。光透過性を有するサファイア
製の絶縁性基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体領域
を形成する発光素子では、光が絶縁性基板を透過するの
で、外部量子効率を増加することができる。しかしなが
ら、光吸収性を有する低抵抗性基板を備えた発光素子構
造では、絶縁破壊電膜が比較的低いシリコン酸化膜によ
り高抵抗化領域を構成するとき、シリコン酸化膜を薄く
形成すると絶縁破壊が生じて電流をブロックする効果が
得られず、十分な改善は図れない。従って、外部量子効
率を増加するには高抵抗化領域を厚く形成しなければな
らないが、高抵抗化領域を厚く形成し且つ透明電極によ
り高抵抗化領域の上に電流を素子周囲に広げると、透明
電極に大きな段差が生じてカバレッジが悪くなる。透明
電極に亀裂が生じると、発光素子の周囲に電流を良好に
広げることができず、外部量子効率が低下する難点があ
る。
【０００５】そこで本発明の目的は、高水準の外部量子
効率を有する半導体発光素子を提供することにある。
効率を有する半導体発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、低抵抗性基板(2)と、低抵抗性基板(2)の一方の
主面に形成された窒化ガリウム系化合物半導体から成る
第一の導電形の第一の半導体領域(3)と、活性層(4)と、
窒化ガリウム系化合物半導体から成る第一の導電形と反
対の第二の導電形の第二の半導体領域(5)とが積層され
て成る半導体基体(1)とを有する。半導体基体(1)の一方
の主面の一部に酸化チタンから成る絶縁膜(6)が形成さ
れ、絶縁膜(6)と半導体基体(1)の一方の主面は光透過性
を有する電極(7)によって被覆される。酸化チタンによ
り高抵抗領域(6)を構成するため、高抵抗領域(6)の直下
に流れる電流を良好に遮断（ブロック）して、透明電極
(7)を介して高抵抗領域(6)の周辺側に電流を良好に拡散
することができ、外部量子効率を向上することができ
る。
素子は、低抵抗性基板(2)と、低抵抗性基板(2)の一方の
主面に形成された窒化ガリウム系化合物半導体から成る
第一の導電形の第一の半導体領域(3)と、活性層(4)と、
窒化ガリウム系化合物半導体から成る第一の導電形と反
対の第二の導電形の第二の半導体領域(5)とが積層され
て成る半導体基体(1)とを有する。半導体基体(1)の一方
の主面の一部に酸化チタンから成る絶縁膜(6)が形成さ
れ、絶縁膜(6)と半導体基体(1)の一方の主面は光透過性
を有する電極(7)によって被覆される。酸化チタンによ
り高抵抗領域(6)を構成するため、高抵抗領域(6)の直下
に流れる電流を良好に遮断（ブロック）して、透明電極
(7)を介して高抵抗領域(6)の周辺側に電流を良好に拡散
することができ、外部量子効率を向上することができ
る。
【０００７】本発明の実施の形態では、絶縁膜(6)の厚
みは、光透過性を有する電極(7)の厚みよりも薄い。高
抵抗領域となる絶縁膜(6)の厚みは１０〜７０Åであ
る。光透過性を有する電極(7)は、絶縁膜(6)及び第二の
半導体領域(5)を被覆するＮｉから成る第一の透明電極
(7a)と、第一の透明電極(7a)を被覆する第二の透明電極
層(7b)とを備え、第二の透明電極層(7b)はＴｉから成る
エッチングストップ層(10)を介してボンディングパッド
(8)により被覆される。絶縁膜(6)は光透過性を有する厚
さで形成される。
みは、光透過性を有する電極(7)の厚みよりも薄い。高
