JP2002084001A - Group iii nitride semiconductor light emitting diode, light emitting diode lamp, light source, electrode for group iii nitride semiconductor light emitting diode and its manufacturing method - Google Patents

Group iii nitride semiconductor light emitting diode, light emitting diode lamp, light source, electrode for group iii nitride semiconductor light emitting diode and its manufacturing method

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JP2002084001A JP2001116251A JP2001116251A JP2002084001A JP 2002084001 A JP2002084001 A JP 2002084001A JP 2001116251 A JP2001116251 A JP 2001116251A JP 2001116251 A JP2001116251 A JP 2001116251A JP 2002084001 A JP2002084001 A JP 2002084001A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem where an LED driving current is supplied from only a pedestal electrode serving as an ohmic electrode in the conventional group III nitride semiconductor LED, so that the driving current cannot be diffused in a wide domain of a light emitting region, and a group III nitride semiconductor LED having high luminous intensity is not provided suitably. SOLUTION: A surface ohmic electrode, a window layer composed of a conductive transparent oxide crystal layer and the pedestal electrode are formed on a surface layer of a laminated structure which is laminated on a conductive substrate via a boron phosphide(BP) based buffer layer. As a result, the driving current is diffused in the wide domain of the light emitting region, and the group III nitride semiconductor LED having high luminous intensity is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、素子駆動電流を発
光領域の広範囲に拡散させるために好適なオーミック
(ohmic)電極の配置構成を備えたIII族窒化物
半導体発光ダイオード(LED)とそれに用いられるI
II族窒化物半導体発光ダイオード用電極、およびその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting diode (LED) having an ohmic electrode arrangement suitable for diffusing a device driving current over a wide range of a light emitting region, and its use. I
The present invention relates to a group II nitride semiconductor light emitting diode electrode and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】III族窒化物半導体発光ダイオード
は、例えば窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム
(AlXGaYIn1-X-YN:0≦X,Y≦1、0≦X+
Y≦1)等からなるpn接合型発光部を備えた積層構造
体に電極を設けて構成される。積層構造体には、基板材
料と積層構造体を構成するIII族窒化物半導体層との
格子の不整合性を緩和して良質のIII族窒化物半導体
層を成長させるために、一般に緩衝(buffer)層
が設けられている(特開平2−229476号明細書参
照)。サファイア(α−Al23単結晶)を基板とする
発光素子用途の積層構造体では、緩衝層はもっぱら窒化
アルミニウム・ガリウム(組成式AlαGaβN:0≦
α、β≦1)から構成されている(前記特開平2−22
9476号明細書参照)。この様な積層構造体からなる
LEDに素子駆動用電流を供給するための電極、所謂、
オーミック(ohmic)電極は、サファイア等の絶縁
性材料を基板とする積層構造体にあっては、積層構造体
を構成するp形伝導層及びn形伝導層上に配置されてい
る(例えば、特開平6ー260682号明細書参照)。
2. Description of the Related Art A group III nitride semiconductor light emitting diode is, for example, aluminum gallium indium (Al x Ga y In 1 -XY N: 0 ≦ X, Y ≦ 1, 0 ≦ X +
Y ≦ 1) and the like. Generally, a buffer is used in the laminated structure in order to reduce the lattice mismatch between the substrate material and the group III nitride semiconductor layer forming the laminated structure and grow a high-quality group III nitride semiconductor layer. ) Layer (see JP-A-2-229476). In a laminated structure for a light-emitting element using sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal) as a substrate, the buffer layer is exclusively made of aluminum gallium nitride (composition formula: Al α Ga β N: 0 ≦
α, β ≦ 1) (see JP-A-2-22)
9476). An electrode for supplying an element driving current to an LED having such a laminated structure, a so-called electrode,
In a laminated structure using an insulating material such as sapphire as a substrate, the ohmic electrode is disposed on the p-type conductive layer and the n-type conductive layer constituting the laminated structure (for example, Kaihei 6-260682).

【0003】図1に、サファイア基板101上にAlα
GaβN(0≦α、β≦1、α+β=1)緩衝層102
を介して設けた、n形窒化ガリウム(GaN)からなる
下部クラッド層103、窒化ガリウム・インジウム(G
YIn1-YN:0≦Y≦1)からなる発光層104、及
びp形GaNからなる上部クラッド層105からなるp
n接合型ダブルヘテロ(DH)構造の発光部10を備え
た従来のIII族窒化物半導体LED100の断面構造
を模式的に示す。基板101が絶縁性であるが故に、p
形及びn形オーミック電極106、107の各々を積層
構造体をなすp形伝導層(p形クラッド層105)及び
n形伝導層(n形クラッド層103)表面上に設ける必
要がある。即ち、電極107は発光部10の一部を切削
する煩雑な加工を経て形成されている。また、発光部1
0の一部を除去するため、発光部10の表面積が減少
し、発光強度の高いIII族窒化物半導体LEDが提供
できない不都合がある。
FIG. 1 shows a structure in which Al α is formed on a sapphire substrate 101.
Ga β N (0 ≦ α, β ≦ 1, α + β = 1) buffer layer 102
, A lower cladding layer 103 made of n-type gallium nitride (GaN) and a gallium indium nitride (G
a Y In 1-Y N: 0 ≦ Y ≦ 1), a light emitting layer 104, and a p-type GaN upper cladding layer 105, p
1 schematically illustrates a cross-sectional structure of a conventional group III nitride semiconductor LED 100 including a light emitting unit 10 having an n-junction type double hetero (DH) structure. Since the substrate 101 is insulating, p
Each of the n-type and n-type ohmic electrodes 106 and 107 needs to be provided on the surfaces of the p-type conductive layer (p-type cladding layer 105) and the n-type conductive layer (n-type cladding layer 103) which form a laminated structure. That is, the electrode 107 is formed through complicated processing for cutting a part of the light emitting unit 10. Light emitting unit 1
Since a part of 0 is removed, the surface area of the light emitting unit 10 is reduced, and there is a disadvantage that a group III nitride semiconductor LED having high emission intensity cannot be provided.

【0004】一方、リン化ガリウム(GaP)や珪素
(シリコン)等の導電性結晶を基板としてIII族窒化
物半導体青色LED用途の積層構造体を構成する例も知
られている(特開平2ー275682号明細書参照)。
この積層構造体の形成にあっては、リン化硼素(BP)
系材料から緩衝層を構成する技術が開示されている(前
記特開平2−275682号明細書参照)。導電性結晶
を基板とする積層構造体にあっては、基板結晶の伝導形
に対応する第1導電形の電極を基板裏面に設け、それと
は反対の第2導電形の電極を基板結晶とは逆の伝導形の
積層体構成層上に配置するのが通例である(特開平10
−247761号明細書参照)。この従来の電極の配置
例では、基板表面上に設けた発光部を欠損する必要もな
く、従って発光部の表面積に減少を来すこともないため
に、高強度のIII族窒化物半導体LEDを得るにそも
そも優位となっている。
On the other hand, there is also known an example in which a conductive crystal such as gallium phosphide (GaP) or silicon (silicon) is used as a substrate to form a laminated structure for use in a group III nitride semiconductor blue LED (Japanese Patent Laid-Open No. 2-210). 275682).
In forming this laminated structure, boron phosphide (BP)
A technique for forming a buffer layer from a system material is disclosed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-275682). In a laminated structure using a conductive crystal as a substrate, an electrode of a first conductivity type corresponding to the conductivity type of the substrate crystal is provided on the back surface of the substrate, and an electrode of a second conductivity type opposite to the electrode is formed on the substrate crystal. It is customary to dispose it on a layer constituting a laminate of the opposite conductivity type.
-247761). In this conventional electrode arrangement example, it is not necessary to remove the light emitting portion provided on the substrate surface, so that the surface area of the light emitting portion does not decrease. It has an advantage in the first place.

【0005】導電性基板の裏面に第1導電形のオーミッ
ク電極(裏面オーミック電極)を、また、積層構造体の
表面に第2導電形のオーミック電極(表面オーミック電
極)を備えた従来のIII族窒化物半導体LED200
の平面構成を模式的に図2に例示する。表面オーミック
電極201は、結線(ボンディング)用の電極(台座電
極)を兼ねて、積層構造体の一構成層202の中央部に
唯一、配置されるのが通例である(前記特開平2−27
5682号明細書参照)。また、中心部の台座電極に直
接接触する帯状電極を付帯させて表面オーミック電極を
構成する従来例が知られている(特開平11−1682
40号明細書参照)。
A conventional III group ohmic electrode having a first conductive type ohmic electrode (backside ohmic electrode) on the back surface of a conductive substrate and a second conductive type ohmic electrode (front surface ohmic electrode) on the surface of the laminated structure. Nitride semiconductor LED 200
2 is schematically illustrated in FIG. In general, the surface ohmic electrode 201 is also disposed solely at the center of one constituent layer 202 of the laminated structure, also serving as an electrode (pedestal electrode) for connection (bonding) (see Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-27).
No. 5682). Further, a conventional example is known in which a band-shaped electrode directly in contact with a pedestal electrode at the center is attached to form a surface ohmic electrode (Japanese Patent Laid-Open No. 11-1682).
No. 40).

【0006】表面オーミック電極は従来より、もっぱら
窒化アルミニウム・ガリウム(AlXGaYN:0≦X,
Y≦1、X+Y=1)結晶層上に設けるのが通例である
(特開平6−314822号明細書参照)。しかしなが
ら、窒化アルミニウム(AlN)及び窒化ガリウム(G
aN)の移動度(mobility)は、砒化ガリウム
(GaAs)やリン化インジウム(InP)等の他のI
II−V族化合物半導体のそれに比較して桁違いに小さ
い(末松 安晴著、「光デバイス」(平成9年5月15
日、(株)コロナ社発行、初版第8刷)、28〜29頁
参照)。例えば、窒化アルミニウム(AlN)の室温で
の正孔移動度は14cm2/V・sであり、例えば、間
接遷移型のリン化硼素(BP)の500cm2/V・s
に比較しても約1/30の低さにとどまっている(前記
「光デバイス」、28〜29頁参照)。このため、オー
ミック電極を構成層上に唯一設ける従来の電極配置手段
では、素子動作電流を発光部の広範囲に亘り充分に拡散
できず、よって高強度のIII族窒化物半導体LEDを
得るに不利となっている。
Conventionally, the surface ohmic electrode has been exclusively made of aluminum gallium nitride (Al x Ga y N: 0 ≦ X,
(Y ≦ 1, X + Y = 1) Usually, it is provided on a crystal layer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-314822). However, aluminum nitride (AlN) and gallium nitride (G
aN) has a mobility of other I such as gallium arsenide (GaAs) or indium phosphide (InP).
An order of magnitude smaller than that of II-V compound semiconductors (Yasuharu Suematsu, “Optical Device” (May 15, 1997)
(Corporation of Corona Co., Ltd., first edition, 8th press), pages 28-29). For example, the hole mobility at room temperature of aluminum nitride (AlN) is 14 cm 2 / V · s, for example, 500 cm 2 / V · s of indirect transition type boron phosphide (BP).
(See "Optical Device", pp. 28-29). For this reason, the conventional electrode disposing means in which only the ohmic electrode is provided on the constituent layer cannot sufficiently diffuse the element operating current over a wide range of the light emitting portion, and is disadvantageous in obtaining a high-strength group III nitride semiconductor LED. Has become.

【0007】電流拡散性については他のIIIーV族化
合物半導体に比較して劣るIII族窒化物半導体の物性
に鑑み、従来技術では、素子動作電流を広範囲に拡散さ
せるために、台座電極に直結させた透光性の金属薄膜電
極をオーミック性電極として利用する手段が開示されて
いる(特開平6−314822号明細書参照)。例え
ば、p形不純物がドーピングされた窒化ガリウム(Ga
N)系III族窒化物半導体層表面の略全面に金(A
u)薄膜からなる透光性オーミック電極が設けられてい
る(前記特開平6−314822号明細書参照)。しか
しながら、この従来技術では、発光部からの発光が電極
をなす金属薄膜に少なからず吸収されるため、結局のと
ころ、LEDの外部に取り出せる発光の強度が低下して
しまう問題が生じている。
[0007] In view of the physical properties of a group III nitride semiconductor, which is inferior to other group III-V compound semiconductors in terms of current diffusivity, in the prior art, in order to diffuse the device operating current over a wide range, it is directly connected to a pedestal electrode. Means for utilizing the light-transmitting metal thin film electrode as an ohmic electrode has been disclosed (see JP-A-6-314822). For example, gallium nitride (Ga) doped with a p-type impurity
N) gold (A) is formed on substantially the entire surface of the group III nitride semiconductor layer.
u) A light-transmitting ohmic electrode made of a thin film is provided (refer to the specification of JP-A-6-314822). However, in this conventional technique, since the light emitted from the light emitting portion is absorbed to a considerable extent by the metal thin film forming the electrode, there is a problem that the intensity of the emitted light that can be extracted to the outside of the LED is eventually reduced.

【0008】インジウム・錫複合酸化物(ITO)膜
は、III族窒化物半導体LEDが放出する青色、緑色
或いはより長波長の発光に対して、前記の金属薄膜に比
して高い透過率を有する(「透明導電膜の技術」
((株)オーム社、平成11年3月30日発行、第1版
第1刷)、97〜101頁参照)。この透過性を利用し
て外部へ発光をより良く取り出すために、ITOからな
る導電性透明酸化物結晶層を窒化ガリウム(GaN)層
についてのコンタクト層(発光透過用窓層)として設け
てIII族窒化物半導体LEDを構成する技術が知れて
いる(特開昭49−122294号明細書、実開平
6−38265号明細書、及びAppl.Phys.
Lett.,Vol.74,No.26(1999)、
3930〜3932頁参照)。
The indium-tin composite oxide (ITO) film has a higher transmittance to blue, green or longer wavelength light emitted from the group III nitride semiconductor LED than the above-mentioned metal thin film. ("Transparent conductive film technology"
(See Ohmsha Co., Ltd., published on March 30, 1999, 1st edition, 1st printing), pp. 97-101). In order to take out light emission to the outside by utilizing this transmittance, a conductive transparent oxide crystal layer made of ITO is provided as a contact layer (light emission transmission window layer) for the gallium nitride (GaN) layer and is made of Group III. Techniques for forming a nitride semiconductor LED are known (JP-A-49-122294, JP-A-6-38265, and Appl. Phys.
Lett. , Vol. 74, no. 26 (1999),
See pages 3930-3932.)

