JP2001308383A - 窒化物系半導体発光素子 - Google Patents
窒化物系半導体発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光特性劣化することなく発光領域全体にわ
たって均一に発光し得る信頼性の高い窒化物半導体発光
素子を提供する。 【解決手段】 窒化物系半導体発光素子は、基板１上に
おいて積層された少なくとも第１導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層２および第２導電型窒化ガリウム系化合
物半導体層４を含み、第２導電型半導体層４の上面の主
要領域において少なくともパラジウム（Ｐｄ）を含むＰ
ｄ含有電極５が形成されており、このＰｄ含有電極５の
上面と側面およびその側面から所定幅Ｗ以上の領域内に
おける第２導電型半導体層４の表面が導電性の遮蔽膜６
によって覆われていて大気またはモールド樹脂から遮蔽
されていることを特徴としている。
たって均一に発光し得る信頼性の高い窒化物半導体発光
素子を提供する。 【解決手段】 窒化物系半導体発光素子は、基板１上に
おいて積層された少なくとも第１導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層２および第２導電型窒化ガリウム系化合
物半導体層４を含み、第２導電型半導体層４の上面の主
要領域において少なくともパラジウム（Ｐｄ）を含むＰ
ｄ含有電極５が形成されており、このＰｄ含有電極５の
上面と側面およびその側面から所定幅Ｗ以上の領域内に
おける第２導電型半導体層４の表面が導電性の遮蔽膜６
によって覆われていて大気またはモールド樹脂から遮蔽
されていることを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色領域から紫外
光領域において発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子に関し、特にその電極構造に関するものであ
る。
光領域において発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子に関し、特にその電極構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５の模式的な断面図において、従来の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例における積
層構造が示されている（特開平９−１２９９１９参
照）。この発光素子では、絶縁性のサファイア基板１０
０上において、ｎ型コンタクト層２００、発光層３０
０、ｐ型クラッド層４００、およびｐ型コンタクト層４
１０が順に積層されている。ｐ型コンタクト層４１０の
上面の主用部領域には、金属からなる第１のｐ型電極層
５００が形成されている。この第１のｐ型電極層５００
の上面の第１領域には酸化物を含む透明導電膜からなる
第２のｐ型電極層６００が形成され、残りの第２領域に
はパッド電極７００が形成されている。さらに、異方性
エッチングによってｎ型コンタクト層２００の一部が露
出され、この露出領域上にｎ型電極８００が形成されて
いる。
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例における積
層構造が示されている（特開平９−１２９９１９参
照）。この発光素子では、絶縁性のサファイア基板１０
０上において、ｎ型コンタクト層２００、発光層３０
０、ｐ型クラッド層４００、およびｐ型コンタクト層４
１０が順に積層されている。ｐ型コンタクト層４１０の
上面の主用部領域には、金属からなる第１のｐ型電極層
５００が形成されている。この第１のｐ型電極層５００
の上面の第１領域には酸化物を含む透明導電膜からなる
第２のｐ型電極層６００が形成され、残りの第２領域に
はパッド電極７００が形成されている。さらに、異方性
エッチングによってｎ型コンタクト層２００の一部が露
出され、この露出領域上にｎ型電極８００が形成されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示されているよ
うな発光素子の電極構造においては、第１のｐ型電極５
００の上面は第２のｐ型電極層６００またはパッド電極
７００のいずれかによって覆われている。しかし、第１
ｐ型電極５００の側面は大気に露出されている。また、
ｐ型コンタクト層４１０の上面は、第１ｐ型電極層５０
０によって覆われていない残りの領域が露出されてい
る。
うな発光素子の電極構造においては、第１のｐ型電極５
００の上面は第２のｐ型電極層６００またはパッド電極
７００のいずれかによって覆われている。しかし、第１
ｐ型電極５００の側面は大気に露出されている。また、
ｐ型コンタクト層４１０の上面は、第１ｐ型電極層５０
０によって覆われていない残りの領域が露出されてい
る。
【０００４】このような電極構造を有する発光素子につ
いて本発明者たちが大気中およびモールド樹脂で形成さ
れたランプ状態で通電試験を行なったところ、第１ｐ型
電極層５００がパラジウム（Ｐｄ）を含む場合に、その
第１ｐ型電極層の側面とその側面近傍におけるｐ型コン
タクト層４１０の上面において局所的な隆起部分が発生
し、それらの隆起部分は発光領域の暗部となる特有の現
象が見出された。すなわち、このような隆起部分は発光
領域における発光パターンの不均一性の原因となり、発
光素子の信頼性を悪化させる原因となる。また、このよ
うな隆起は、ｐ型とｎ型のパッド電極が互いに発光素子
の対角方向に配置されている場合には、それらのパッド
電極間の最短距離に沿った電流密度が高い領域に近いほ
ど第１ｐ型電極層の側面とその側面に近いｐ型コンタク
ト層４１０の上面領域において顕著に生じることが見出
された。