抵抗領域となる絶縁膜(6)の厚みは１０〜７０Åであ
る。光透過性を有する電極(7)は、絶縁膜(6)及び第二の
半導体領域(5)を被覆するＮｉから成る第一の透明電極
(7a)と、第一の透明電極(7a)を被覆する第二の透明電極
層(7b)とを備え、第二の透明電極層(7b)はＴｉから成る
エッチングストップ層(10)を介してボンディングパッド
(8)により被覆される。絶縁膜(6)は光透過性を有する厚
さで形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、青色発光ダイオード素子に
適用した本発明による半導体発光素子の実施の形態を図
１について説明する。
適用した本発明による半導体発光素子の実施の形態を図
１について説明する。
【０００９】図１に示すように、本発明による青色発光
ダイオード素子は、シリコン基板(1)から成る低抵抗性
基板(2)、ＧａＮ（窒化ガリウム）から成る第一の半導
体領域としてのｎ形半導体領域(3)、ｐ形のＩｎＧａＮ
（窒化ガリウムインジウム）から成る活性層(4)、第二
の半導体領域としてのＧａＮから成るｐ形半導体領域
(5)を順次積層して形成された半導体基体(1)と、半導体
基体(1)の一方の主面に形成されたＴｉＯx（酸化チタ
ン）から成る高抵抗領域（絶縁膜）(6)、第一の電極と
しての透明電極(7)及びボンディング用電極(8)と、半導
体基体(1)の下面に形成されたチタンとニッケルから成
る第二の電極としての接続用電極(9)とを備えている。
第一の電極及び第二の電極はそれぞれアノード電極及び
カソード電極として機能する。透明電極(7)は可視光線
に対し透明であるが、導電性を有する材料により形成さ
れる。
ダイオード素子は、シリコン基板(1)から成る低抵抗性
基板(2)、ＧａＮ（窒化ガリウム）から成る第一の半導
体領域としてのｎ形半導体領域(3)、ｐ形のＩｎＧａＮ
（窒化ガリウムインジウム）から成る活性層(4)、第二
の半導体領域としてのＧａＮから成るｐ形半導体領域
(5)を順次積層して形成された半導体基体(1)と、半導体
基体(1)の一方の主面に形成されたＴｉＯx（酸化チタ
ン）から成る高抵抗領域（絶縁膜）(6)、第一の電極と
しての透明電極(7)及びボンディング用電極(8)と、半導
体基体(1)の下面に形成されたチタンとニッケルから成
る第二の電極としての接続用電極(9)とを備えている。
第一の電極及び第二の電極はそれぞれアノード電極及び
カソード電極として機能する。透明電極(7)は可視光線
に対し透明であるが、導電性を有する材料により形成さ
れる。
【００１０】本実施の形態が従来の発光素子と相違する
点は、ＴｉＯx（酸化チタン）から成る高抵抗領域（絶
縁膜）(6)を青色発光素子のボンディング用電極と半導
体基体(1)との間に形成することにある。
点は、ＴｉＯx（酸化チタン）から成る高抵抗領域（絶
縁膜）(6)を青色発光素子のボンディング用電極と半導
体基体(1)との間に形成することにある。
【００１１】半導体基体(1)を製造する際に、低抵抗性
基板(2)の表面に予めバッファ層を形成した後、低抵抗
性基板(2)をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置
の反応室内に配置して、バッファ層(2a)が形成された低
抵抗性基板(2)を１０４０℃の温度に加熱した後、反応
室内にＴＭＧガス（トリメチルガリウムガス）、ＮＨ3
（アンモニア）ガス、ＳｉＨ4（シラン）ガスを供給す
る。例えば、Ｇａを供給するＴＭＧガスの流量は約４.