【0009】従来技術においては、特に高い正孔(ho
le)濃度及び移動度が得られ難く電流拡散性に乏しい
p形GaN層上に、ITO等の導電性透明酸化物結晶層
を配置することが多用されている(前記実開平6−38
265号、及びAppl.Phys.Lett.参
照)。しかし、ITOとIII族窒化物半導体結晶層と
のオーミック接触性は然して良好ではなく、上記の場合
順方向電圧(forwardvoltage:Vf)が
上昇してしまう欠点がある(詳細は前記Appl.Ph
ys.Lett.,Vol.74(1999)参照)。
In the prior art, particularly high holes (ho)
le) It is frequently used to dispose a conductive transparent oxide crystal layer of ITO or the like on a p-type GaN layer which is difficult to obtain concentration and mobility and has poor current diffusivity (see Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-38).
No. 265, and Appl. Phys. Lett. reference). However, the ohmic contact between the ITO and the group III nitride semiconductor crystal layer is not good, and there is a disadvantage that the forward voltage (Vf) increases in the above case (for details, see Appl. Ph.
ys. Lett. , Vol. 74 (1999)).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の従来技
術の不都合に鑑みなされたもので、ITO等の導電性透
明酸化物結晶層を発光を外部へ効率的に取り出すための
窓層として備えたIII族窒化物半導体LEDにおい
て、素子動作電流を発光部の広範囲に拡散でき、且つ、
高強度の発光を外部へ取り出すためのオーミック電極の
配置手段を提示する。そしてその手段に依り配置された
オーミック電極を備えた高強度のIII族窒化物半導体
発光ダイオードとそのIII族窒化物半導体発光ダイオ
ード用電極およびその製造方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and comprises a conductive transparent oxide crystal layer such as ITO as a window layer for efficiently extracting light emission to the outside. In the group III nitride semiconductor LED, the device operating current can be diffused over a wide range of the light emitting portion, and
Means for arranging ohmic electrodes for extracting high-intensity light emission to the outside is presented. It is another object of the present invention to provide a high-strength III-nitride semiconductor light-emitting diode having an ohmic electrode arranged by the means, an electrode for the III-nitride semiconductor light-emitting diode, and a method of manufacturing the same.

【0011】特に、本発明は素子動作電流を発光部に広
範に拡散させるために、台座電極の位置に対して表面オ
ーミック電極を、積層構造体の一構成層の表面上の好適
な位置に配置することを骨子とするものである。
In particular, according to the present invention, a surface ohmic electrode is disposed at a suitable position on the surface of one constituent layer of the laminated structure with respect to the position of the pedestal electrode in order to widely diffuse the element operating current to the light emitting portion. The main point is to do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、 (1)裏面に第1導電形の裏面オーミック電極を備えた
第1導電形の単結晶基板と、該単結晶基板の表面上に形
成されたリン化硼素(BP)系材料からなる緩衝層と、
該緩衝層上に設けられた、ヘテロ接合構造の発光部を含
む窒化ガリウム(GaN)系III族窒化物結晶層と、
該III族窒化物結晶層上に設けられた導電性透明酸化
物結晶層からなる窓層とを少なくとも備えたIII族窒
化物半導体発光ダイオードにおいて、前記III族窒化
物結晶層の表面と前記窓層との間に、前記窓層と導通を
なす第2導電形の表面オーミック電極が、前記III族
窒化物結晶層の表面と接して形成され、前記窓層の上側
表面の中央に結線用の台座電極が形成されていることを
特徴とするIII族窒化物半導体発光ダイオード。であ
る。
According to the present invention, there is provided: (1) a first conductivity type single crystal substrate having a back surface ohmic electrode of the first conductivity type, and a single crystal substrate formed on the surface of the single crystal substrate. A buffer layer made of boron phosphide (BP) -based material;
A gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer including a light-emitting portion having a heterojunction structure provided on the buffer layer;
A group III nitride semiconductor light emitting diode comprising at least a window layer made of a conductive transparent oxide crystal layer provided on the group III nitride crystal layer, wherein the surface of the group III nitride crystal layer and the window layer A surface ohmic electrode of the second conductivity type, which conducts with the window layer, is formed in contact with the surface of the group III nitride crystal layer, and a connection base is provided at the center of the upper surface of the window layer. A group III nitride semiconductor light emitting diode, wherein an electrode is formed. It is.

【0013】また本発明は、 (2)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の周囲
に配置されていることを特徴とする(1)に記載のII
I族窒化物半導体発光ダイオード。 (3)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の中心
に対して左右対称の位置に配置されていることを特徴と
する(1)または(2)に記載のIII族窒化物半導体
発光ダイオード。 (4)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の中心
より等距離の位置に設けられていることを特徴とする
(1)ないし(3)に記載のIII族窒化物半導体発光
ダイオード。 (5)前記表面オーミック電極が、等間隔に配置された
複数の電極から構成されていることを特徴とする(1)
ないし(4)に記載のIII族窒化物半導体発光ダイオ
ード。 (6)前記表面オーミック電極が、前記III族窒化物
結晶層の表面上の台座電極の射影領域以外の領域(以
下、開放発光領域という)に配置されていることを特徴
とする(1)ないし(5)に記載のIII族窒化物半導
体発光ダイオード。 (7)前記表面オーミック電極の面積の合計が、開放発
光領域の総面積の5%以上で30%以下としたことを特
徴とする(6)に記載のIII族窒化物半導体発光ダイ
オード。 (8)前記表面オーミック電極と接するIII族窒化物
結晶層が、窒化リン化ガリウム(GaN1 XX、但し0
<X<1)からなることを特徴とする(1)ないし
(7)に記載のIII族窒化物半導体発光ダイオード。
である。
The present invention also provides: (2) The II according to (1), wherein the surface ohmic electrode is arranged around the pedestal electrode.
Group I nitride semiconductor light emitting diode. (3) The group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (1) or (2), wherein the surface ohmic electrode is disposed at a position symmetrical with respect to the center of the pedestal electrode. (4) The group III nitride semiconductor light-emitting diode according to any one of (1) to (3), wherein the surface ohmic electrode is provided at a position equidistant from the center of the pedestal electrode. (5) The surface ohmic electrode is composed of a plurality of electrodes arranged at equal intervals. (1)
A group III nitride semiconductor light-emitting diode according to any one of (1) to (4). (6) The surface ohmic electrode is arranged on a region other than the projection region of the pedestal electrode on the surface of the group III nitride crystal layer (hereinafter, referred to as an open light-emitting region). The group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (5). (7) The group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (6), wherein the total area of the surface ohmic electrodes is 5% or more and 30% or less of the total area of the open light emitting region. (8) The group III nitride crystal layer in contact with the surface ohmic electrode is formed of gallium phosphide (GaN 1 - X P X , where 0
<III>, wherein the group III nitride semiconductor light emitting diode according to any one of (1) to (7),
It is.

【0014】また本発明は、 (9)(1)ないし(8)に記載のIII族窒化物半導
体発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプ。 (10)(9)に記載の発光ダイオードランプを用いた
光源。である。
Further, the present invention provides (9) a light emitting diode lamp using the group III nitride semiconductor light emitting diode according to any one of (1) to (8). (10) A light source using the light-emitting diode lamp according to (9). It is.

【0015】また本発明は、 (11)ヘテロ接合構造の発光部を含む窒化ガリウム
(GaN)系III族窒化物結晶層と、該III族窒化
物結晶層上に設けられた導電性透明酸化物結晶層からな
る窓層とを少なくとも備えたIII族窒化物半導体発光
ダイオードに用いられる電極において、前記III族窒
化物結晶層の表面と前記窓層との間に、前記窓層と導通
をなす表面オーミック電極が、前記III族窒化物結晶
層の表面と接して形成され、前記窓層の上部表面の中央
に結線用の台座電極が形成されていることを特徴とする
III族窒化物半導体発光ダイオード用電極。である。
The present invention also provides (11) a gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer including a light-emitting portion having a heterojunction structure, and a conductive transparent oxide provided on the group III nitride crystal layer. An electrode used for a group III nitride semiconductor light-emitting diode having at least a window layer made of a crystal layer, wherein a surface formed between the surface of the group III nitride crystal layer and the window layer is electrically connected to the window layer. An III-nitride semiconductor light emitting diode, wherein an ohmic electrode is formed in contact with the surface of the III-nitride crystal layer, and a pedestal electrode for connection is formed at the center of the upper surface of the window layer. Electrodes. It is.

【0016】また本発明は、 (12)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の周
囲の位置に配置されていることを特徴とする(11)に
記載のIII族窒化物半導体発光ダイオード用電極。 (13)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の中
心に対して左右対称の位置に配置されていることを特徴
とする(11)または(12)に記載のIII族窒化物
半導体発光ダイオード用電極。 (14)前記表面オーミック電極が、前記台座電極の中
心より等距離の位置に設けられていることを特徴とする
(11)ないし(13)に記載のIII族窒化物半導体
発光ダイオード用電極。 (15)前記表面オーミック電極が、等間隔に配置され
た複数の電極から構成されていることを特徴とする(1
1)ないし(14)に記載のIII族窒化物半導体発光
ダイオード用電極。 (16)前記表面オーミック電極が、前記III族窒化
物結晶層の表面上の台座電極の射影領域以外の領域(以
下、開放発光領域という)に配置されていることを特徴
とする(11)ないし(15)に記載のIII族窒化物
半導体発光ダイオード用電極。 (17)前記表面オーミック電極の面積の合計が、開放
発光領域の総面積の5%以上で30%以下としたことを
特徴とする(16)に記載のIII族窒化物半導体発光
ダイオード用電極。 (18)前記表面オーミック電極と接するIII族窒化
物結晶層が、窒化リン化ガリウム(GaN1 XX、但し
0<X<1)からなることを特徴とする(11)ないし
(17)に記載のIII族窒化物半導体発光ダイオード
用電極。である。
According to the present invention, (12) the electrode for a III-nitride semiconductor light emitting diode according to (11), wherein the surface ohmic electrode is arranged at a position around the pedestal electrode. (13) The electrode for a group III nitride semiconductor light emitting diode according to (11) or (12), wherein the surface ohmic electrode is disposed at a position symmetrical with respect to the center of the pedestal electrode. . (14) The electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to any one of (11) to (13), wherein the surface ohmic electrode is provided at a position equidistant from the center of the pedestal electrode. (15) The surface ohmic electrode is composed of a plurality of electrodes arranged at equal intervals.
The electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to any one of 1) to (14). (16) The surface ohmic electrode is arranged in a region other than the projection region of the pedestal electrode on the surface of the group III nitride crystal layer (hereinafter, referred to as an open emission region) (11) to (11). The electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (15). (17) The electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (16), wherein the total area of the surface ohmic electrodes is 5% or more and 30% or less of the total area of the open light emitting region. (18) the surface ohmic electrode in contact with the group III nitride crystal layer, to (11) do not, characterized in that it consists of gallium phosphide nitride (GaN 1 over X P X, where 0 <X <1) (17 ) 3. The electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to item 1. It is.