いて本発明者たちが大気中およびモールド樹脂で形成さ
れたランプ状態で通電試験を行なったところ、第１ｐ型
電極層５００がパラジウム（Ｐｄ）を含む場合に、その
第１ｐ型電極層の側面とその側面近傍におけるｐ型コン
タクト層４１０の上面において局所的な隆起部分が発生
し、それらの隆起部分は発光領域の暗部となる特有の現
象が見出された。すなわち、このような隆起部分は発光
領域における発光パターンの不均一性の原因となり、発
光素子の信頼性を悪化させる原因となる。また、このよ
うな隆起は、ｐ型とｎ型のパッド電極が互いに発光素子
の対角方向に配置されている場合には、それらのパッド
電極間の最短距離に沿った電流密度が高い領域に近いほ
ど第１ｐ型電極層の側面とその側面に近いｐ型コンタク
ト層４１０の上面領域において顕著に生じることが見出
された。
【０００５】このような本発明者たちが見出した従来の
発光素子における課題に鑑み、本発明は、信頼性が高く
て低い順方向電圧のもとで発光領域全体で均一に発光し
得る窒化物系半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
発光素子における課題に鑑み、本発明は、信頼性が高く
て低い順方向電圧のもとで発光領域全体で均一に発光し
得る窒化物系半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、窒化物
系半導体発光素子は、基板上で積層された少なくとも第
１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層および第２導電
型窒化ガリウム系化合物半導体層を含み、その第２導電
型半導体層の上面の主要領域においてパラジウム（Ｐ
ｄ）を含むＰｄ含有電極が形成されており、このＰｄ含
有電極の上面と側面およびその側面から所定幅Ｗ以上の
領域内における第２導電型半導体層表面が導電性の遮蔽
膜によって覆われていて大気またはモールド樹脂から遮
蔽されていることを特徴としている。
系半導体発光素子は、基板上で積層された少なくとも第
１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層および第２導電
型窒化ガリウム系化合物半導体層を含み、その第２導電
型半導体層の上面の主要領域においてパラジウム（Ｐ
ｄ）を含むＰｄ含有電極が形成されており、このＰｄ含
有電極の上面と側面およびその側面から所定幅Ｗ以上の
領域内における第２導電型半導体層表面が導電性の遮蔽
膜によって覆われていて大気またはモールド樹脂から遮
蔽されていることを特徴としている。
【０００７】Ｐｄ含有電極は透光性電極として形成する
ことができ、導電性遮蔽膜は透明導電体膜で形成するこ
とができる。
ことができ、導電性遮蔽膜は透明導電体膜で形成するこ
とができる。
【０００８】Ｐｄ含有電極の上面における一部の領域に
パッド電極が形成されてもよく、その場合には、導電性
遮蔽膜はそのパッド電極の側面と上面の周辺部をも覆っ
て形成されることが好ましい。
パッド電極が形成されてもよく、その場合には、導電性
遮蔽膜はそのパッド電極の側面と上面の周辺部をも覆っ
て形成されることが好ましい。
【０００９】Ｐｄ含有電極はオーミック性電極として形
成することができ、導電性遮蔽膜はパッド電極を兼ねる
ものとして形成することができる。
成することができ、導電性遮蔽膜はパッド電極を兼ねる
ものとして形成することができる。
【００１０】Ｐｄ含有電極は単層または複層の金属薄膜
として形成され得る。導電性遮蔽膜が透明導電体膜で形
成される場合には、その厚さは０．１μｍ以上で３０μ
ｍ以下であることが好ましく、前述の幅Ｗは５μｍ以上
であることが好ましい。
として形成され得る。導電性遮蔽膜が透明導電体膜で形
成される場合には、その厚さは０．１μｍ以上で３０μ
ｍ以下であることが好ましく、前述の幅Ｗは５μｍ以上
であることが好ましい。
【００１１】導電性遮蔽膜がパッド電極を兼ねるように
形成される場合には、それは少なくとも金（Ａｕ）を含
むことが好ましく、その厚さは０．３μｍ以上で１．５
μｍ以下の範囲にあって、前述の幅Ｗは５μｍ以上であ
ることが好ましい。
形成される場合には、それは少なくとも金（Ａｕ）を含
むことが好ましく、その厚さは０．３μｍ以上で１．５
μｍ以下の範囲にあって、前述の幅Ｗは５μｍ以上であ
ることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】前述の図５に示された従来の発光
素子の電極構造における問題点を本発明者たちが詳細に
検討したところ、Ｐｄを含む第１のｐ型電極層５００の
側面とその側面近傍におけるｐ型コンタクト層４１０の
表面に隆起部分が生じるのは、水素と反応性が高いＰｄ
が大気中およびモールド樹脂からの水素、酸素、および
湿気を吸収することに起因していると考えられた。本発
明者たちが見出した先行技術による発光素子の電極構造
における問題点に関するこのような知見に基づいて、本
発明の実施の形態による具体例として、いくつかの実施
例が以下において説明される。なお、本発明による発光
素子において利用される窒化ガリウム系半導体として
は、たとえばＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦
ｙ，ｘ＋ｙ≦１）を利用することができる。また、半導
体発光素子としては、発光ダイオードや半導体レーザが
含まれる。
素子の電極構造における問題点を本発明者たちが詳細に
検討したところ、Ｐｄを含む第１のｐ型電極層５００の
側面とその側面近傍におけるｐ型コンタクト層４１０の
表面に隆起部分が生じるのは、水素と反応性が高いＰｄ
が大気中およびモールド樹脂からの水素、酸素、および
湿気を吸収することに起因していると考えられた。本発
明者たちが見出した先行技術による発光素子の電極構造