３μmol／分、ＮＨ3を供給するＮＨ3ガスの流量は約５
３.６mmol／分、Ｓｉを供給するシランガスの流量は約
１.５nmol／分である。シランガスが反応室に供給され
るので、形成される膜中にｎ形不純物としてＳｉが導入
され、低抵抗性基板(2)のバッファ層の上面に約２μmの
厚みを有するｎ形半導体領域(3)が形成される。通常発
光ダイオードのｎ形半導体領域の厚みは約４.０〜５.０
μmであるから、本実施の形態ではｎ形半導体領域(3)は
かなり肉薄に形成される。また、ｎ形半導体領域(3)の
不純物濃度は約３×１０18cm-3であり、低抵抗性基板
(2)の不純物濃度より十分に低い。バッファ層を介在さ
せることにより、比較的低温で成長させる緩衝層を介さ
ずに比較的高温でｎ形半導体層(3)をバッファ層の上面
に直接に形成することができる。
基板(2)の表面に予めバッファ層を形成した後、低抵抗
性基板(2)をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置
の反応室内に配置して、バッファ層(2a)が形成された低
抵抗性基板(2)を１０４０℃の温度に加熱した後、反応
室内にＴＭＧガス（トリメチルガリウムガス）、ＮＨ3
（アンモニア）ガス、ＳｉＨ4（シラン）ガスを供給す
る。例えば、Ｇａを供給するＴＭＧガスの流量は約４.
３μmol／分、ＮＨ3を供給するＮＨ3ガスの流量は約５
３.６mmol／分、Ｓｉを供給するシランガスの流量は約
１.５nmol／分である。シランガスが反応室に供給され
るので、形成される膜中にｎ形不純物としてＳｉが導入
され、低抵抗性基板(2)のバッファ層の上面に約２μmの
厚みを有するｎ形半導体領域(3)が形成される。通常発
光ダイオードのｎ形半導体領域の厚みは約４.０〜５.０
μmであるから、本実施の形態ではｎ形半導体領域(3)は
かなり肉薄に形成される。また、ｎ形半導体領域(3)の
不純物濃度は約３×１０18cm-3であり、低抵抗性基板
(2)の不純物濃度より十分に低い。バッファ層を介在さ
せることにより、比較的低温で成長させる緩衝層を介さ
ずに比較的高温でｎ形半導体層(3)をバッファ層の上面
に直接に形成することができる。
【００１２】続いて、低抵抗性基板(2)を８００℃の温
度に加熱し、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガスに
加えてＴＭＩガス（トリメチルインジウムガス）とＣｐ
2ＭＧガス（ビスシクロペンタジェニルマグネシウムガ
ス）を供給してｎ形半導体領域(3)の上面にｐ形ＩｎＧ
ａＮから成る約２０Åの厚みを有する活性層(4)を形成
する。Ｃｐ2Ｍｇガスが反応室に供給されるので、形成
される膜中にｐ形導電形の不純物としてＭｇが導入され
る。例えば、ＴＭＧガスの流量は１.１μmol／分、ＮＨ
3ガスの流量は６７mmol／分、Ｉｎを供給するＴＭＩガ
スの流量は約４.５μmol／分、Ｍｇを供給するＧｐ2Ｍ
ｇガスの流量は約１２nmol／分である。活性層(4)の不
純物濃度は約３×１０17cm-3である。
度に加熱し、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガスに
加えてＴＭＩガス（トリメチルインジウムガス）とＣｐ
2ＭＧガス（ビスシクロペンタジェニルマグネシウムガ
ス）を供給してｎ形半導体領域(3)の上面にｐ形ＩｎＧ
ａＮから成る約２０Åの厚みを有する活性層(4)を形成
する。Ｃｐ2Ｍｇガスが反応室に供給されるので、形成
される膜中にｐ形導電形の不純物としてＭｇが導入され
る。例えば、ＴＭＧガスの流量は１.１μmol／分、ＮＨ
3ガスの流量は６７mmol／分、Ｉｎを供給するＴＭＩガ
スの流量は約４.５μmol／分、Ｍｇを供給するＧｐ2Ｍ
ｇガスの流量は約１２nmol／分である。活性層(4)の不
純物濃度は約３×１０17cm-3である。
【００１３】続いて、低抵抗性基板(2)を１０４０℃の
温度に加熱し、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガス
及びＣｐ2Ｍｇガスを供給して活性層(4)の上面にｐ形Ｇ
ａＮから成るｐ約０.５μmの厚みを有するｐ形半導体領