【0017】また本発明は、 (19)ヘテロ接合構造の発光部を含む窒化ガリウム
(GaN)系III族窒化物結晶層の表面と接して、表
面オーミック電極を形成する第1の工程と、第1の工程
に引き続き、前記III族窒化物結晶層の表面と前記表
面オーミック電極とを覆って、その表面オーミック電極
と導通する導電性透明酸化物結晶層からなる窓層を形成
する第2の工程と、第2の工程に引き続き、前記窓層の
上部表面の中央に、その窓層と導通する結線用の台座電
極を形成する第3の工程と、を有することを特徴とする
III族窒化物半導体発光ダイオード用電極の製造方
法。 (20)台座電極を、III族窒化物結晶層上に導電性
透明酸化物結晶層からなる窓層を介して形成し、台座電
極の結線を行う面には導電性透明酸化物結晶層が存在し
ないようにする(19)に記載のIII族窒化物半導体
発光ダイオード用電極の製造方法。である。
The present invention also provides (19) a first step of forming a surface ohmic electrode in contact with the surface of a gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer including a light emitting portion having a heterojunction structure; A second step of forming a window layer made of a conductive transparent oxide crystal layer which covers the surface of the group III nitride crystal layer and the surface ohmic electrode and is electrically connected to the surface ohmic electrode, following the step 1 And a third step of forming, in the center of the upper surface of the window layer, a pedestal electrode for connection with the window layer, the third step being subsequent to the second step. A method for manufacturing an electrode for a semiconductor light emitting diode. (20) A pedestal electrode is formed on a group III nitride crystal layer via a window layer made of a conductive transparent oxide crystal layer, and a conductive transparent oxide crystal layer is present on a surface where the pedestal electrode is connected. (19) The method for producing an electrode for a group III nitride semiconductor light-emitting diode according to (19). It is.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図3は、上記(1)または(1
1)に記載の発明に係わる第1の実施形態を表すIII
族窒化物半導体LED300およびその電極の構成を説
明するための断面模式図である。第1の実施形態に係わ
るLED300は、基板301として導電性を呈する単
結晶を用いた積層構造体31を母体材料として構成す
る。導電性の単結晶を基板とすれば、第1導電形のオー
ミック電極を基板の裏面に裏面オーミック電極309と
して設けることができる。即ち、サファイア等の電気絶
縁性の単結晶を基板とする従来のIII族窒化物LED
とは異なり、発光部の一部を欠落させることなくオーミ
ック電極が設けられるため、従って、発光部の表面積の
低減が回避され、高い発光強度のIII族窒化物LED
を得るに優位となる。また、導電性を有し、且つ、劈開
性を呈する単結晶を基板として用いれば、結晶の劈開を
利用して、簡便に個別の素子に分割でき、III族窒化
物LEDを作製するに至便となる。導電性と劈開性とを
兼備し基板として好適に利用できる単結晶として、珪素
(Si)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム
(GaAs)などが例示できる。更に、基板表面上にI
II族窒化物半導体層を積層させる際の堆積温度が、一
般には約800℃を越える高温であることに鑑みると、
高温での耐熱性を有する珪素単結晶(シリコン)等が基
板として好適に用いられる。例えば、面方位を{10
0}或いは{111}とするp形またはn形シリコンが
基板として好適である。
FIG. 3 shows the above (1) or (1)
III representing the first embodiment according to the invention described in 1)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the group III nitride semiconductor LED 300 and its electrodes. The LED 300 according to the first embodiment includes a stacked structure 31 using a single crystal having conductivity as a substrate 301 as a base material. If a conductive single crystal is used as the substrate, an ohmic electrode of the first conductivity type can be provided as the back surface ohmic electrode 309 on the back surface of the substrate. That is, a conventional group III nitride LED using an electrically insulating single crystal such as sapphire as a substrate
Unlike the above, since the ohmic electrode is provided without dropping a part of the light emitting part, the reduction of the surface area of the light emitting part is avoided, and the group III nitride LED with high light emission intensity is provided.
To gain an advantage. In addition, if a single crystal having conductivity and cleavage properties is used as a substrate, it can be easily divided into individual elements by using cleavage of the crystal, and it is convenient to produce a group III nitride LED. Become. Silicon (Si), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAs), and the like can be given as examples of single crystals that have both conductivity and cleavage and can be suitably used as a substrate. In addition, I
In view of the fact that the deposition temperature for laminating the group II nitride semiconductor layer is generally a high temperature exceeding about 800 ° C.,
Silicon single crystal (silicon) having heat resistance at high temperatures is suitably used as the substrate. For example, if the plane orientation is $ 10
P-type or n-type silicon with 0 or {111} is suitable as the substrate.

【0019】導電性結晶からなる基板301の表面上に
は、リン化硼素(BP)系材料から構成される緩衝層3
02を設ける。リン化硼素(BP)系材料とは、構成元
素として硼素(B)及びリン(P)を少なくとも含むI
II−V族化合物半導体を云う。BP系材料としてリン
化硼素(BP)に加え、例えば、窒化リン化硼素(BN
1-XX:0<X<1)やリン化硼素・ガリウム(B1-Y
GaYP:0<Y<1)等が例示できる。BP系材料は
pn接合型ダブルヘテロ(DH)発光部30を構成する
窒化ガリウム(GaN)等のIII族窒化物半導体との
格子のミスマッチ(mismatch)が少ない。例え
ば、窒素組成比(=1−X)を0.03(3%)とする
BN0.030.97(格子定数=4.510Å)からは立方
晶のGaNとの格子整合を果たす緩衝層が構成できる利
点がある。即ち、BP系材料からなる緩衝層は、格子整
合性の良好さのためミスフィット転位等の結晶欠陥密度
が少ない結晶性に優れる上層をもたらす作用を発揮す
る。
On the surface of a substrate 301 made of a conductive crystal,
Is a buffer layer 3 made of a boron phosphide (BP) -based material.
02 is provided. Boron phosphide (BP) based material
I containing at least boron (B) and phosphorus (P)
II-V compound semiconductor. Phosphorus as BP material
In addition to boron phosphide (BP), for example, boron nitride phosphide (BN
1-XPX: 0 <X <1) or boron / gallium phosphide (B1-Y
GaYP: 0 <Y <1). BP material
Construct pn junction type double hetero (DH) light emitting unit 30
With group III nitride semiconductors such as gallium nitride (GaN)
Less lattice mismatch. example
For example, the nitrogen composition ratio (= 1−X) is set to 0.03 (3%).
BN0.03P0.97(Lattice constant = 4.510 °)
Of a buffer layer that achieves lattice matching with crystalline GaN
There is a point. That is, the buffer layer made of a BP-based material has a lattice alignment.
Crystal defect density such as misfit dislocation due to good compatibility
Demonstrates the effect of providing an upper layer with less crystallinity
You.

【0020】アズ−グローン(as−grown)状態
において、主に非晶質体から構成されているBP系緩衝
層は、基板をなす導電性単結晶材料と積層構造体をなす
構成層との格子の不整合性を緩和するに特に有効に作用
する。非晶質体を主体としてなる結晶層は、上層の成膜
に伴い、格子ミスマッチに起因する格子歪を吸収しつつ
結晶化するため良質の上層をもたらす作用を発揮するか
らである。非晶質体を主体とするBP系緩衝層は積層構
造体の他の構成層と同じく、例えば、トリエチル硼素
((C253B)/ホスフィン(PH3)反応系有機金
属熱分解気相成長(MOCVD)法により成膜温度を約
200℃を越え約500℃以下の温度で成膜することに
より得られる。また、三塩化硼素(BCl3)/三塩化
リン(PCl3)反応系ハロゲン(halogen)気
相成長(VPE)法を利用し、成膜温度を約150℃〜
約750℃の範囲に設定して得られる。更に、成膜温度
は約200℃以上で約500℃以下の範囲とするのが好
適である(特開2000−58451号公報明細書参
照)。前記気相成長手段に殆ど拘わらず、非晶質体を主
体としてなるBP系緩衝層を得るに最も肝要な条件は、
その成膜温度である。成膜温度を約200℃未満とする
と原料の熱分解が充分に進行しないため、緩衝層が安定
して形成出来ない不都合がある。一方、成長温度が50
0℃を越えると多結晶体層が形成され易くなる。単結晶
体が乱雑に集合してなる多結晶層上には、多結晶層を構
成する各単結晶体の配向(配位方向)を反映して、乱雑
な方位に結晶が成長し易いため、表面の平坦な上層が得
られ難く不都合である。緩衝層の主たる構成要素の相違
は一般的なX線回折分析法や電子線回折法等の分析手段
をもって知ることができる。
In the as-grown state, the BP-based buffer layer, which is mainly composed of an amorphous material, forms a lattice between the conductive single-crystal material forming the substrate and the constituent layers forming the laminated structure. This is particularly effective in reducing the inconsistency of This is because the crystal layer mainly composed of an amorphous body exhibits an effect of providing a high-quality upper layer because the crystal layer is crystallized while absorbing lattice distortion caused by lattice mismatch as the upper layer is formed. The BP-based buffer layer mainly composed of an amorphous material is, for example, a triethylboron ((C 2 H 5 ) 3 B) / phosphine (PH 3 ) reaction-based organometallic thermal decomposition, like the other constituent layers of the laminated structure. It is obtained by forming a film at a temperature higher than about 200 ° C. and lower than about 500 ° C. by a vapor phase epitaxy (MOCVD) method. Further, the film formation temperature is set to about 150 ° C. using a halogen vapor phase epitaxy (VPE) method of a boron trichloride (BCl 3 ) / phosphorus trichloride (PCl 3 ) reaction system.
It is obtained at a setting of about 750 ° C. Further, the film formation temperature is preferably in the range of about 200 ° C. or more and about 500 ° C. or less (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58451). Regardless of the vapor phase growth means, the most important conditions for obtaining a BP-based buffer layer mainly composed of an amorphous body are:
This is the film forming temperature. If the film forming temperature is lower than about 200 ° C., the thermal decomposition of the raw material does not sufficiently proceed, so that there is a disadvantage that the buffer layer cannot be formed stably. On the other hand, when the growth temperature is 50
When the temperature exceeds 0 ° C., a polycrystalline layer is easily formed. On the polycrystalline layer in which the single crystals are randomly aggregated, the crystal easily grows in a random orientation, reflecting the orientation (coordination direction) of each single crystal constituting the polycrystalline layer. It is difficult to obtain an upper layer having a flat surface, which is inconvenient. Differences in the main constituent elements of the buffer layer can be known by analysis means such as general X-ray diffraction analysis and electron diffraction.

【0021】200℃以上で500℃以下の範囲の比較
的低温で成膜したBP系材料からなる低温緩衝層と、低
温緩衝層上にそれより高温で成膜したBP系材料からな
る単結晶層とで緩衝層を構成することもできる。低温緩
衝層を介して成膜されたBP系結晶層は、結晶欠陥密度
が小さく結晶性に優れた単結晶層となり、当該単結晶層
は欠陥密度の小さな上層を得るに効果を奏する。即ち、
BP系低温緩衝層とその上のBP系高温単結晶層との複
数の層から構成した緩衝層は、結晶性に優れる上層をも
たらすに有効となる。該当する緩衝層の構成例として、
例えば、非晶質のリン化硼素(BP)からなる低温緩衝
層とBP単結晶層との2層から構成される重層緩衝層が
例示できる。高温緩衝層は前記MOCVD法等の気相成
長手段を利用して大凡、800℃から1200℃の温度
範囲で成膜するのが好ましい。
A low-temperature buffer layer formed of a BP-based material formed at a relatively low temperature in the range of 200 ° C. to 500 ° C., and a single-crystal layer formed of a BP-based material formed on the low-temperature buffer layer at a higher temperature. And may form a buffer layer. The BP-based crystal layer formed via the low-temperature buffer layer becomes a single crystal layer having a small crystal defect density and excellent crystallinity, and the single crystal layer is effective in obtaining an upper layer having a small defect density. That is,
A buffer layer composed of a plurality of layers of a BP-based low-temperature buffer layer and a BP-based high-temperature single-crystal layer thereon is effective in providing an upper layer having excellent crystallinity. As a configuration example of the corresponding buffer layer,
For example, a multilayer buffer layer composed of two layers of a low-temperature buffer layer made of amorphous boron phosphide (BP) and a BP single crystal layer can be exemplified. The high-temperature buffer layer is preferably formed at a temperature in the range of approximately 800 ° C. to 1200 ° C. using a vapor phase growth method such as the MOCVD method.

【0022】低温緩衝層或いは重層緩衝層上には発光部
を構成する。発光部は発光を担う機能部位であり、少な
くとも発光層とクラッド層とから構成する。発光部は単
一(シングル)ヘテロ構造或いは二重(ダブル)ヘテロ
接合構造の何れかからも構成できる。発光部をダブルヘ
テロ(double hetero:DH)接合構造か
ら構成すると、キャリア(carrier)の「閉じ込
め効果」により、シングルヘテロ接合構造に比較して高
強度の発光をもたらすに優位となる。第1の実施形態と
して図3に例示するのは、発光層304とそれを挟持す
る下部クラッド層303及び上部クラッド層305とか
ら構成されているpn接合型DH構造の発光部30であ
る。また、発光部から出射される発光の強度は発光部を
構成する機能層、特に発光層をなす結晶層の結晶性に依
存する。一般には、転位や欠陥の少ない良質な結晶層を
利用する程、高強度の発光が得られる。従って、発光部
は前記低温緩衝層或いは重層緩衝層と格子のミスマッチ
(mismatch)の少ない結晶層から構成するのが
望ましい。例えば、ガリウム(Ga)組成比を0.03
(3%)とする立方晶のリン化硼素・ガリウム(B0.97
Ga0.03P)と、リン組成比を0.03とする立方晶窒
化リン化ガリウム(GaN0.970.03)と、インジウム
組成比を0.12とする立方晶窒化ガリウム・インジウ
ム(Ga0.88In0.12N)とは同一の格子定数4.56
6Åを有する。これより、B0.97Ga0. 03P緩衝層上
に、GaN0.970.03をクラッド層とし、Ga0.88In
0.12Nを発光層として格子整合系の発光部を構成でき
る。即ち、格子ミスマッチに起因する結晶欠陥密度の小
さい良質の結晶層から発光部を構成できる。
A light emitting section is formed on the low-temperature buffer layer or the multilayer buffer layer. The light emitting unit is a functional part that performs light emission, and includes at least a light emitting layer and a cladding layer. The light emitting section can be configured with either a single (single) heterostructure or a double (double) heterojunction structure. When the light-emitting portion is configured by a double hetero (DH) junction structure, it is superior in providing high-intensity light emission as compared with a single hetero junction structure due to the “confinement effect” of a carrier. FIG. 3 illustrates a light emitting section 30 having a pn junction DH structure including a light emitting layer 304 and a lower cladding layer 303 and an upper cladding layer 305 sandwiching the light emitting layer 304 as the first embodiment. Further, the intensity of the light emitted from the light emitting portion depends on the crystallinity of the functional layer constituting the light emitting portion, in particular, the crystal layer forming the light emitting layer. In general, the higher the quality of a crystal layer with less dislocations and defects, the higher the intensity of light emission. Therefore, it is preferable that the light emitting unit is formed of a crystal layer having a small lattice mismatch with the low-temperature buffer layer or the multilayer buffer layer. For example, if the gallium (Ga) composition ratio is 0.03
(3%) cubic boron gallium phosphide (B 0.97
Ga 0.03 P), cubic gallium nitride phosphide (GaN 0.97 P 0.03 ) having a phosphorus composition ratio of 0.03, and cubic gallium indium nitride (Ga 0.88 In 0.12 N having an indium composition ratio of 0.12) ) Is the same as the lattice constant of 4.56.
6 °. Than this, the B 0.97 Ga 0. 03 P buffer layer, a GaN 0.97 P 0.03 and the cladding layer, Ga 0.88 an In
A light emitting portion of a lattice matching system can be formed using 0.12 N as a light emitting layer. That is, the light-emitting portion can be formed from a high-quality crystal layer having a small crystal defect density due to lattice mismatch.