における問題点に関するこのような知見に基づいて、本
発明の実施の形態による具体例として、いくつかの実施
例が以下において説明される。なお、本発明による発光
素子において利用される窒化ガリウム系半導体として
は、たとえばＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ，０≦
ｙ，ｘ＋ｙ≦１）を利用することができる。また、半導
体発光素子としては、発光ダイオードや半導体レーザが
含まれる。
【００１３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
よる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断
面図で示している。この発光素子は、サファイア基板
１、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電
極７、Ａｕボンディングワイヤ８、およびｎ型電極９を
含んでいる。
よる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断
面図で示している。この発光素子は、サファイア基板
１、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電
極７、Ａｕボンディングワイヤ８、およびｎ型電極９を
含んでいる。
【００１４】図１に示されているような発光素子の製造
においては、まずサファイア基板１上に、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体
発光層３およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が
公知の方法によって順に堆積される。ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層４上には、厚さ約２ｎｍの透光性Ｐｄ
電極層５が、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法などに
よって形成される。この透光性Ｐｄ電極層５は、フォト
レジストを用いる通常のフォトエッチングによって透光
性電極５にパターニングされる。
においては、まずサファイア基板１上に、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体
発光層３およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が
公知の方法によって順に堆積される。ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層４上には、厚さ約２ｎｍの透光性Ｐｄ
電極層５が、真空蒸着法または電子ビーム蒸着法などに
よって形成される。この透光性Ｐｄ電極層５は、フォト
レジストを用いる通常のフォトエッチングによって透光
性電極５にパターニングされる。
【００１５】透光性電極５の一部領域上には、たとえば
メタルマスクを利用して、厚さ約５００ｎｍのＡｕ層か
らなるパッド電極７が形成される。
メタルマスクを利用して、厚さ約５００ｎｍのＡｕ層か
らなるパッド電極７が形成される。
【００１６】その後、ｐ型半導体層４、透光性電極５、
およびパッド電極７のすべての露出表面を覆うように、
ＳｎがドープされたＩｎ2Ｏ3からなる厚さ約０．５μｍ
の透明導電体膜６が形成される。そして、この透明導電
体膜６は、たとえば塩化鉄系のエッチング溶液を用いて
パターニングされる。こうしてパターニングされた透明
導電体膜６は、透光性電極５の上面のみならず側面をも
覆い、さらにその側面から約５μｍ以上の幅の領域内に
おいてｐ型化合物半導体層４の上面を覆うとともに、パ
ッド電極７の側面と上面の周縁部の幅約５μｍ以上の領
域を覆っている。
およびパッド電極７のすべての露出表面を覆うように、
ＳｎがドープされたＩｎ2Ｏ3からなる厚さ約０．５μｍ
の透明導電体膜６が形成される。そして、この透明導電
体膜６は、たとえば塩化鉄系のエッチング溶液を用いて
パターニングされる。こうしてパターニングされた透明
導電体膜６は、透光性電極５の上面のみならず側面をも
覆い、さらにその側面から約５μｍ以上の幅の領域内に
おいてｐ型化合物半導体層４の上面を覆うとともに、パ
ッド電極７の側面と上面の周縁部の幅約５μｍ以上の領
域を覆っている。
【００１７】次に、レジストをマスクとして用いながら
ドライエッチングすることにより、ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層２の一部が露出させられる。このｎ型化
合物半導体層２の露出表面上に、ｎ型電極９が形成され
る。このｎ型電極９としては、たとえば厚さ約１５０ｎ
ｍのＡｌ層と厚さ約２０ｎｍのＴｉ層の積層が形成され
得る。
ドライエッチングすることにより、ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層２の一部が露出させられる。このｎ型化
合物半導体層２の露出表面上に、ｎ型電極９が形成され
る。このｎ型電極９としては、たとえば厚さ約１５０ｎ
ｍのＡｌ層と厚さ約２０ｎｍのＴｉ層の積層が形成され
得る。
【００１８】最後に、発光素子と外部との電気的接続を
形成するために、パッド電極７の上表面において透明導
電体膜６が除去された中央領域にＡｕボンディングワイ
ヤ８が接続される。同様に、ｎ型電極９上にも、Ａｕボ
ンディングワイヤ８が接続される。
形成するために、パッド電極７の上表面において透明導
電体膜６が除去された中央領域にＡｕボンディングワイ
ヤ８が接続される。同様に、ｎ型電極９上にも、Ａｕボ
ンディングワイヤ８が接続される。
【００１９】こうして形成される図１の発光素子におい