域(5)を形成して半導体基体(1)を製造する。例えば、Ｔ
ＭＧガスの流量は約４.３μmol／分、アンモニアガスの
流量は約５３.６μmol／分、Ｃｐ2Ｍｇガスの流量は約
０.１２μmol／分である。また、ｐ形半導体領域１５の
不純物濃度は約３×１０18cm-3である。
温度に加熱し、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガス
及びＣｐ2Ｍｇガスを供給して活性層(4)の上面にｐ形Ｇ
ａＮから成るｐ約０.５μmの厚みを有するｐ形半導体領
域(5)を形成して半導体基体(1)を製造する。例えば、Ｔ
ＭＧガスの流量は約４.３μmol／分、アンモニアガスの
流量は約５３.６μmol／分、Ｃｐ2Ｍｇガスの流量は約
０.１２μmol／分である。また、ｐ形半導体領域１５の
不純物濃度は約３×１０18cm-3である。
【００１４】高抵抗領域(6)を製造する際に、ｐ形Ｇａ
Ｎからなるｐ形半導体領域(5)がエピタキシャル形成さ
れた半導体基板(1)上に約５０Åの厚みを有するＴｉ膜
を真空蒸着により形成する。このときの真空度は、１×
１０-6〜１×１０-4torr（約１.３×１０-4〜約１.３×
１０-2Pa）である。フォトリソグラフィー後、ＨＦ系の
ウエットエッチャントでＴｉ膜を直径１２０μmの円形
にパターニングを行う。その後、３５０℃の大気中で５
分間熱処理を行い、Ｔｉ膜を周囲の酸素と化合させてＴ
ｉＯx膜に酸化して高抵抗領域(6)が形成される。ＴｉＯ
xのｘ値は、２であるが、真空蒸着時又は加熱時の蒸着
槽内の酸素濃度、真空度又は蒸着速度によって異なり、
２以下の値でもよい。続いて３０Åの厚さでＮｉを高抵
抗領域(6)及びｐ形半導体領域(5)上に真空蒸着して第一
の透明電極(7a)を形成すると共に、７０Åの厚さでＡｕ
を真空蒸着して第二の透明電極層(7b)とを形成して、第
一の透明電極層(7a)と第二の透明電極層(7b)とによりＮ
ｉ−Ａｕから成る透明電極(7)を形成する。第一の透明
電極(7a)の厚さは１０〜５０Åであり、第二の透明電極
(7b)は５０〜９０Åである。従って、高抵抗領域(6)の
厚みは、第一の透明電極層(7a)と第二の透明電極層(7b)
と積層した透明電極(7)の厚みよりも薄く、高抵抗領域
(6)は電気絶縁性であるが、光透過性を有する。その
後、１００Åの厚さでＴｉから成るエッチングストップ
層(10)を形成した後、５０００Åの厚さでＡｕから成る
ボンディングパッド(8)を蒸着する。次にフォトリソグ
ラフィーし、ＫＣＮ（シアン化カリウム）と、ＨＦ系の
ウエットエッチャントで透明電極(7)を直径２５０μmの
大きさにエッチングし、再度フォトリソグラフィーとＫ
ＣＮエッチャントでボンディングパッドを直径１００μ
mの大きさにパターンニングする。最後に、Ｔｉから成
るエッチングストップ層(10)をＨＦ系エッチャントでエ
ッチオフする。透明電極(7)の密着性を向上させるた
め、４００℃の窒素中で１０分間、熱処理する。また、
例えばＴｉとＮｉを周知の真空蒸着法等によって半導体
基体(1)の下面全面に低抵抗接触する第二の電極(9)を形
成する。
Ｎからなるｐ形半導体領域(5)がエピタキシャル形成さ
れた半導体基板(1)上に約５０Åの厚みを有するＴｉ膜
を真空蒸着により形成する。このときの真空度は、１×
１０-6〜１×１０-4torr（約１.３×１０-4〜約１.３×
１０-2Pa）である。フォトリソグラフィー後、ＨＦ系の
ウエットエッチャントでＴｉ膜を直径１２０μmの円形
にパターニングを行う。その後、３５０℃の大気中で５
分間熱処理を行い、Ｔｉ膜を周囲の酸素と化合させてＴ
ｉＯx膜に酸化して高抵抗領域(6)が形成される。ＴｉＯ
xのｘ値は、２であるが、真空蒸着時又は加熱時の蒸着
槽内の酸素濃度、真空度又は蒸着速度によって異なり、
２以下の値でもよい。続いて３０Åの厚さでＮｉを高抵
抗領域(6)及びｐ形半導体領域(5)上に真空蒸着して第一
の透明電極(7a)を形成すると共に、７０Åの厚さでＡｕ
を真空蒸着して第二の透明電極層(7b)とを形成して、第
一の透明電極層(7a)と第二の透明電極層(7b)とによりＮ
ｉ−Ａｕから成る透明電極(7)を形成する。第一の透明