【0023】III族窒化物半導体LED300の表面
側の電極は、積層構造体31を構成する一構成層、例え
ば、pn接合型DH構造の発光部30を構成する上部ク
ラッド層305の表面上に表面オーミック電極308を
配置し、上部クラッド層305と表面オーミック電極3
08の表面を被覆し、且つ、表面オーミック電極308
と導通する様に設けたITO等の導電性透明酸化物結晶
層からなる窓層306を重層させ、窓層306上の中心
部に台座電極307を設けて構成する。即ち、表面オー
ミック電極308は、台座電極307と個別に、しかも
直接台座電極307に接触させずに、III族窒化物半
導体LED300用途の積層構造体31の一構成層(図
3に例示するLED300にあっては上部クラッド層3
05)の表面上に配置するのが特徴である。台座電極3
07と表面オーミック電極308とは、窓層306をな
すITOなどの導電性透明酸化物結晶層を介して導通さ
れる。窓層306は発光を効率的に外部へ射出できる透
過率を有し、尚且、表面オーミック電極308へ素子動
作電流を供給できる、ITO以外の良導性の透明材料か
らも同様に構成できる。ITO以外の構成材料としては
酸化亜鉛(ZnO)、亜鉛(Zn)・珪素(Si)混合
酸化物などが例示できる。
The electrode on the front surface side of the group III nitride semiconductor LED 300 is formed on a surface of one of the constituent layers constituting the laminated structure 31, for example, the upper clad layer 305 constituting the light emitting portion 30 having the pn junction type DH structure. An ohmic electrode 308 is arranged, and the upper cladding layer 305 and the surface ohmic electrode 3
08 and a surface ohmic electrode 308
A window layer 306 made of a conductive transparent oxide crystal layer of ITO or the like provided so as to be electrically connected to the window layer 306 is overlaid, and a pedestal electrode 307 is provided at the center on the window layer 306. That is, the surface ohmic electrode 308 is formed separately from the pedestal electrode 307, and is not directly in contact with the pedestal electrode 307, but is formed as one constituent layer of the stacked structure 31 for the group III nitride semiconductor LED 300 (the LED 300 illustrated in FIG. 3). If there is upper cladding layer 3
05). Pedestal electrode 3
07 and the surface ohmic electrode 308 are electrically connected via a conductive transparent oxide crystal layer such as ITO forming the window layer 306. The window layer 306 has a transmittance that can efficiently emit light to the outside, and can be similarly formed of a transparent material other than ITO, which can supply an element operation current to the surface ohmic electrode 308. Examples of constituent materials other than ITO include zinc oxide (ZnO) and mixed oxides of zinc (Zn) and silicon (Si).

【0024】上記のLED300の表面側の電極は、第
1の工程で上部クラッド層305の表面に公知のフォト
リソグラフィー等の手法を用いて表面オーミック電極3
08を形成し、引き続き第2の工程でスパッタリング法
等の手法を用いて、前記上部クラッド層305の表面と
前記表面オーミック電極308とを覆って、表面オーミ
ック電極308と導通する導電性透明酸化物結晶層から
なる窓層306を形成し、さらに引き続き第3の工程
で、前記窓層306の上部表面の中央に窓層306と導
通する結線用の台座電極307を形成することによって
作成できる。
The electrode on the surface side of the LED 300 is formed on the surface of the upper cladding layer 305 in the first step by using a known technique such as photolithography.
08, and in the second step, a conductive transparent oxide that covers the surface of the upper cladding layer 305 and the surface ohmic electrode 308 and is electrically connected to the surface ohmic electrode 308 by using a method such as sputtering. A window layer 306 made of a crystal layer is formed, and subsequently, in a third step, a pedestal electrode 307 for connection is formed in the center of the upper surface of the window layer 306 for conduction with the window layer 306.

【0025】この場合、台座電極307を上部クラッド
層305上に導電性透明酸化物結晶層からなる窓層30
6を介して形成することにより、台座電極307の結線
を行う面には導電性透明酸化物結晶層が存在しないよう
にする。台座電極307上に導電性透明酸化物結晶層が
存在すると、透明なため導電性透明酸化物結晶層がある
領域を認識できず、導電性透明酸化物結晶層上にワイヤ
ボンディングによる結線を行ってしまい、ワイヤが台座
電極307に接着しないという不具合が発生することが
ある。これに対し、導電性透明酸化物結晶層上に台座電
極307を形成し台座電極307の結線を行う面には導
電性透明酸化物結晶層が存在しないようにすることによ
り、この不具合を確実に防止することができる。
In this case, the pedestal electrode 307 is formed on the upper clad layer 305 with the window layer 30 made of a conductive transparent oxide crystal layer.
6, the conductive transparent oxide crystal layer does not exist on the surface of the pedestal electrode 307 where the connection is made. When the conductive transparent oxide crystal layer is present on the pedestal electrode 307, the region where the conductive transparent oxide crystal layer is located cannot be recognized because the transparent transparent oxide crystal layer is present, and connection is performed by wire bonding on the conductive transparent oxide crystal layer. As a result, a problem that the wire does not adhere to the pedestal electrode 307 may occur. On the other hand, the pedestal electrode 307 is formed on the conductive transparent oxide crystal layer, and the conductive transparent oxide crystal layer is not present on the surface where the pedestal electrode 307 is connected, so that this problem can be surely solved. Can be prevented.

【0026】本発明は特に、平面的に見て表面オーミッ
ク電極308を台座電極307の周囲に配置してIII
族窒化物半導体LEDを構成するのが特徴である。図4
に第1の実施形態に係わる表面オーミック電極308の
配置例を例示する。積層構造体31(図3参照)の一構
成層305(図3参照)の表面上に、台座電極307を
中心として左右対称の位置に配置された表面オーミック
電極308は、一構成層305の内部に、しいては発光
部30(図3参照)に素子動作電流を分配、拡散させる
作用を呈する。また、図4に例示する複数の表面オーミ
ック電極308とは異なる構成からなる表面オーミック
電極として、単一の環状金属電極から構成する例が挙げ
られる。本発明では、発光素子の中心ではなく素子の周
辺に設けられた台座電極間の中間領域に島状にオーミッ
ク電極を設ける、従来の技術(特開昭57−11107
6号明細書参照)に示される如くの配置手段とは異な
り、平面的に見て、発光素子の中心に設置された台座電
極の周囲に表面オーミック電極を配置する。
In the present invention, in particular, the surface ohmic electrode 308 is arranged around the
It is characterized by constituting a group III nitride semiconductor LED. FIG.
An example of the arrangement of the surface ohmic electrode 308 according to the first embodiment will be described below. The surface ohmic electrode 308 disposed on the surface of the constituent layer 305 (see FIG. 3) of the laminated structure 31 (see FIG. 3) at a symmetrical position with respect to the pedestal electrode 307 is inside the constituent layer 305. In addition, it has the effect of distributing and diffusing the element operating current to the light emitting section 30 (see FIG. 3). Further, as a surface ohmic electrode having a configuration different from the plurality of surface ohmic electrodes 308 illustrated in FIG. 4, there is an example in which a single annular metal electrode is used. According to the present invention, an ohmic electrode is provided in the form of an island in an intermediate region between pedestal electrodes provided at the periphery of the light emitting element, not at the center of the light emitting element (Japanese Patent Laid-Open No. 57-11107).
Unlike the arrangement means as shown in the specification of Japanese Patent Application Laid-Open No. 6 (1999) -1995, a surface ohmic electrode is arranged around a pedestal electrode installed at the center of the light emitting element when viewed in plan.

【0027】図3を利用して説明するに、台座電極30
7の下方に在る台座電極307の射影領域307aに於
ける発光は、発光部30からの発光が台座電極307に
より遮蔽されてしまうために効率的に外部へ取り出せな
い。即ち、台座電極307より窓層306を介して射影
領域307aに供給される素子動作電流は素子の発光強
度を向上させるに効率的に寄与せずに浪費されることと
なる。そこで本発明の第2の実施形態では、特に、表面
オーミック電極308を、積層構造体31をなすIII
族窒化物結晶層の台座電極307の射影領域307a以
外の領域307b(以下、開放発光領域307b)の表
面上に配置する。図4に本発明に係わる表面オーミック
電極を備えたIII族窒化物半導体LEDの平面模式図
を示す。開放発光領域307bに配置された表面オーミ
ック電極308は、開放発光領域307bに素子動作電
流を優先的に流通、拡散させる作用を発揮する。また、
外部に開放されているために発光を外部へ容易に取り出
せる開放発光領域307bに限定して素子動作電流を集
中して流入させることにより、しいては開放発光領域3
07bの下方の、例えば、窒化ガリウム・インジウム
(Ga YIn1-YN:0≦Y≦1)を発光層304として
備えた発光部30に流入する素子動作電流の電流密度を
増加させられ、高発光強度のIII族窒化物半導体LE
Dを得るに効果が奏される。
Referring to FIG. 3, a pedestal electrode 30 will be described.
7 in a projection area 307a of the pedestal electrode 307 located below.
Light emitted from the light emitting unit 30 is applied to the pedestal electrode 307.
Can not be taken out efficiently because it is more shielded
No. That is, the projection is performed from the pedestal electrode 307 through the window layer 306.
The element operating current supplied to the region 307a is equal to the light emission intensity of the element.
Wasted without contributing efficiently to improve
Become. Therefore, in the second embodiment of the present invention, particularly,
The ohmic electrode 308 is connected to the laminated structure 31 III.
The projection region 307a of the pedestal electrode 307 of the group III nitride crystal layer
Table of outside area 307b (hereinafter, open emission area 307b)
Place on the surface. FIG. 4 shows a surface ohmic according to the present invention.
Schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED provided with electrodes
Is shown. Surface ohmic disposed in open light emitting region 307b
The back-gate electrode 308 has an element operating voltage on the open light-emitting region 307b.
It exerts the effect of preferentially distributing and diffusing the flow. Also,
Emission is easily taken out because it is open to the outside
The device operating current is limited to the open light emitting region 307b to be
By allowing the light to flow inward, the open light emitting area 3
07b, for example, gallium indium nitride
(Ga YIn1-YN: 0 ≦ Y ≦ 1) as the light emitting layer 304
The current density of the element operating current flowing into the light emitting unit 30 provided is
Group III nitride semiconductor LE with increased emission intensity
This is effective in obtaining D.

【0028】また本発明の第3の実施形態では、表面オ
ーミック電極を開放発光領域の表面上に、前記台座電極
の中心に対して左右対称の位置に配置する。台座電極の
周囲に左右対称の位置関係をもって配置された表面オー
ミック電極は、発光部の広範囲に亘り、均等に素子動作
電流を拡散させる作用を発揮する。特に、開放発光領域
の表面上にあって、台座電極の中心に対して左右対称の
位置に表面オーミック電極を配置すれば、開放発光領域
に流入される素子動作電流の電流密度の均一化が達成さ
れ、よって、面内発光強度が均一なIII族窒化物半導
体LEDを得るに効果を奏する。
Further, in the third embodiment of the present invention, the surface ohmic electrode is disposed on the surface of the open light emitting region at a position symmetrical with respect to the center of the pedestal electrode. The surface ohmic electrode arranged in a symmetrical positional relationship around the pedestal electrode exerts an action of uniformly diffusing the element operating current over a wide range of the light emitting portion. In particular, by arranging the surface ohmic electrode on the surface of the open light emitting region and symmetrically with respect to the center of the pedestal electrode, the current density of the element operating current flowing into the open light emitting region can be made uniform. Therefore, it is effective in obtaining a group III nitride semiconductor LED having uniform in-plane emission intensity.

【0029】また、本発明の第4の実施形態では、表面
オーミック電極を開放発光領域の表面上にあって、台座
電極の中心より等距離の位置に設けることとする。台座
電極の周囲に、間隔を同一として設けたオーミック電極
は、発光部に広範囲且つ均等に素子動作電流を拡散させ
る作用を発揮する。特に、開放発光領域の表面上に、台
座電極からの距離を等しくして規則的に配置された表面
オーミック電極は、開放発光領域に流入する素子動作電
流の電流密度を均等となし、開放発光領域での発光強度
を均一化するに効果を奏する。第4の実施形態の趣旨に
則る表面オーミック電極の配置例として、例えば、台座
電極の平面形状の中心を中心とする同心円の円周上の数
箇所の位置に表面オーミック電極を設ければ構成でき
る。数箇所に設ける表面オーミック電極の平面形状は全
て同一とする必要はないが、少なくとも台座電極に対し
左右対称の位置に在る表面オーミック電極の平面形状は
同一とするのが望ましい。これは開放発光領域に於ける
電位分布を左右対称として、開放発光領域より均一な強
度の発光を得るためである。
Further, in the fourth embodiment of the present invention, the surface ohmic electrode is provided on the surface of the open light emitting region and at a position equidistant from the center of the pedestal electrode. The ohmic electrodes provided at equal intervals around the pedestal electrode exhibit an effect of uniformly and widely diffusing the element operating current in the light emitting portion. In particular, surface ohmic electrodes regularly arranged on the surface of the open light emitting region at the same distance from the pedestal electrode make the current density of the device operating current flowing into the open light emitting region uniform, and the open light emitting region This is effective in making the light emission intensity uniform in the device. As an example of the arrangement of the surface ohmic electrode according to the gist of the fourth embodiment, for example, a configuration is provided in which the surface ohmic electrode is provided at several positions on the circumference of a concentric circle centered on the center of the planar shape of the pedestal electrode. it can. It is not necessary that the planar shapes of the surface ohmic electrodes provided at several places are all the same, but it is desirable that the planar shapes of the surface ohmic electrodes located at least symmetrically with respect to the pedestal electrode be the same. This is because the potential distribution in the open light emitting region is made symmetrical to obtain light emission with a more uniform intensity than in the open light emitting region.