ては、Ｐｄ電極５はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４に対して良好なオーミック特性を有するとともに、そ
のきわめて薄い厚さのために透光性であり得る。そし
て、この透光性Ｐｄ電極の上表面と側面のうちでパッド
電極７によって覆われていないすべての領域が透光性導
電体膜６によって覆われて大気またはモールド樹脂から
遮蔽されている。
ては、Ｐｄ電極５はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４に対して良好なオーミック特性を有するとともに、そ
のきわめて薄い厚さのために透光性であり得る。そし
て、この透光性Ｐｄ電極の上表面と側面のうちでパッド
電極７によって覆われていないすべての領域が透光性導
電体膜６によって覆われて大気またはモールド樹脂から
遮蔽されている。
【００２０】このような図１の発光素子において、大気
中およびモールド樹脂で形成されたランプ状態で通電試
験を行なったところ、従来の発光素子におけるようにＰ
ｄ電極の側面近傍における隆起部分の発生がなくなり、
発光領域の発光パターンが均一になるとともに発光素子
の信頼性が高められた。
中およびモールド樹脂で形成されたランプ状態で通電試
験を行なったところ、従来の発光素子におけるようにＰ
ｄ電極の側面近傍における隆起部分の発生がなくなり、
発光領域の発光パターンが均一になるとともに発光素子
の信頼性が高められた。
【００２１】すなわち、図１に示された発光素子におい
ては、透明導電体膜６が透光性Ｐｄ電極５の表面を大気
またはモールド樹脂から遮蔽して保護するように遮蔽膜
として働くことにより、透光性電極５に含まれるＰｄと
大気中およびモールド樹脂からの水素、酸素、および湿
気との反応が阻止されることによって、その発光素子の
特性の劣化が防止されたものと考えられる。
ては、透明導電体膜６が透光性Ｐｄ電極５の表面を大気
またはモールド樹脂から遮蔽して保護するように遮蔽膜
として働くことにより、透光性電極５に含まれるＰｄと
大気中およびモールド樹脂からの水素、酸素、および湿
気との反応が阻止されることによって、その発光素子の
特性の劣化が防止されたものと考えられる。
【００２２】（実施例２）図２は、本発明の実施例２に
よる窒化ガリウム系化合物半導体素子を模式的な断面図
で示している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系
化合物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電極
７、Ａｕボンディングワイヤ８、およびｎ型電極９を含
んでいる。
よる窒化ガリウム系化合物半導体素子を模式的な断面図
で示している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系
化合物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電極
７、Ａｕボンディングワイヤ８、およびｎ型電極９を含
んでいる。
【００２３】図２の発光素子の製造においては、まず、
ｎ型ＧａＮ基板６０上において、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光層
３、およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公知
の方法によって順次積層される。ｐ型化合物半導体層４
上には、厚さ約４ｎｍの透光性Ｐｄ電極層５が堆積され
る。この透光性電極層５は、実施例１の場合と同様にパ
ターニングされる。
ｎ型ＧａＮ基板６０上において、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光層
３、およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公知
の方法によって順次積層される。ｐ型化合物半導体層４
上には、厚さ約４ｎｍの透光性Ｐｄ電極層５が堆積され
る。この透光性電極層５は、実施例１の場合と同様にパ
ターニングされる。
【００２４】パターニングされた透光性電極５上には、
パッド電極７がメタルマスクを用いて形成される。この
パッド電極７は、厚さ約５０ｎｍのＰｄ層と厚さ約４５
０ｎｍのＡｕ層の積層として形成される。なお、このパ
ッド電極７は、リフトオフ法を利用して形成されてもよ
い。
パッド電極７がメタルマスクを用いて形成される。この
パッド電極７は、厚さ約５０ｎｍのＰｄ層と厚さ約４５
０ｎｍのＡｕ層の積層として形成される。なお、このパ
ッド電極７は、リフトオフ法を利用して形成されてもよ
い。
【００２５】次に、ｐ型化合物半導体層４の上面、透光
性Ｐｄ電極５の露出表面、およびパッド電極７の露出表
面を覆うように、ＳｎがドープされたＩｎ2Ｏ3からなる
厚さ約６００ｎｍの透明導電体膜６が堆積される。この
透明導電体膜６は、実施例１の場合と同様のエッチング
によってパターニングされる。そのパターニングされた
透明導電体膜６は、透光性Ｐｄ電極５の上表面と側面を
覆うのみならず、その側面から幅約５μｍ以上の範囲内
におけるｐ型化合物半導体層４の上面を覆うとともに、
パッド電極７の側面とその上面の周縁から幅約５μｍ以
上の範囲を覆っている。
性Ｐｄ電極５の露出表面、およびパッド電極７の露出表
面を覆うように、ＳｎがドープされたＩｎ2Ｏ3からなる
厚さ約６００ｎｍの透明導電体膜６が堆積される。この
透明導電体膜６は、実施例１の場合と同様のエッチング
によってパターニングされる。そのパターニングされた
透明導電体膜６は、透光性Ｐｄ電極５の上表面と側面を
覆うのみならず、その側面から幅約５μｍ以上の範囲内
におけるｐ型化合物半導体層４の上面を覆うとともに、