電極(7a)の厚さは１０〜５０Åであり、第二の透明電極
(7b)は５０〜９０Åである。従って、高抵抗領域(6)の
厚みは、第一の透明電極層(7a)と第二の透明電極層(7b)
と積層した透明電極(7)の厚みよりも薄く、高抵抗領域
(6)は電気絶縁性であるが、光透過性を有する。その
後、１００Åの厚さでＴｉから成るエッチングストップ
層(10)を形成した後、５０００Åの厚さでＡｕから成る
ボンディングパッド(8)を蒸着する。次にフォトリソグ
ラフィーし、ＫＣＮ（シアン化カリウム）と、ＨＦ系の
ウエットエッチャントで透明電極(7)を直径２５０μmの
大きさにエッチングし、再度フォトリソグラフィーとＫ
ＣＮエッチャントでボンディングパッドを直径１００μ
mの大きさにパターンニングする。最後に、Ｔｉから成
るエッチングストップ層(10)をＨＦ系エッチャントでエ
ッチオフする。透明電極(7)の密着性を向上させるた
め、４００℃の窒素中で１０分間、熱処理する。また、
例えばＴｉとＮｉを周知の真空蒸着法等によって半導体
基体(1)の下面全面に低抵抗接触する第二の電極(9)を形
成する。
【００１５】図１に示す発光ダイオード素子の第二の電
極(9)は、半田等を介して図示しない外部支持体に接続
され、周知のワイヤボンディング方法によってボンディ
ング用電極(8)にリード細線（ワイヤ）の一端が接続さ
れ、リード細線の他端は図示しない外部の電極端子に電
気的に接続される。
極(9)は、半田等を介して図示しない外部支持体に接続
され、周知のワイヤボンディング方法によってボンディ
ング用電極(8)にリード細線（ワイヤ）の一端が接続さ
れ、リード細線の他端は図示しない外部の電極端子に電
気的に接続される。
【００１６】本実施の形態の発光ダイオード素子では、
下記の作用効果が得られる。 （１）ＳｉＯ2等から成る絶縁膜に比べて絶縁破壊電界
が高いＴｉＯ2（酸化チタン）により高抵抗領域(6)を構
成するため、ボンディング電極(8)の直下に流れる電流
を良好に遮断（ブロック）して、透明電極(7)を介して
高抵抗領域(6)の周辺側に電流を良好に拡散することが
でき、外部量子効率を向上することができる。 （２）高抵抗領域(6)を構成するＴｉＯ2（酸化チタン）
はＳｉＯ2等から成る絶縁膜に比べて比較的薄い膜で電
流をブロックでき、リーク電流も比較的小さいため、透
明電極(7)によるカバレッジが良好となる。このため、
透明電極(7)での亀裂の発生を抑制して、信頼性が高く
発光効率の高い発光素子を歩留まり良く生産することが
できる。 （３）剥離が生じ難いＴｉＯ2（酸化チタン）は、透明
電極(7)を蒸着する前処理での酸洗浄にも十分耐えるこ
とができ、歩留まりが向上する。 （４） 高抵抗領域(6)により電流の集中を緩和し、半
導体基体(1)の電気的劣化を防止することができる。 （５） 従来の半導体発光素子の外部量子効率は０.２
〜０.３%であるのに対し、本発明による半導体発光素子
では６%と優れた外部量子効率が得られた。
下記の作用効果が得られる。 （１）ＳｉＯ2等から成る絶縁膜に比べて絶縁破壊電界
が高いＴｉＯ2（酸化チタン）により高抵抗領域(6)を構
成するため、ボンディング電極(8)の直下に流れる電流
を良好に遮断（ブロック）して、透明電極(7)を介して
高抵抗領域(6)の周辺側に電流を良好に拡散することが
でき、外部量子効率を向上することができる。 （２）高抵抗領域(6)を構成するＴｉＯ2（酸化チタン）
はＳｉＯ2等から成る絶縁膜に比べて比較的薄い膜で電
流をブロックでき、リーク電流も比較的小さいため、透
明電極(7)によるカバレッジが良好となる。このため、
透明電極(7)での亀裂の発生を抑制して、信頼性が高く
発光効率の高い発光素子を歩留まり良く生産することが
できる。 （３）剥離が生じ難いＴｉＯ2（酸化チタン）は、透明
電極(7)を蒸着する前処理での酸洗浄にも十分耐えるこ
とができ、歩留まりが向上する。 （４） 高抵抗領域(6)により電流の集中を緩和し、半
導体基体(1)の電気的劣化を防止することができる。 （５） 従来の半導体発光素子の外部量子効率は０.２
〜０.３%であるのに対し、本発明による半導体発光素子
では６%と優れた外部量子効率が得られた。
【００１７】本発明の実施の形態は変更が可能である。