【0030】また、本発明の第5の実施形態では、表面
オーミック電極を積層構造体の一構成層の表面上に等間
隔に配置した複数の電極から構成する。一構成層の表面
上の台座電極の周囲の領域に等間隔に複数の表面オーミ
ック電極を配置することにより、台座電極より窓層を経
由して供給される素子動作電流を発光部に均等に流通で
きる作用が得られる。特に、台座電極の射影に接するこ
となく、開放発光領域の表面上に一定の間隔をもって表
面オーミック電極を設ければ、開放発光領域にほぼ限定
して、即ち、台座電極の射影領域以外の外部へ容易に発
光を取り出せる領域に優先的に、高く且つ均一な電流密
度をもって素子動作電流を流通できるため、面内の発光
強度が均一なIII族窒化物半導体LEDを得るに優位
となる。等間隔に設ける表面オーミック電極は必ずしも
同一の平面形状とする必要はないものの、台座電極に対
し対称の位置には平面形状を同一とする表面オーミック
電極を配置するのが好ましい。
Further, in the fifth embodiment of the present invention, the surface ohmic electrode is composed of a plurality of electrodes arranged at equal intervals on the surface of one constituent layer of the laminated structure. By arranging a plurality of surface ohmic electrodes at equal intervals in the area around the pedestal electrode on the surface of one constituent layer, the element operating current supplied from the pedestal electrode via the window layer is evenly distributed to the light emitting portion A possible function is obtained. In particular, if the surface ohmic electrodes are provided at regular intervals on the surface of the open light emitting region without being in contact with the projection of the pedestal electrode, it is almost limited to the open light emitting region, that is, to the outside of the pedestal electrode other than the projected region. Since the element operating current can flow with high and uniform current density preferentially in a region where light can be easily extracted, it is advantageous for obtaining a group III nitride semiconductor LED with uniform in-plane emission intensity. Although the surface ohmic electrodes provided at equal intervals need not necessarily have the same planar shape, it is preferable to arrange surface ohmic electrodes having the same planar shape at symmetrical positions with respect to the pedestal electrode.

【0031】特に開放発光領域に限定して、上記の第3
〜第5の実施形態に示される構成手段を総合して備えて
配置された表面オーミック電極は、開放発光領域に優先
的に且つ均一な電流密度をもって素子動作電流を流通さ
せるに最も効果を奏する。図5は、上記第3〜第5の実
施形態に記載の内容を総合的に兼備する表面オーミック
電極508の一配置形態を例示する平面模式図である。
具体的には、開放発光領域507bに(イ)台座電極5
07の射影領域に接することなく、平面的に観て台座電
極507の周囲の領域に台座電極507に対して左右対
称の位置に、(ロ)台座電極507の中心を中心とする
半径d1及び半径d2(但し、d2>d1)の2つの同心円
の円周509,510上の数箇所に各々、台座電極50
7の中心507cから等距離を保ち、且つ(ハ)同一の
円周上(509または510)に相互に等間隔に表面オ
ーミック電極508を配置してなる電極を有するIII
族窒化物半導体LEDの平面模式図である。図5に示す
如く、開放発光領域507bに流入する素子動作電流の
電流密度を均等とすべく、表面オーミック電極508を
配置することにより、開放発光領域507bに優先的に
且つ均等に素子動作電流を流通させることができ、従っ
て、LEDの周縁部に於ける減光がなく発光強度の面内
均一性に優れるIII族窒化物半導体LEDがもたらさ
れる。
In particular, limited to the open light emitting region,
The surface ohmic electrode provided with the components shown in the fifth to fifth embodiments is most effective in flowing the element operating current preferentially and with a uniform current density in the open light emitting region. FIG. 5 is a schematic plan view illustrating one arrangement form of the surface ohmic electrode 508 having the contents described in the third to fifth embodiments comprehensively.
Specifically, (a) the pedestal electrode 5
Without contact with the projection area 07, the position symmetrical with respect to the base electrode 507 to the area around the pad electrode 507 in plan view, and the radius d 1 around the center of (b) the base electrode 507 The pedestal electrode 50 is provided at several places on the circumferences 509 and 510 of two concentric circles having a radius d 2 (where d 2 > d 1 ).
(C) having an electrode in which surface ohmic electrodes 508 are arranged at equal intervals on the same circumference (509 or 510) on the same circumference (509 or 510).
FIG. 1 is a schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED. As shown in FIG. 5, by disposing the surface ohmic electrode 508 so as to equalize the current density of the device operating current flowing into the open light emitting region 507b, the element operating current is preferentially and evenly applied to the open light emitting region 507b. A group III nitride semiconductor LED that can be distributed and has no dimming at the periphery of the LED and has excellent in-plane uniformity of emission intensity is provided.

【0032】表面オーミック電極と当該電極を設ける積
層構造体構成層とが接触する面積が減少すれば、素子動
作電流の注入密度(電流密度)が増加し、発光強度の向
上が期待できる。一方で、表面オーミック電極と構成層
との接触面積が減少すれば、オーミック接触抵抗が増加
することにより、順方向電圧(forward vol
tage:Vf)が徒に増加する不都合を来す。これよ
り、本発明の第6の実施形態では、表面オーミック電極
の面積の合計(=A)を、開放発光領域の総面積(=
B)に対し、比率(=A/B)にして5%以上で30%
以下に規定する。此処で、開放発光領域の総面積(=
B)とは、表面オーミック電極を配置する一構成層の表
面積から台座電極の射影領域の表面積に相当する台座電
極の底面積を差し引いて与えられる面積である。また、
表面オーミック電極の面積の合計(=A)とは、単一の
オーミック電極にあってはその平面の面積であり、複数
のオーミック電極にあっては各オーミック電極の平面の
面積の合計を指す。
When the area where the surface ohmic electrode and the layered structure forming layer provided with the electrode are in contact with each other is reduced, the injection density (current density) of the device operating current is increased, and an improvement in emission intensity can be expected. On the other hand, when the contact area between the surface ohmic electrode and the constituent layer is reduced, the ohmic contact resistance is increased, and the forward voltage (forward voltage) is reduced.
stage: Vf) is disadvantageously increased. Thus, in the sixth embodiment of the present invention, the total area (= A) of the surface ohmic electrodes is determined by the total area (= A) of the open light emitting region.
30% at a ratio (= A / B) of 5% or more with respect to B)
It is specified below. Here, the total area of the open light emitting region (=
B) is an area given by subtracting the bottom area of the pedestal electrode corresponding to the surface area of the projection area of the pedestal electrode from the surface area of one constituent layer on which the surface ohmic electrode is arranged. Also,
The total area (= A) of the surface ohmic electrodes is the plane area of a single ohmic electrode, and refers to the total plane area of each ohmic electrode of a plurality of ohmic electrodes.

【0033】開放発光領域の総面積(=B)に占める表
面オーミック電極の面積の合計(=A)の比率が5%未
満であると、素子動作電流の電流密度は増加して発光強
度の向上がもたらされるものの、順方向電流を20ミリ
アンペア(mA)とした際のVfは急激に増加する不都
合が生じる。例えば、前記好適な範囲の比率のIII族
窒化物半導体LEDに比較して、Vfは約20%から3
0%以上は増加し、4.5ボルト(V)を越えて高くな
る場合もある。一方、開放発光領域において表面オーミ
ック電極が占有する面積が増加するに伴い、Vfは低下
する。しかし、通常表面オーミック電極は発光部からの
発光を吸収する金属から構成されているため、比率(=
A/B)が高くなるにつれ、金属からなる表面オーミッ
ク電極による発光の吸収の程度も増加するため、発光強
度が著しく低下する不都合がある。開放発光領域の総面
積(=B)に占める表面オーミック電極の面積の合計
(=A)の比率が30%を越えると、前記好適な範囲の
比率のIII族窒化物半導体LEDに比較して、例えば
順方向電流20mAにおけるLEDの発光強度が、約4
0%から50%程度に低下する場合がある。
When the ratio of the total area (= A) of the surface ohmic electrodes to the total area (= B) of the open light-emitting region is less than 5%, the current density of the device operating current increases and the light emission intensity improves. However, when the forward current is set to 20 milliamperes (mA), Vf suddenly increases. For example, as compared to the group III nitride semiconductor LED in the preferred range, Vf is about 20% to 3%.
It increases by more than 0% and may be higher than 4.5 volts (V). On the other hand, as the area occupied by the surface ohmic electrode in the open light emitting region increases, Vf decreases. However, since the surface ohmic electrode is usually made of a metal that absorbs light emitted from the light emitting portion, the ratio (=
As the ratio A / B increases, the degree of absorption of light emission by the surface ohmic electrode made of metal also increases, and thus there is a disadvantage that the light emission intensity is significantly reduced. When the ratio of the total area (= A) of the surface ohmic electrodes to the total area (= B) of the open light-emitting region exceeds 30%, compared to the group III nitride semiconductor LED having the ratio in the preferable range, For example, the emission intensity of the LED at a forward current of 20 mA is about 4
It may decrease from 0% to about 50%.

【0034】例えば、直径を120μmとする円形の台
座電極を備えた、一辺の長さを350μmとする表面が
正方形のLEDであれば、平面的に見たLEDの表面積
から台座電極の射影領域を除いた開放発光領域の総面積
は約1.1×10-3cm2となる。この開放発光領域の
総面積(=B)に対し、表面オーミック電極の面積の合
計(=A)を5.5×10-5cm2(A/B=0.0
5)以上で3.3×10-4cm2(A/B=0.30)
以下とすることにより、発光強度も高く併せて順方向電
圧も低いIII族窒化物半導体LEDが構成できる。例
えば、総面積を約1.1×10-3cm-2(=B)とする
開放発光領域に、直径を20μmとする円形の表面オー
ミック電極を計12個配置すれば、表面オーミック電極
の面積の合計(=A)は9.4×10-6cm2となり、
比率(A/B)を約8.6%とするIII族窒化物半導
体LEDが構成できる。比率(A/B)は通常、表面オ
ーミック電極の直径、幅、或いは長さを適宣設計して調
整するが、同比率を特に約7%から約10%の範囲とす
ると、高い発光強度を保ち、なお且つ低いVfのIII
族窒化物半導体LEDが都合良く提供される。また、表
面オーミック電極をp形のIII族窒化物半導体層の表
面に設ける場合にあっては、この比率(=A/B)をn
形III族窒化物半導体層表面に設置する場合に比して
大とすると、開放発光領域へ流通する素子動作電流の電
流密度の均一化に優位である。これは、n形III族窒
化物半導体半導体に比べてp形III族窒化物半導体
は、キャリアの移動度が小さく、従って素子動作電流が
拡散できる範囲が狭まるため、表面オーミック電極の半
導体層への接触面積を拡張して電流の拡散する範囲を拡
げる必要があるためである。特に表面オーミック電極を
p形のIII族窒化物半導体層の表面に設けるpサイド
アップ(side−up)型のLEDでは、比率(=A
/B)をnサイドアップ型LEDの場合に好適とされる
比率(=A/B)に対して約1割程度大に設定すると好
結果が得られる。
For example, if an LED having a circular pedestal electrode having a diameter of 120 μm and having a side surface of 350 μm and a square surface is used, the projected area of the pedestal electrode can be calculated from the planar surface area of the LED. The total area of the open light-emitting region excluding becomes about 1.1 × 10 −3 cm 2 . The total area (= A) of the surface ohmic electrodes is 5.5 × 10 −5 cm 2 (A / B = 0.0) with respect to the total area (= B) of the open light emitting region.
5) At least 3.3 × 10 −4 cm 2 (A / B = 0.30)
By doing the following, a group III nitride semiconductor LED having high emission intensity and low forward voltage can be formed. For example, if a total of 12 circular surface ohmic electrodes having a diameter of 20 μm are arranged in an open light emitting region having a total area of about 1.1 × 10 −3 cm −2 (= B), the area of the surface ohmic electrodes Is 9.4 × 10 −6 cm 2 ,
A group III nitride semiconductor LED having a ratio (A / B) of about 8.6% can be configured. The ratio (A / B) is usually adjusted by appropriately designing the diameter, width, or length of the surface ohmic electrode. However, when the ratio is particularly in the range of about 7% to about 10%, high emission intensity can be obtained. Keep and low Vf III
A group nitride semiconductor LED is conveniently provided. When the surface ohmic electrode is provided on the surface of the p-type group III nitride semiconductor layer, the ratio (= A / B) is set to n.
When it is larger than the case where it is provided on the surface of the group III nitride semiconductor layer, it is superior in making the current density of the device operating current flowing to the open light emitting region uniform. This is because the p-type group III nitride semiconductor has a lower carrier mobility than the n-type group III nitride semiconductor semiconductor, and thus the range in which the device operating current can be diffused is narrowed. This is because it is necessary to expand the contact area to expand the range in which the current spreads. In particular, in a p-side-up type LED in which a surface ohmic electrode is provided on the surface of a p-type group III nitride semiconductor layer, the ratio (= A
A good result can be obtained by setting / B) to be about 10% larger than the ratio (= A / B) which is suitable for the n-side up type LED.