パッド電極７の側面とその上面の周縁から幅約５μｍ以
上の範囲を覆っている。
【００２６】最後に、発光素子と外部との電気的接続を
形成するために、パッド電極７の上面において透明導電
体膜６によって覆われていない中央領域においてＡｕボ
ンディングワイヤ８が接続される。他方、導電性のｎ型
ＧａＮ基板６０の裏面には、ｎ型電極９が形成される。
形成するために、パッド電極７の上面において透明導電
体膜６によって覆われていない中央領域においてＡｕボ
ンディングワイヤ８が接続される。他方、導電性のｎ型
ＧａＮ基板６０の裏面には、ｎ型電極９が形成される。
【００２７】このようにして形成され得る図２の発光素
子においても、良好なオーミック特性を有する透光性Ｐ
ｄ電極が透明導電体膜６によって大気またはモールド樹
脂から完全に遮蔽されて保護されているので、発光領域
の発光パターンが均一で、大気中およびモールド樹脂か
らの水素、酸素、および湿気との反応による素子の発光
特性の劣化を生じることがない。
子においても、良好なオーミック特性を有する透光性Ｐ
ｄ電極が透明導電体膜６によって大気またはモールド樹
脂から完全に遮蔽されて保護されているので、発光領域
の発光パターンが均一で、大気中およびモールド樹脂か
らの水素、酸素、および湿気との反応による素子の発光
特性の劣化を生じることがない。
【００２８】（実施例３）図３は、実施例３による窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断面図で示
している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合
物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４、ｐ型オーミック電極５、パッド電極７、Ａｕボンデ
ィングワイヤ８、およびｎ型電極９を含んでいる。
ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断面図で示
している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合
物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４、ｐ型オーミック電極５、パッド電極７、Ａｕボンデ
ィングワイヤ８、およびｎ型電極９を含んでいる。
【００２９】図３の発光素子の製造においては、まず、
ｎ型ＧａＮ基板６０上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光層３、およ
びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公知の方法に
よって順次に積層される。ｐ型化合物半導体層４上に
は、Ｐｄからなる厚さ約１４ｎｍのオーミック性電極層
５が堆積される。このオーミック性電極層５は、直径約
８０μｍの円形電極にパターニングされる。
ｎ型ＧａＮ基板６０上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光層３、およ
びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公知の方法に
よって順次に積層される。ｐ型化合物半導体層４上に
は、Ｐｄからなる厚さ約１４ｎｍのオーミック性電極層
５が堆積される。このオーミック性電極層５は、直径約
８０μｍの円形電極にパターニングされる。
【００３０】次に、ｐ型半導体層４の上面とオーミック
性電極５の露出表面とを覆うように、Ａｕからなる厚さ
約５００ｎｍのパッド電極層７が堆積される。このパッ
ド電極層７は、直径約１２０μｍの円形パッド電極にパ
ターニングされる。すなわち、このパッド電極７は、オ
ーミック電極５の上面と側面のみならず、その側面から
約２０μｍの幅内の領域においてｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層４の上面をも覆っている。
性電極５の露出表面とを覆うように、Ａｕからなる厚さ
約５００ｎｍのパッド電極層７が堆積される。このパッ
ド電極層７は、直径約１２０μｍの円形パッド電極にパ
ターニングされる。すなわち、このパッド電極７は、オ
ーミック電極５の上面と側面のみならず、その側面から
約２０μｍの幅内の領域においてｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層４の上面をも覆っている。
【００３１】この発光素子と外部との電気的接続を形成
するために、パッド電極７上にＡｕボンディングワイヤ
８が接続される。また、ｎ型ＧａＮ基板６０の裏面に
は、ｎ型電極９が形成される。
するために、パッド電極７上にＡｕボンディングワイヤ
８が接続される。また、ｎ型ＧａＮ基板６０の裏面に
は、ｎ型電極９が形成される。
【００３２】このように形成される図３の発光素子にお
いては、Ａｕからなるパッド電極７がＰｄを含むオーミ
ック電極５を大気またはモールド樹脂から遮蔽して保護
するように作用する。したがって、図３の発光素子にお
いてもオーミック電極５に含まれる大気中およびモール
ド樹脂からの水素、酸素、および湿気との反応による発
光特性の劣化を生じることがない。
いては、Ａｕからなるパッド電極７がＰｄを含むオーミ
ック電極５を大気またはモールド樹脂から遮蔽して保護
するように作用する。したがって、図３の発光素子にお
いてもオーミック電極５に含まれる大気中およびモール
ド樹脂からの水素、酸素、および湿気との反応による発
光特性の劣化を生じることがない。
【００３３】また、この実施例による発光素子において
は、１つのウエハから多数の発光素子のチップを取出せ
るようにするために、チップの平面形状が２００μｍ角