例えば、高抵抗領域(6)を構成するＴｉＯ2（酸化チタ
ン）の代わりに酸素が若干プアなＴｉＯx（ｘ＜２）を
高抵抗領域(6)に絶縁膜として形成してもよい。この場
合、絶縁膜を介して極めて小さい電流が流れることがあ
るが、高抵抗領域(6)を介在せずに透明電極(7)からｐ形
半導体領域(5)に流れる電流量に比べて絶縁膜を介して
流れる電流量は無視できるレベルであり、実用上問題な
い。また、ＧａＡｓ、ＧａＰ又はシリコンカーバイド等
で低抵抗性基板(2)を形成しても良い。１００Å以下、
望ましくは８０Å以下の厚さに透明電極(7)を形成すれ
ば、透明電極(7)に十分な光透過性を得ることができ
る。窒化ガリウム系化合物半導体領域に対して良好に低
抵抗性接触する相対的に肉薄の第一の層(7a)（例えばＮ
ｉ）と導電性の良好な相対的に肉厚の第二の層（例えば
Ａｕ）(7b)とから構成される透明電極(7)を第一の層(7
a)又は第二の層(7b)の一層で形成しても良い。高抵抗領
域(6)の厚みを１０Å以上で形成して、確実に高抵抗領
域(6)による電流遮断効果を発揮させると共に、高抵抗
領域(6)の厚みを７０Å以下に形成して、透明電極(7)の
亀裂の発生を確実に防止すると良い。高抵抗領域(6)の
厚みは、望ましくは３０〜５０Åである。
例えば、高抵抗領域(6)を構成するＴｉＯ2（酸化チタ
ン）の代わりに酸素が若干プアなＴｉＯx（ｘ＜２）を
高抵抗領域(6)に絶縁膜として形成してもよい。この場
合、絶縁膜を介して極めて小さい電流が流れることがあ
るが、高抵抗領域(6)を介在せずに透明電極(7)からｐ形
半導体領域(5)に流れる電流量に比べて絶縁膜を介して
流れる電流量は無視できるレベルであり、実用上問題な
い。また、ＧａＡｓ、ＧａＰ又はシリコンカーバイド等
で低抵抗性基板(2)を形成しても良い。１００Å以下、
望ましくは８０Å以下の厚さに透明電極(7)を形成すれ
ば、透明電極(7)に十分な光透過性を得ることができ
る。窒化ガリウム系化合物半導体領域に対して良好に低
抵抗性接触する相対的に肉薄の第一の層(7a)（例えばＮ
ｉ）と導電性の良好な相対的に肉厚の第二の層（例えば
Ａｕ）(7b)とから構成される透明電極(7)を第一の層(7
a)又は第二の層(7b)の一層で形成しても良い。高抵抗領
域(6)の厚みを１０Å以上で形成して、確実に高抵抗領
域(6)による電流遮断効果を発揮させると共に、高抵抗
領域(6)の厚みを７０Å以下に形成して、透明電極(7)の
亀裂の発生を確実に防止すると良い。高抵抗領域(6)の
厚みは、望ましくは３０〜５０Åである。
【００１８】
【発明の効果】本発明では、半導体発光素子の外部量子
効率を改善して、信頼性を向上することができる。
効率を改善して、信頼性を向上することができる。
【図１】 青色発光ダイオード素子に適用した本発明に
よる半導体発光素子の断面図
よる半導体発光素子の断面図
(1)・・半導体基体、 (2)・・低抵抗性基板、 (3)・
・第一の半導体領域（ｎ形半導体領域）、 (4)・・活
性層、 (5)・・第二の半導体領域（ｐ形半導体領
域）、 (6)・・高抵抗領域（絶縁膜）、 (7)・・電
極、 (8)・・ボンディング用電極、 (9)・・接続用電
極、
・第一の半導体領域（ｎ形半導体領域）、 (4)・・活
性層、 (5)・・第二の半導体領域（ｐ形半導体領
域）、 (6)・・高抵抗領域（絶縁膜）、 (7)・・電
極、 (8)・・ボンディング用電極、 (9)・・接続用電
極、
フロントページの続き (72)発明者 千野 恵美子 埼玉県新座市北野３丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 (72)発明者 柳原 将貴 埼玉県新座市北野３丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA04 AA43 CA04 CA33 CA34 CA35 CA37 CA40 CA46 CA57 CA65 CA74 CA82 CA88 CA92 DA07
Claims (5)
- 【請求項１】 低抵抗性基板と、該低抵抗性基板の一方
の主面に形成された窒化ガリウム系化合物半導体から成
る第一の導電形の第一の半導体領域と、活性層と、窒化