【0035】順方向電圧の徒な増加は、表面オーミック
電極が設けられる一構成層(コンタクト(contac
t)層)の材質に依存する表面オーミック電極の接触抵
抗を減ずれば抑制され得る。従って、本発明の第7の実
施形態では、表面オーミック電極を配置する積層構造体
構成層を窒化リン化ガリウム(GaN1 XX:0<X<
1)結晶層から構成する。従来よりコンタクト層として
多用されているのは、窒化ガリウム(GaN)である
(特開平6−268259号公報明細書参照)。しかし
GaN1 XX(0<X<1)にあっては、リン組成比
(=X)の調整により禁止帯幅を変化させられる(Ap
pl.Phys.Lett.,Vol.60、No.2
0(1992)、2540〜2542頁参照)。換言す
れば、リン組成比(=X)の如何に依り、窒化ガリウム
(GaN)に比して、禁止帯幅のより小さなIII族窒
化物半導体材料からコンタクト層を形成でき、故に、接
触抵抗の小さな表面オーミック電極が形成できる利点が
ある。
A sudden increase in the forward voltage can be caused by one of the constituent layers (the contact (contac) where the surface ohmic electrode is provided).
t) It can be suppressed by reducing the contact resistance of the surface ohmic electrode depending on the material of the layer). Therefore, in the seventh embodiment of the present invention, the laminated structure constituting layer on which the surface ohmic electrode is arranged is formed of gallium nitride phosphide (GaN 1 X P X : 0 <X <
1) It is composed of a crystal layer. Conventionally, gallium nitride (GaN) has been frequently used as a contact layer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-268259). However, in the case of GaN 1 X P X (0 <X <1), the band gap can be changed by adjusting the phosphorus composition ratio (= X) (Ap
pl. Phys. Lett. , Vol. 60, no. 2
0 (1992), pp. 2540-2542). In other words, depending on the phosphorus composition ratio (= X), the contact layer can be formed from a group III nitride semiconductor material having a smaller band gap than gallium nitride (GaN). There is an advantage that a small surface ohmic electrode can be formed.

【0036】例えば、波長450ナノメータ(nm)の
青色発光に相応する遷移エネルギーは約2.75eVで
ある。また、波長520nmの緑色発光に相応する遷移
エネルギーは約2.38eVである。従って、青色発光
をもたらす発光層を有するLEDについては約2.8e
V以上の、また、緑色発光をもたらす発光層を有するL
EDにあっては約2.4eV以上の禁止帯幅を有するG
aN1 XX(0<X<1)をコンタクト層に用いると、
発光の吸収が抑制されたコンタクト層が構成できる。窒
化リン化ガリウム(GaN1 XX:0<X<1)の非線
形的変化からして(前記Appl.Phys.Let
t.,Vol.60、参照)、青色あるいは緑色の発光
に対して透過性に優れるコンタクト層は、リン組成比
(=X)を5%(X=0.05)以下とするGaN1 X
X(0<X≦0.05)から構成できる。また、リン
組成比(=X)を5%(X=0.05)以下とするGa
1 XX(0<X≦0.05)の室温での禁止帯幅は約
2.8eVを越えるため、青色あるいは緑色の発光をも
たらす発光層を挟持するクラッド層或いはクラッド層を
兼用するコンタクト層としても活用できる利点がある。
For example, the transition energy corresponding to blue light emission at a wavelength of 450 nanometers (nm) is about 2.75 eV. The transition energy corresponding to green light emission at a wavelength of 520 nm is about 2.38 eV. Thus, for an LED having a light emitting layer that provides blue emission, about 2.8 e
L having a light-emitting layer of at least V and emitting green light.
In the case of ED, G having a band gap of about 2.4 eV or more
When aN 1 X P X (0 <X <1) is used for the contact layer,
A contact layer in which absorption of light emission is suppressed can be formed. From the non-linear change of gallium phosphide gallium nitride (GaN 1 X P X : 0 <X <1), the above-mentioned Appl. Phys.
t. , Vol. 60, see FIG. 60), the contact layer having excellent transmittance for blue or green light emission is made of GaN 1 - X having a phosphorus composition ratio (= X) of 5% (X = 0.05) or less.
P X (0 <X ≦ 0.05). Further, Ga having a phosphorus composition ratio (= X) of 5% (X = 0.05) or less is used.
To cross the room temperature band width at about 2.8eV of N 1 over X P X (0 <X ≦ 0.05), also serves as a cladding layer or clad layer sandwiching the light emitting layer resulting in blue or green light There is an advantage that it can also be used as a contact layer.

【0037】窒化ガリウム(GaN)系III族窒化物
結晶層からなるコンタクト層の表面に設ける表面オーミ
ック電極は、コンタクト層がn形の場合、金(Au)や
金・ゲルマニウム(Au・Ge)、金・錫(Au・S
n)などの金合金から構成できる。また、コンタクト層
がp形の場合、インジウム・亜鉛(In・Zn)、金・
亜鉛(Au・Zn)等の亜鉛(Zn)含有合金や金・ベ
リリウム(Au・Be)合金から表面オーミック電極が
構成できる。これらの金属は、窒化ガリウム(GaN)
系III族窒化物結晶層と良好なオーミック接触を形成
する。特にコンタクト層がGaN1 XXからなる場合、
これらの金属は接触抵抗の低い良好なオーミック接触を
形成することができる。また台座電極は、金(Au)や
アルミニウム(Al)などの電気抵抗の小さい金属を用
いるのが好ましい。
The surface ohmic electrode provided on the surface of the contact layer composed of a gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer includes gold (Au), gold / germanium (Au · Ge), Gold and tin (Au ・ S
n) and the like. When the contact layer is p-type, indium-zinc (In-Zn), gold-
The surface ohmic electrode can be made of a zinc (Zn) -containing alloy such as zinc (Au.Zn) or a gold-beryllium (Au.Be) alloy. These metals are gallium nitride (GaN)
A good ohmic contact is formed with the group III nitride crystal layer. Especially when the contact layer is made of GaN 1 over X P X,
These metals can form good ohmic contacts with low contact resistance. The pedestal electrode is preferably made of a metal having low electric resistance, such as gold (Au) or aluminum (Al).

【0038】[0038]

【作用】本発明のIII族窒化物半導体結晶層の表面上
の台座電極の周囲に配置された表面オーミック電極は、
窓層上の台座電極より窓層を介して供給される素子動作
電流を発光部の広範囲に拡散させる作用を有する。
The surface ohmic electrode arranged around the pedestal electrode on the surface of the group III nitride semiconductor crystal layer of the present invention comprises:
It has the effect of diffusing the element operating current supplied from the pedestal electrode on the window layer through the window layer over a wide range of the light emitting section.

【0039】表面オーミック電極をIII族窒化物半導
体結晶層の表面上の台座電極の射影領域以外の領域(開
放発光領域)に配置すると、発光を外部へ取り出すのが
容易な開放発光領域に優先的に素子動作電流を流通させ
る作用を有する。
If the surface ohmic electrode is arranged in a region other than the projection region of the pedestal electrode (open light emitting region) on the surface of the group III nitride semiconductor crystal layer, priority is given to the open light emitting region where light emission can be easily taken out. Has the effect of causing the element operating current to flow therethrough.

【0040】開放発光領域の表面上に、台座電極の中心
に対して左右対称の位置に配置した表面オーミック電極
は、開放発光領域に優先的に且つ均等に素子動作電流を
拡散させる作用を有する。
The surface ohmic electrode disposed on the surface of the open light emitting region at a position symmetrical with respect to the center of the pedestal electrode has a function of preferentially and uniformly diffusing the element operating current into the open light emitting region.

【0041】開放発光領域の表面上の台座電極の中心よ
り等距離の位置に設けた表面オーミック電極は、開放発
光領域に流入する素子動作電流をより均等とする作用を
有する。
The surface ohmic electrode provided at a position equidistant from the center of the pedestal electrode on the surface of the open light emitting region has the function of making the element operating current flowing into the open light emitting region more uniform.

【0042】互いに等間隔をもって配置された複数の電
極から構成された表面オーミック電極は、開放発光領域
に流入させる素子動作電流の電流密度の均等化を果たす
作用を有する。
The surface ohmic electrode composed of a plurality of electrodes arranged at equal intervals has an effect of equalizing the current density of the device operating current flowing into the open light emitting region.

【0043】表面オーミック電極の面積の合計を、開放
発光領域の総面積の5%以上で30%以下に制御する
と、順方向電圧の徒な増加を来さずに発光強度を向上さ
せる作用を有する。
When the total area of the surface ohmic electrodes is controlled to 5% or more and 30% or less of the total area of the open light-emitting region, there is an effect of improving the light emission intensity without increasing the forward voltage. .

【0044】窒化リン化ガリウム(GaN1 XX:0<
X<1)結晶層を表面オーミック電極のコンタクト層に
用いると、接触抵抗の小さな表面オーミック電極をもた
らす作用を有する。
Gallium phosphide nitride (GaN 1 - X P X : 0 <
X <1) When the crystal layer is used as the contact layer of the surface ohmic electrode, it has an effect of providing a surface ohmic electrode with low contact resistance.

【0045】[0045]

【実施例】(実施例1)以下、本発明に係わるIII族
窒化物半導体発光ダイオードおよびその電極を実施例を
基に詳細に説明する。図6は本実施例1に係わるIII
族窒化物半導体LED600の平面模式図である。ま
た、図7は図6に示すLED600の破線A−A’に沿
った断面模式図である。
(Example 1) Hereinafter, a group III nitride semiconductor light-emitting diode and its electrode according to the present invention will be described in detail based on examples. FIG. 6 is a diagram illustrating a III according to the first embodiment.
1 is a schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED 600. FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the LED 600 shown in FIG. 6 along the broken line AA ′.

【0046】LED600は基板601上に次の各層6
02〜605を備えた積層構造体61を基に構成した。 (1)硼素(B)をドープしたp形導電性の(100)
面を有するSi単結晶からなる基板601 (2)トリエチルボラン((C253B)/ホスフィ
ン(PH3)/水素(H2)反応系の常圧(大気圧)MO
CVD法により、350℃において、PH3と(C
253Bの供給比率(V/III比率)を約300に
設定して成長させた、層厚を約20ナノメータ(nm)
とするZnドープのp形リン化硼素(BP)からなる低
温緩衝層602 (3)トリメチルガリウム((CH33Ga)/アンモ
ニア(NH3)/PH3/H2反応系の常圧MOCVD法
により、ジメチル亜鉛((CH32Zn)をZnのドー
ピング原料として、前記p形BP低温緩衝層602上に
約1000℃で積層した、層厚を約0.8μmとし、キ
ャリア濃度を約1×1018cm-3とするZnドープのp
形リン化硼素(BP)単結晶層603 (4)(CH33Ga/トリメチルインジウム((CH
33In)/NH3/H2反応系の常圧MOCVD法によ
り、880℃で成長させた、平均的なインジウム(I
n)組成比を約0.06(6%)とし、In組成を相違
する複数の相(phase)からなる多相構造からな
る、層厚を約8nmとするn形窒化ガリウム・インジウ
ム混晶(Ga0.94In0.06N)からなる発光層604 (5)(CH33Ga/NH3/H2反応系の常圧MOC
VD法により、1080℃で成長させた層厚を約0.1
μmとし、キャリア濃度を約2×1018cm-3とするn
形窒化ガリウム(GaN)層605
The LED 600 has the following layers 6 on a substrate 601.
It was configured based on the laminated structure 61 provided with 02 to 605. (1) Boron (B) doped p-type conductive (100)
Substrate 601 made of Si single crystal having surface (2) Triethyl borane ((C 2 H 5 ) 3 B) / phosphine (PH 3 ) / hydrogen (H 2 ) reaction system at normal pressure (atmospheric pressure) MO
At 350 ° C., PH 3 and (C
A layer thickness of about 20 nanometers (nm) was grown by setting the supply ratio (V / III ratio) of 2 H 5 ) 3 B to about 300.
Low-temperature buffer layer 602 made of Zn-doped p-type boron phosphide (BP) (3) Atmospheric pressure MOCVD of a reaction system of trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) / ammonia (NH 3 ) / PH 3 / H 2 By using dimethylzinc ((CH 3 ) 2 Zn) as a Zn doping raw material, the layer was laminated at about 1000 ° C. on the p-type BP low-temperature buffer layer 602, the layer thickness was about 0.8 μm, and the carrier concentration was about Zn-doped p at 1 × 10 18 cm -3
-Type boron phosphide (BP) single crystal layer 603 (4) (CH 3 ) 3 Ga / trimethylindium ((CH
3 ) Average indium (I) grown at 880 ° C. by atmospheric pressure MOCVD using a 3 In) / NH 3 / H 2 reaction system.
n) An n-type gallium nitride-indium mixed crystal (approximately 0.06 (6%)) composed of a multiphase structure composed of a plurality of phases having different In compositions and having a layer thickness of about 8 nm ( Light emitting layer 604 made of Ga 0.94 In 0.06 N) (5) Normal pressure MOC of (CH 3 ) 3 Ga / NH 3 / H 2 reaction system
The layer thickness grown at 1080 ° C. by the VD method is about 0.1
μm and a carrier concentration of about 2 × 10 18 cm −3
Gallium nitride (GaN) layer 605

【0047】pn接合型ダブルヘテロ(DH)接合構造
の発光部60は、低温緩衝層602上に積層させた前記
p形BP単結晶層603を下部クラッド層とし、Ga
0.94In 0.06N層604を発光層とし、また、n形Ga
N層605を上部クラッド層として構成した。上部クラ
ッド層605の表面上の台座電極607の射影領域60
7a以外の開放発光領域607bには、金(Au)から
なるn形の表面オーミック電極609を分配して配置し
た。n形の表面オーミック電極609は、上部クラッド
層605の表面全面を一旦、金(Au)の真空蒸着膜で
被覆した後、公知のフォトリソグラフィー(写真食刻)
技術を利用するパターニング手段を介して、所望する領
域に限りAu蒸着膜を残置させる手法により形成した。
所望の領域以外に被着しているAu蒸着膜は湿式エッチ
ング液により除去した。然る後、上部クラッド層605
の表面上にn形の表面オーミック電極609を残置させ
た状態で、通常の高周波スパッタリング法を利用して酸
化インジウム・錫複合酸化物(ITO)からなる窓層6
06を被着させた。窓層606をなすITO膜の抵抗率
は約6×10-4オーム・センチメートル(Ω・cm)で
あり、層厚は約550ナノメータ(nm)とした。
Pn junction type double hetero (DH) junction structure
The light emitting part 60 of the above is laminated on the low temperature buffer layer 602.
The p-type BP single crystal layer 603 is used as a lower cladding layer, and Ga
0.94In 0.06The N layer 604 is used as a light emitting layer, and n-type Ga
The N layer 605 was configured as an upper cladding layer. Upper class
Projected area 60 of pedestal electrode 607 on the surface of pad layer 605
The open light emitting area 607b other than 7a is made of gold (Au).
N-type surface ohmic electrodes 609
Was. The n-type surface ohmic electrode 609 is
The entire surface of the layer 605 is once coated with a vacuum deposited film of gold (Au).
After coating, known photolithography (photolithography)
Through patterning means utilizing technology,
It was formed by a technique of leaving the Au vapor-deposited film only in the region.
The Au deposited film covering the area other than the desired area is wet-etched.
And removed with a cleaning solution. After that, the upper cladding layer 605
Leaving an n-type surface ohmic electrode 609 on the surface of
In an acid state using a normal high-frequency sputtering method.
Window layer 6 made of indium tin oxide / tin oxide (ITO)
06 was deposited. Resistivity of ITO film forming window layer 606
Is about 6 × 10-FourIn ohm centimeters (Ω · cm)
The thickness was about 550 nanometers (nm).