程度に小さくされ得る。このために、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層４上にはオーミックＰｄ電極５とそれ
を大気またはモールド樹脂から完全に遮蔽するパッド電
極７のみが形成される。すなわち、この実施例ではＰｄ
電極５を大気またはモールド樹脂から遮蔽するために透
明導電体膜を用いる必要がなく、素子の製造方法がより
簡略化され得るという利点をも有している。
は、１つのウエハから多数の発光素子のチップを取出せ
るようにするために、チップの平面形状が２００μｍ角
程度に小さくされ得る。このために、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層４上にはオーミックＰｄ電極５とそれ
を大気またはモールド樹脂から完全に遮蔽するパッド電
極７のみが形成される。すなわち、この実施例ではＰｄ
電極５を大気またはモールド樹脂から遮蔽するために透
明導電体膜を用いる必要がなく、素子の製造方法がより
簡略化され得るという利点をも有している。
【００３４】（実施例４）図４は、実施例４による窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断面図で示
している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合
物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電極７、Ａ
ｕボンディングワイヤ８、ｎ型電極９を含んでいる。
ガリウム系化合物半導体発光素子を模式的な断面図で示
している。この発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板６０、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合
物半導体発光層３、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
４、透光性電極５、透明導電体膜６、パッド電極７、Ａ
ｕボンディングワイヤ８、ｎ型電極９を含んでいる。
【００３５】図４の発光素子の製造工程においては、ま
ず、ｎ型ＧａＮ基板６０上において、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光
層３、およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公
知の方法によって順次堆積される。ｐ型化合物半導体層
４上には、Ｐｄからなる厚さ約５ｎｍの透光性電極層５
が堆積される。この透光性電極層５は、フォトエッチン
グによってパターニングされる。
ず、ｎ型ＧａＮ基板６０上において、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層２、窒化ガリウム系化合物半導体発光
層３、およびｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４が公
知の方法によって順次堆積される。ｐ型化合物半導体層
４上には、Ｐｄからなる厚さ約５ｎｍの透光性電極層５
が堆積される。この透光性電極層５は、フォトエッチン
グによってパターニングされる。
【００３６】その後、ｐ型化合物半導体層４の上面と透
光性電極５の露出表面を覆うように、Ｓｎでドープされ
たＩｎ2Ｏ3からなる厚さ約６００ｎｍの透明導電体膜６
が堆積される。この透明導電体膜６は、実施例１の場合
と同様のエッチングによってパターニングされる。パタ
ーン化された透明導電体膜６は、透光性電極５の上面と
側面を覆うのみならず、その側面から幅約１５μｍの範
囲内においてｐ型化合物半導体層４の上面をも覆ってい
る。
光性電極５の露出表面を覆うように、Ｓｎでドープされ
たＩｎ2Ｏ3からなる厚さ約６００ｎｍの透明導電体膜６
が堆積される。この透明導電体膜６は、実施例１の場合
と同様のエッチングによってパターニングされる。パタ
ーン化された透明導電体膜６は、透光性電極５の上面と
側面を覆うのみならず、その側面から幅約１５μｍの範
囲内においてｐ型化合物半導体層４の上面をも覆ってい
る。
【００３７】次に、透光性電極５の上方に対応する位置
において透明導電体膜６上にパッド電極７が形成され
る。このパッド電極７はＡｕを用いて約３００ｎｍの厚
さに形成することができ、フォトリソグラフィを利用し
てパターニングされる。
において透明導電体膜６上にパッド電極７が形成され
る。このパッド電極７はＡｕを用いて約３００ｎｍの厚
さに形成することができ、フォトリソグラフィを利用し
てパターニングされる。
【００３８】最後に、発光素子と外部との電気的接続を
得るために、パッド電極７上にはＡｕボンディングワイ
ヤ８が接続される。また、ｎ型ＧａＮ基板６０の裏面に
は、ｎ型電極９が形成される。
得るために、パッド電極７上にはＡｕボンディングワイ
ヤ８が接続される。また、ｎ型ＧａＮ基板６０の裏面に
は、ｎ型電極９が形成される。
【００３９】このように形成される図４の発光素子にお
いても、Ｐｄを含む透光性電極５が透明導電体層６によ
って完全に大気またはモールド樹脂から遮蔽されている
ので、Ｐｄと大気中およびモールド樹脂からの水素、酸
素、および湿気との反応に起因する発光特性の劣化を生
じることがない。
いても、Ｐｄを含む透光性電極５が透明導電体層６によ
って完全に大気またはモールド樹脂から遮蔽されている
ので、Ｐｄと大気中およびモールド樹脂からの水素、酸
素、および湿気との反応に起因する発光特性の劣化を生
じることがない。
【００４０】また、この実施例ではＡｕパッド電極７の
下方に透明導電体膜６と透光性電極５とが形成されてい
るので、パッド電極７の直下で発生した光もパッド電極
７によって直接的に遮られることがなく、透光性電極５