ガリウム系化合物半導体から成る第一の導電形と反対の
第二の導電形の第二の半導体領域とが積層されて成る半
導体基体とを有し、前記半導体基体の一方の主面の一部
に酸化チタンから成る絶縁膜が形成され、絶縁膜と半導
体基体の一方の主面が光透過性を有する電極によって被
覆されたことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記絶縁膜の厚みは、光透過性を有する
前記電極の厚みよりも薄い請求項１に記載の半導体発光
素子。 - 【請求項３】 高抵抗領域となる前記絶縁膜の厚みは１
０〜７０Åである請求項１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 光透過性を有する前記電極は、前記絶縁
膜及び前記第二の半導体領域を被覆するＮｉから成る第
一の透明電極と、該第一の透明電極を被覆する第二の透
明電極層とを備え、該第二の透明電極層はＴｉから成る
エッチングストップ層を介してボンディングパッドによ
り被覆される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導
体発光素子。 - 【請求項５】 前記絶縁膜は光透過性を有する厚さで形
成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106396A JP2001291898A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106396A JP2001291898A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001291898A true JP2001291898A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18619569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000106396A Pending JP2001291898A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001291898A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012028381A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2012138465A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法およびｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、ランプ、電子機器、機械装置 |
| KR20180082758A (ko) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106396A patent/JP2001291898A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012028381A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2012138465A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法およびｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、ランプ、電子機器、機械装置 |
| KR20180082758A (ko) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 |
| KR102685200B1 (ko) | 2017-01-11 | 2024-07-16 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 반도체 소자 |
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