【0048】表面オーミック電極609に加えて、公知
のフォトリソグラフィー技術等を利用して、前記積層構
造体61に次の電極を形成してLED600を構成し
た。 (1)窓層606の中央部に形成した、金(Au)から
なる直径を120μmとする円形の台座電極607 (2)Si単結晶基板601の裏面の略全面に形成した
アルミニウム(Al)からなるp形の裏面オーミック電
極608
In addition to the surface ohmic electrode 609, the following electrodes were formed on the laminated structure 61 by using a known photolithography technique or the like to constitute an LED 600. (1) A circular pedestal electrode 607 having a diameter of 120 μm and made of gold (Au) formed at the center of the window layer 606 (2) Aluminum (Al) formed on substantially the entire back surface of the Si single crystal substrate 601 P-type back ohmic electrode 608

【0049】n形の表面オーミック電極609は、各々
直径を30μmとする同一の円形のAuからなる金属電
極を、開放発光領域607bの表面上の合計8箇所に配
置して構成した。n形の表面オーミック電極609の面
積の合計(=A)は約5.6×10-5cm2とした。表
面オーミック電極609は台座電極607の中心を中心
とする半径120μmの円周上の位置に、中心角を45
°とし、互いに直線距離にして約46μmの等間隔をも
って分配して配置した。その後、Si単結晶基板601
の[110]方向の劈開性を利用して、電極607〜6
09が形成された積層構造体60を一般的なスクライブ
手段により個別素子(チップ)600に分割した。チッ
プ600の平面形状は一辺を約350μmとする正方形
とし、台座電極607の直径は前記如く120μmとし
て、開放発光領域607bの面積(=B)は約1.1×
10-3cm2とした。従って、開放発光領域607bの
総面積に占める表面オーミック電極の面積の合計の比率
(=A/B)は約5.1%となった。
The n-type surface ohmic electrode 609 is formed by arranging metal electrodes made of the same circular Au having a diameter of 30 μm at a total of eight locations on the surface of the open light emitting region 607b. The total area (= A) of the n-type surface ohmic electrodes 609 was about 5.6 × 10 −5 cm 2 . The surface ohmic electrode 609 has a central angle of 45 at a position on a circumference having a radius of 120 μm around the center of the pedestal electrode 607.
° and distributed at equal intervals of about 46 µm in a linear distance from each other. After that, the Si single crystal substrate 601
Of the electrodes 607 to 6 using the cleavage in the [110] direction.
The laminated structure 60 on which 09 was formed was divided into individual elements (chips) 600 by a general scribing means. The planar shape of the chip 600 is a square having one side of about 350 μm, the diameter of the pedestal electrode 607 is 120 μm as described above, and the area (= B) of the open light emitting region 607b is about 1.1 ×
It was set to 10 −3 cm 2 . Therefore, the ratio of the total area of the surface ohmic electrodes to the total area of the open light emitting region 607b (= A / B) was about 5.1%.

【0050】台座電極607及び窓層606を経由して
表面オーミック電極609と裏面オーミック電極608
の間に動作電流を流通させ、下記の発光特性を得た。 (イ)発光波長=440nm (ロ)発光輝度=1.6カンデラ(cd)(但し、順方
向電流=20mA) (ハ)順方向電圧=3.8ボルト(V)(但し、順方向
電流=20mA) (ニ)逆方向電圧=20V以上(但し、逆方向電流=1
0μA) 本実施例に如くの表面オーミック電極の構成に依れば、
素子動作電流を好都合に開放発光領域に優先的に通流で
きるため、特に、発光強度の高いIII族窒化半導体半
導体発光素子が提供された。
The front ohmic electrode 609 and the rear ohmic electrode 608 via the pedestal electrode 607 and the window layer 606
During this time, an operating current was passed to obtain the following emission characteristics. (A) Emission wavelength = 440 nm (b) Emission luminance = 1.6 candela (cd) (however, forward current = 20 mA) (c) Forward voltage = 3.8 volts (V) (however, forward current = (D) Reverse voltage = 20 V or more (however, reverse current = 1
0 μA) According to the configuration of the surface ohmic electrode as in this embodiment,
Since a device operating current can be preferentially passed through the open light emitting region conveniently, a group III nitride semiconductor light emitting device having particularly high light emission intensity has been provided.

【0051】(実施例2)本実施例2では、実施例1に
記載したものと同一の積層構造体61を利用して、実施
例1とは異なる配置の表面オーミック電極609を備え
たIII族窒化物半導体発光ダイオード700を作製し
た例を用いて本発明を説明する。
(Embodiment 2) In the present embodiment 2, the same layered structure 61 as that described in the embodiment 1 is used, and the group III having the surface ohmic electrode 609 arranged differently from the embodiment 1 is used. The present invention will be described using an example in which a nitride semiconductor light emitting diode 700 is manufactured.

【0052】図8に本実施例2に係わるIII族窒化物
半導体LED700の平面概略図を示す。図8におい
て、図6に記載したものと同一の部分については、図6
と同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 8 is a schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED 700 according to the second embodiment. In FIG. 8, the same portions as those described in FIG.
The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0053】本実施例2のIII族窒化物半導体LED
700では、台座電極607の周囲の開放発光領域60
7bには、下層を金(Au)とし、上層を酸化ニッケル
(NiOX:但し、Xはおよそ1)とする重層構造の枠
状の表面オーミック電極609を設けてある。枠状の表
面オーミック電極609の外縁は、一辺が320μmの
正方形のLED700の外形状を反映して正方形とし、
内縁は直径を120μmとする円形の台座電極607と
相似させて円形とした。台座電極607の中心607c
から枠状の表面オーミック電極609の外縁に至る距離
は120μmにし、また、円状の内縁に至る距離は中心
607cから半径にして100μmに設定した。云わ
ば、一辺を240μmとする正方形の中央部から、直径
200μmの円形に領域をくり抜いた平面形状の表面オ
ーミック電極609は、台座電極607の中心607c
を通る中央線C及び対角線Dの何れに関して左右対称と
なる配置とした。開放発光領域607bの総面積に占め
る表面オーミック電極609の面積の比率(=A/B)
は約28.8%とした。
Example 3 Group III Nitride Semiconductor LED
In 700, the open light emitting region 60 around the pedestal electrode 607
7b, a frame-shaped surface ohmic electrode 609 having a multilayer structure in which the lower layer is made of gold (Au) and the upper layer is made of nickel oxide (NiO x : X is approximately 1) is provided. The outer edge of the frame-shaped surface ohmic electrode 609 has a square shape reflecting the outer shape of the square LED 700 having a side of 320 μm,
The inner edge has a circular shape similar to the circular pedestal electrode 607 having a diameter of 120 μm. Center 607c of pedestal electrode 607
The distance from to the outer edge of the frame-shaped surface ohmic electrode 609 was set to 120 μm, and the distance to the inner edge of the circle was set to 100 μm in radius from the center 607c. In other words, a planar surface ohmic electrode 609 obtained by hollowing out a circular region having a diameter of 200 μm from the center of a square having a side of 240 μm is formed at the center 607 c of the pedestal electrode 607.
Are arranged symmetrically with respect to any of the center line C and the diagonal line D passing through. Ratio of area of surface ohmic electrode 609 to total area of open light emitting region 607b (= A / B)
Was about 28.8%.

【0054】表面オーミック電極609を通常の真空蒸
着手段及びフォトリソグラフィ(写真食刻)手段等を利
用して形成した後、一般的な高周波スパッタリング法に
より実施例1と同じITO膜を窓層606として被着さ
せた。窓層606の中央には金(Au)からなる台座電
極607を設けた。Si単結晶基板601の裏面にアル
ミニウム(Al)からなる裏面オーミック電極608を
形成した後、劈開を利用するスクライブ手段に依り分割
してLED700となした。
After the surface ohmic electrode 609 is formed by using ordinary vacuum evaporation means and photolithography (photo etching) means, the same ITO film as in Example 1 is used as the window layer 606 by a general high frequency sputtering method. Deposited. A pedestal electrode 607 made of gold (Au) was provided at the center of the window layer 606. After a back surface ohmic electrode 608 made of aluminum (Al) was formed on the back surface of the Si single crystal substrate 601, the LED 700 was divided by scribing means using cleavage.

【0055】LED700について、台座電極607と
裏面オーミック電極608の間に動作電流を通流した際
の特性は以下のとおりであった。 (イ)発光波長=440nm (ロ)発光輝度=1.4カンデラ(cd)(但し、順方
向電流=20mA) (ハ)順方向電圧=3.6ボルト(V)(但し、順方向
電流=20mA) (ニ)逆方向電圧=20V以上(但し、逆方向電流=1
0μA) このように本実施例2では、順方向電圧が低く、高い発
光強度のIII族窒化物半導体発光ダイオードが得られ
た。また、開放発光領域に於ける発光の相対強度の均一
性を検証すべく取得したニアフィールド(near f
ield)パターンに依れば、発光の強度は開放発光領
域の略全表面において均一であるのが認められた。これ
は、開放発光領域に分配された電極から表面オーミック
電極を構成することにより、開放発光領域の略全領域に
均等に素子動作電流が流通できることを示している。
The characteristics of the LED 700 when an operating current was passed between the pedestal electrode 607 and the back ohmic electrode 608 were as follows. (B) Emission wavelength = 440 nm (b) Emission luminance = 1.4 candela (cd) (however, forward current = 20 mA) (c) Forward voltage = 3.6 volts (V) (however, forward current = (D) Reverse voltage = 20 V or more (however, reverse current = 1
0 μA) As described above, in Example 2, a group III nitride semiconductor light-emitting diode having a low forward voltage and a high luminous intensity was obtained. In addition, a near field (near f) acquired to verify the uniformity of the relative intensity of light emission in the open light emitting region.
According to the pattern (ield), it was recognized that the light emission intensity was uniform over substantially the entire surface of the open light-emitting region. This indicates that, by forming the surface ohmic electrode from the electrodes distributed to the open light emitting region, the element operating current can flow evenly over substantially the entire open light emitting region.

【0056】次に、このIII族窒化物半導体LED7
00を用いて作製した発光ダイオード(LED)ランプ
について説明する。図10はこのLEDを用いて作製し
たLEDランプの構成を示す図である。図において、L
EDランプ80は、発光ダイオード81とマウントリー
ド82とインナーリード83とからなり、これらの全体
を透明な樹脂84でモールドすることで構成されてい
る。
Next, the group III nitride semiconductor LED 7
A light emitting diode (LED) lamp manufactured by using No. 00 will be described. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an LED lamp manufactured using this LED. In the figure, L
The ED lamp 80 includes a light-emitting diode 81, a mount lead 82, and an inner lead 83, and is formed by molding the whole of these with a transparent resin 84.

【0057】発光ダイオード81には、本実施例2で作
製したIII族窒化物半導体LED700を使用し、こ
の発光ダイオード81の基板裏面に形成された電極81
a(LED700の裏面オーミック電極608)は、マ
ウントリード82と電気的に接触するようにマウントリ
ード82上に固定され、また発光ダイオード81の台座
電極81b(LED700の台座電極607)は、ワイ
ヤボンディングによりインナーリード83に結線されて
いる。
As the light emitting diode 81, the group III nitride semiconductor LED 700 manufactured in the second embodiment is used, and the electrode 81 formed on the back surface of the substrate of the light emitting diode 81 is used.
a (the back ohmic electrode 608 of the LED 700) is fixed on the mount lead 82 so as to make electrical contact with the mount lead 82, and the pedestal electrode 81b of the light emitting diode 81 (the pedestal electrode 607 of the LED 700) is wire-bonded. It is connected to the inner lead 83.