と透明導電体膜６が介在する空間を通して上方に光が放
射され得る。これによって、外部発光効率の優れた発光
素子が得られる。
下方に透明導電体膜６と透光性電極５とが形成されてい
るので、パッド電極７の直下で発生した光もパッド電極
７によって直接的に遮られることがなく、透光性電極５
と透明導電体膜６が介在する空間を通して上方に光が放
射され得る。これによって、外部発光効率の優れた発光
素子が得られる。
【００４１】なお、上述の種々の実施例において窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子構造としてホモ構造の発
光素子について説明されたが、ダブルヘテロ構造やシン
グルへテロ構造のような他の種々の構造の発光素子にも
適用し得ることは言うまでもない。
リウム系化合物半導体発光素子構造としてホモ構造の発
光素子について説明されたが、ダブルヘテロ構造やシン
グルへテロ構造のような他の種々の構造の発光素子にも
適用し得ることは言うまでもない。
【００４２】また、ｐ型オーミック電極５としてＰｄか
らなるものが説明されたが、これはＰｄを含む合金、Ｎ
ｉやＰｔなどとの積層体として形成されてもよいことは
言うまでもない。
らなるものが説明されたが、これはＰｄを含む合金、Ｎ
ｉやＰｔなどとの積層体として形成されてもよいことは
言うまでもない。
【００４３】さらに、透明導電体層６の材料として、Ｓ
ｎがドープされたＩｎ2Ｏ3が説明されたが、ＳｎＯ2，
ＺｎＯ，Ｃｄ2ＳｎＯ4，ＣｄＳｎＯ3などを用いること
もできる。また、Ｉｎ2Ｏ3のドーパントとしては、Ｓｎ
の他にＷ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｓｂ，Ｆなどを用いるこ
とができる。さらに、ＳｎＯ2のドーパントとしては、
Ｓｂ，Ｐ，Ｔｅ，Ｗ，Ｃｌ，Ｆなどを用いることができ
る。さらに、Ｃｄ2ＳｎＯ4のドーパントとしてはＴａを
用いることができ、ＺｎＯのドーパントとしてはＡｌ，
Ｉｎ，Ｂ，Ｆなどを用いることができる。
ｎがドープされたＩｎ2Ｏ3が説明されたが、ＳｎＯ2，
ＺｎＯ，Ｃｄ2ＳｎＯ4，ＣｄＳｎＯ3などを用いること
もできる。また、Ｉｎ2Ｏ3のドーパントとしては、Ｓｎ
の他にＷ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｓｂ，Ｆなどを用いるこ
とができる。さらに、ＳｎＯ2のドーパントとしては、
Ｓｂ，Ｐ，Ｔｅ，Ｗ，Ｃｌ，Ｆなどを用いることができ
る。さらに、Ｃｄ2ＳｎＯ4のドーパントとしてはＴａを
用いることができ、ＺｎＯのドーパントとしてはＡｌ，
Ｉｎ，Ｂ，Ｆなどを用いることができる。
【００４４】さらに、透明導電体膜６の形成方法として
は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いることが
できる。
は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いることが
できる。
【００４５】さらに、透明導電体膜６の厚さはＰｄ含有
電極５の側面を十分に保護するためには０．１μｍ以上
であることが好ましく、他方、光の透過率を低下させな
いためには３０μｍ以下であることが好ましい。
電極５の側面を十分に保護するためには０．１μｍ以上
であることが好ましく、他方、光の透過率を低下させな
いためには３０μｍ以下であることが好ましい。
【００４６】さらに、Ｐｄ含有電極５の側面が露出され
ている場合にｐ型化合物半導体層４の上面においてその
電極５の側面から幅約５μｍの範囲内で大気中およびモ
ールド樹脂からの水素、酸素、および湿気との結合によ
る隆起部分が発生するので、ｐ型化合物半導体層４の上
面は電極５の側面から少なくとも幅Ｗが５μｍ以上の範
囲内が遮蔽膜によって覆われていることが好ましい。
ている場合にｐ型化合物半導体層４の上面においてその
電極５の側面から幅約５μｍの範囲内で大気中およびモ
ールド樹脂からの水素、酸素、および湿気との結合によ
る隆起部分が発生するので、ｐ型化合物半導体層４の上
面は電極５の側面から少なくとも幅Ｗが５μｍ以上の範
囲内が遮蔽膜によって覆われていることが好ましい。
【００４７】実施例４におけるＡｕパッド電極７の厚さ
は０．３μｍにされたが、これはＡｕ層の厚さが０．３
μｍ以上であればワイヤボンディングのためのパッドと
して十分だからである。他方、下層の半導体層にストレ
スを与えないためには、Ａｕパッド電極７の厚さは１．
５μｍ以下であることが好ましい。
は０．３μｍにされたが、これはＡｕ層の厚さが０．３
μｍ以上であればワイヤボンディングのためのパッドと
して十分だからである。他方、下層の半導体層にストレ
スを与えないためには、Ａｕパッド電極７の厚さは１．
５μｍ以下であることが好ましい。
【００４８】なお、Ｐｄ含有電極５を大気またはモール
ド樹脂から遮蔽するために透光性の誘電体絶縁膜を用い
ることも考えられるが、一般に誘電体絶縁膜の膜質は透
明導電体膜６に比較してピンホール密度が約１０００倍
程大きいので、保護膜として十分ではない。また、透明
導電体膜６は、極めて薄いＰｄ含有電極の導電性を補助
するためにも好ましい。
ド樹脂から遮蔽するために透光性の誘電体絶縁膜を用い
ることも考えられるが、一般に誘電体絶縁膜の膜質は透
明導電体膜６に比較してピンホール密度が約１０００倍
程大きいので、保護膜として十分ではない。また、透明
導電体膜６は、極めて薄いＰｄ含有電極の導電性を補助
するためにも好ましい。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｐｄを
含むｐ型オーミック電極を有する窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子において、大気中およびモールド樹脂か
らの水素、酸素、および湿気との反応による発光特性の
劣化を防止することができ、良好なオーミック特性と均
一な発光パターンを有する信頼性の高い窒化ガリウム系
化合物半導体素子を提供することができる。
含むｐ型オーミック電極を有する窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子において、大気中およびモールド樹脂か
らの水素、酸素、および湿気との反応による発光特性の
劣化を防止することができ、良好なオーミック特性と均
一な発光パターンを有する信頼性の高い窒化ガリウム系
化合物半導体素子を提供することができる。
【図１】 本発明の実施例１による窒化ガリウム系化合
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
【図２】 本発明の実施例２による窒化ガリウム系化合
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
【図３】 本発明の実施例３による窒化ガリウム系化合
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明の実施例４による窒化ガリウム系化合
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
物半導体素子の積層構造を示す模式的な断面図である。
【図５】 従来の窒化ガリウム系化合物半導体素子の積
層構造を示す模式的な断面図である。
層構造を示す模式的な断面図である。
１，１００ サファイア基板、６０ ｎ型ＧａＮ基板、
２，２００ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、３，
３００ 窒化ガリウム系化合物半導体発光層、４，４０
０ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、５，５００
Ｐｄ含有電極、６，６００ 透明導電体膜、７，７００
パッド電極、８ Ａｕボンディングワイヤ、９ ｎ型
電極。
２，２００ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、３，
３００ 窒化ガリウム系化合物半導体発光層、４，４０
０ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層、５，５００
Ｐｄ含有電極、６，６００ 透明導電体膜、７，７００
パッド電極、８ Ａｕボンディングワイヤ、９ ｎ型
電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 健作 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 辰巳 正毅 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB02 BB07 BB36 BB39 CC01 DD34 DD35 DD37 DD43 DD64 DD65 DD68 FF03 FF18 GG04 HH15 5F041 AA44 CA04 CA34 CA40 CA82 CA88 CA92 DA41
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上において積層された少なくとも第
１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層および第２導電
型窒化ガリウム系化合物半導体層を含む窒化物系半導体
発光素子であって、 前記第２導電型半導体層の上面の主要領域上においてパ
ラジウム（Ｐｄ）を含むＰｄ含有電極が形成されてお
り、 このＰｄ含有電極の上面と側面およびその側面から所定
幅Ｗ以上の領域内における前記第２導電型半導体層表面
が導電性の遮蔽膜によって覆われていて大気またはモー
ルド樹脂から遮蔽されていることを特徴とする窒化物系
半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記Ｐｄ含有電極は透光性であり、前記
導電性遮蔽膜は透明導電体膜からなることを特徴とする
請求項１に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記Ｐｄ含有電極の上面における一部の
領域にパッド電極が形成されており、前記遮蔽膜は前記
パッド電極の側面と上面の周辺部をも覆っていることを
特徴とする請求項２に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記Ｐｄ含有電極はオーミック性であ
り、前記導電性遮蔽膜はパッド電極を兼ねていることを
特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記Ｐｄ含有電極は単層または複層の金
属薄膜を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれ
かの項に記載の窒化物系半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記導電性遮蔽膜を構成する前記透明導
電体膜の厚さは０．１μｍ以上で３０μｍ以下の範囲内
にあり、前記幅Ｗは５μｍ以上であることを特徴とする
請求項２または３のいずれかの項に記載の窒化物系半導
体発光素子。 - 【請求項７】 前記導電性遮蔽膜を兼ねる前記パッド電
極は少なくとも金（Ａｕ）を含み、その厚さは０．３μ
ｍ以上で１．５μｍ以下の範囲内にあり、前記幅Ｗは５
μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の窒化
物系半導体発光素子。
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