【0058】このLEDランプ80は、本発明のIII
族窒化物半導体発光ダイオードを用いているため、従来
のLEDを使用したものに比較して発光効率が向上した
ものとなっている。さらにこのLEDランプ80は、車
両用灯具、鉄道車両用灯具、交通信号灯、踏切信号灯、
路肩表示灯、視線誘導灯、あるいはモニター用表示器、
操作盤用表示器の光源として、また複写機やファクシミ
リなどの事務機器や屋外で使用される情報板などの光源
として用いることができ、その場合このLEDランプ8
0を用いた光源は、従来のものに比較して発光効率が高
いものとなる。
This LED lamp 80 is the same as the LED lamp of the present invention.
Since the group nitride semiconductor light emitting diode is used, the luminous efficiency is improved as compared with the conventional one using the LED. Further, the LED lamp 80 includes a vehicle lamp, a railway vehicle lamp, a traffic signal light, a railroad crossing signal light,
Roadside indicator light, gaze guidance light, or monitor indicator,
The LED lamp 8 can be used as a light source for an operation panel display, as a light source for office equipment such as a copier and a facsimile, and an information board used outdoors.
A light source using 0 has higher luminous efficiency than a conventional light source.

【0059】(実施例3)本実施例3では、実施例1に
記載した積層構造体の最表層をなすn形窒化ガリウム
(GaN)層605の上に、更にオーミックコンタクト
層610として窒化リン化ガリウム(GaN1 XX、但
しX=0.03)を積層させた積層構造体を利用してI
II族窒化物半導体LEDを構成した。本実施例3に係
わるIII族窒化物半導体LEDの断面模式図を図9に
示す。尚、図9において、図7に記したのと同一の構成
要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3) In this embodiment 3, on the n-type gallium nitride (GaN) layer 605, which is the outermost layer of the laminated structure described in the embodiment 1, a phosphide nitride is further formed as an ohmic contact layer 610. Gallium (GaN 1 - X P X , where X = 0.03) is laminated using a laminated structure.
A group II nitride semiconductor LED was constructed. FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the group III nitride semiconductor LED according to the third embodiment. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0060】オーミックコンタクト層610をなすリン
組成比を3%とするn形窒化リン化ガリウム(GaN
0.970.03)は、トリメチルガリウム((CH33
a)/アンモニア(NH3)/ホスフィン(PH3)/水
素(H2)反応系の減圧MOCVD法により、980℃
で成長した。ジシラン(Si26)をn形ドーピングガ
スに用いて、オーミックコンタクト層610のキャリア
濃度を約2×1018cm-3に調整した。またオーミック
コンタクト層610の層厚は、約0.15μmとした。
An n-type gallium nitride phosphide (GaN) having a phosphorus composition ratio of 3% forming ohmic contact layer 610
0.97 P 0.03 ) is trimethylgallium ((CH 3 ) 3 G
a) / ammonia (NH 3 ) / phosphine (PH 3 ) / hydrogen (H 2 ) at 980 ° C. by a reduced pressure MOCVD method.
Grew up. The carrier concentration of the ohmic contact layer 610 was adjusted to about 2 × 10 18 cm −3 by using disilane (Si 2 H 6 ) as an n-type doping gas. The thickness of the ohmic contact layer 610 was about 0.15 μm.

【0061】n形GaN0.970.03オーミックコンタク
ト層610の表面の開放発光領域607b上には、実施
例2と同一の外形状と底面積を有する金(Au)からな
る表面オーミック電極609を形成した。その後、実施
例2に記載と同様に、表面オーミック電極609を窓層
606をなすITO膜で被覆し、ITO窓層の中央部
に、下層がクロム(Cr)から、上層が金(Au)から
構成される直径を120μmとする円形の台座電極60
7を設置した。また、p形Si単結晶基板601の裏面
の略全面にはアルミニウム(Al)からなる裏面オーミ
ック電極608を設け、III族窒化物半導体LEDを
構成した。
A surface ohmic electrode 609 made of gold (Au) having the same outer shape and bottom area as in Example 2 was formed on the open light emitting region 607b on the surface of the n-type GaN 0.97 P 0.03 ohmic contact layer 610. . Thereafter, as described in Example 2, the surface ohmic electrode 609 is coated with an ITO film forming the window layer 606, and the lower layer is made of chromium (Cr) and the upper layer is made of gold (Au) at the center of the ITO window layer. A circular pedestal electrode 60 having a diameter of 120 μm.
7 was installed. A back surface ohmic electrode 608 made of aluminum (Al) was provided on substantially the entire back surface of the p-type Si single crystal substrate 601 to constitute a group III nitride semiconductor LED.

【0062】n形GaN0.970.03オーミックコンタク
ト層610表面の開放発光領域607b上に表面オーミ
ック電極609を設けて形成した本実施例3のIII族
窒化物半導体LEDの主たる特性を以下に纏める。 (イ)発光波長=440nm (ロ)発光輝度=1.3カンデラ(cd)(但し、順方
向電流=20mA) (ハ)順方向電圧=3.2ボルト(V)(但し、順方向
電流=20mA) (ニ)逆方向電圧=20V以上(但し、逆方向電流=1
0μA) 本実施例3で得られたIII族窒化物半導体LEDは、
実施例2で得たIII族窒化物半導体LEDと比較し
て、発光波長及び逆方向電圧に然したる差異は認められ
ないものの、GaN0.970.03層をオーミックコンタク
ト層とするため、高い発光強度を発揮しつつ、尚且つ、
順方向電圧が低くなるという効果が示される結果となっ
た。
The main characteristics of the group III nitride semiconductor LED of Example 3 formed by providing the surface ohmic electrode 609 on the open light emitting region 607b on the surface of the n-type GaN 0.97 P 0.03 ohmic contact layer 610 are summarized below. (A) Emission wavelength = 440 nm (B) Emission luminance = 1.3 candela (cd) (However, forward current = 20 mA) (C) Forward voltage = 3.2 volts (V) (However, forward current = (D) Reverse voltage = 20 V or more (however, reverse current = 1
0 μA) The group III nitride semiconductor LED obtained in Example 3 is:
Compared with the group III nitride semiconductor LED obtained in Example 2, although there is no difference in emission wavelength and reverse voltage, the GaN 0.97 P 0.03 layer is used as the ohmic contact layer, so that the emission intensity is high. While demonstrating
As a result, the effect of reducing the forward voltage was obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、発光部に平均的に素子
動作電流を流通させることができるため、高い発光強度
のIII族窒化物半導体LEDが提供できる効果があ
る。特に本発明において、台座電極の射影領域以外の開
放発光領域の表面上に表面オーミック電極を配置し、
(1)表面オーミック電極を台座電極の中心に対して左
右対称の位置に配置する、(2)台座電極の中心より等
距離となる位置に配置する、(3)表面オーミック電極
を互いに等間隔に配置する等の構成を採用すると、開放
発光領域に優先的に且つ均等に素子動作電流を流通でき
るため、開放発光領域に流通できる素子動作電流の電流
密度を増加させられ、従って、高発光強度のIII族窒
化物半導体LEDを得るに効果が挙げられる。
According to the present invention, since the element operating current can be passed through the light emitting portion on average, there is an effect that a group III nitride semiconductor LED having high light emission intensity can be provided. In particular, in the present invention, a surface ohmic electrode is arranged on the surface of the open light-emitting region other than the projection region of the pedestal electrode,
(1) The surface ohmic electrodes are arranged at symmetrical positions with respect to the center of the pedestal electrode, (2) The surface ohmic electrodes are arranged at the same distance from the center of the pedestal electrode, and (3) The surface ohmic electrodes are arranged at equal intervals to each other. When a configuration such as disposition is adopted, the element operating current can flow through the open light emitting region preferentially and uniformly, so that the current density of the element operating current that can flow through the open light emitting region can be increased. This is effective in obtaining a group III nitride semiconductor LED.

【0064】また本発明において、開放発光領域に敷設
する表面オーミック電極の平面積の合計を、開放発光領
域の総表面積の5%以上で30%以下に制御すると、高
い発光強度を保持しつつ、低い順方向電圧のIII族窒
化物半導体LEDがもたらされる効果がある。さらに本
発明において、表面オーミック電極を窒化リン化ガリウ
ム(GaN1 XX:0<X<1)結晶層の表面上に設け
ると、順方向電圧が更に低減されたIII族窒化物半導
体LEDを提供することができる。
In the present invention, when the total plane area of the surface ohmic electrodes laid in the open light emitting region is controlled to be 5% or more and 30% or less of the total surface area of the open light emitting region, high light emission intensity can be maintained. There is an effect that a group III nitride semiconductor LED having a low forward voltage is provided. Further, in the present invention, when the surface ohmic electrode is provided on the surface of the gallium nitride phosphide (GaN 1 X P X : 0 <X <1) crystal layer, the group III nitride semiconductor LED with further reduced forward voltage Can be provided.

【0065】また、本発明の上記のIII族窒化物半導
体発光ダイオードに用いるIII族窒化物半導体発光ダ
イオード用電極は、高発光強度のLEDをもたらすこと
が出来る。さらに本発明のIII族窒化物半導体発光ダ
イオード用電極の製造方法は、高発光強度のIII族窒
化物半導体LEDの作製に用いる電極を収率良く作製す
ることができる。特に、導電性透明酸化物結晶層上に台
座電極を形成し、台座電極の結線を行う面には導電性透
明酸化物結晶層が存在しないようにすることにより、ワ
イヤボンディングによる結線を導電性透明酸化物結晶層
上に行ってしまい、ワイヤが台座電極307に接着しな
いという不具合を確実に防止することができる。
The group III nitride semiconductor light emitting diode electrode used in the above group III nitride semiconductor light emitting diode of the present invention can provide an LED having a high light emission intensity. Further, according to the method for producing an electrode for a group III nitride semiconductor light emitting diode of the present invention, an electrode used for producing a group III nitride semiconductor LED having high emission intensity can be produced with a high yield. In particular, a pedestal electrode is formed on the conductive transparent oxide crystal layer, and the conductive transparent oxide crystal layer does not exist on the surface where the pedestal electrode is connected, so that the connection by wire bonding can be made conductive transparent. It is possible to reliably prevent a defect that the wire is not adhered to the pedestal electrode 307 due to the operation on the oxide crystal layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のIII族窒化物半導体LEDの断面模式
図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a conventional group III nitride semiconductor LED.

【図2】従来のIII族窒化物半導体LEDの平面模式
図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of a conventional group III nitride semiconductor LED.

【図3】本発明に係わる表面オーミック電極を備えたI
II族窒化物半導体LEDの断面模式図である。
FIG. 3 shows an I with a surface ohmic electrode according to the invention.
It is a cross section of a II nitride semiconductor LED.

【図4】本発明に係わる表面オーミック電極を備えたI
II族窒化物半導体LEDの平面模式図である。
FIG. 4 shows an I with a surface ohmic electrode according to the invention.
It is a plane schematic diagram of a group II nitride semiconductor LED.

【図5】本発明に係わる表面オーミック電極を備えた別
のIII族窒化物半導体LEDの平面模式図である。
FIG. 5 is a schematic plan view of another group III nitride semiconductor LED including a surface ohmic electrode according to the present invention.

【図6】本発明の実施例1に係わるIII族窒化物半導
体LEDの平面模式図である。
FIG. 6 is a schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED according to Example 1 of the present invention.

【図7】図6に示すLEDの破線A−A’に沿った断面
模式図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the LED shown in FIG. 6 taken along a broken line AA ′.

【図8】本発明の実施例2に係わるIII族窒化物半導
体LEDの平面模式図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of a group III nitride semiconductor LED according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例3に係わるIII族窒化物半導
体LEDの断面模式図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a group III nitride semiconductor LED according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の発光ダイオードランプの構成を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a light emitting diode lamp of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 発光部 100 III族窒化物半導体LED 101 サファイア基板 102 緩衝層 103 下部クラッド層 104 発光層 105 上部クラッド層 106 p形オーミック電極 107 n形オーミック電極 200 III族窒化物半導体LED 201 表面オーミック電極 202 積層構造体の一構成層 30 発光部 31 積層構造体 300 III族窒化物半導体LED 301 基板 302 緩衝層 303 下部クラッド層 304 発光層 305 上部クラッド層 306 窓層 307 台座電極 307a 台座電極の射影領域 307b 開放発光領域 308 表面オーミック電極 309 裏面オーミック電極 507 台座電極 507b 開放発光領域 507c 台座電極の中心 508 表面オーミック電極 509 半径をd1とする円の円周 510 半径をd2とする円の円周 d1 台座電極の中心を中心とする半径 d2 台座電極の中心を中心とする半径 60 発光部 61 積層構造体 600 III族窒化物半導体LED 601 基板 602 低温緩衝層 603 p形BP単結晶層(下部クラッド層) 604 発光層 605 n形GaN層(上部クラッド層) 606 窓層 607 台座電極 607a 台座電極の射影領域 607b 開放発光領域 607c 台座電極の中心 608 裏面オーミック電極 609 表面オーミック電極 610 オーミックコンタクト層 700 III族窒化物半導体LED 80 LEDランプ 81 発光ダイオード 81a 基板裏面に形成された電極 81b 台座電極 82 マウントリード 83 インナーリード 84 樹脂 C 台座電極の中心を通るLEDの中央線 D 台座電極の中心を通るLEDの対角線DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light-emitting part 100 Group III nitride semiconductor LED 101 Sapphire substrate 102 Buffer layer 103 Lower cladding layer 104 Light emitting layer 105 Upper cladding layer 106 P-type ohmic electrode 107 N-type ohmic electrode 200 Group III nitride semiconductor LED 201 Surface ohmic electrode 202 Stack One constituent layer of the structure 30 Light emitting unit 31 Stacked structure 300 Group III nitride semiconductor LED 301 Substrate 302 Buffer layer 303 Lower cladding layer 304 Light emitting layer 305 Upper cladding layer 306 Window layer 307 Pedestal electrode 307a Projection area of pedestal electrode 307b Open circumference 510 radius of a circle the center 508 surface ohmic electrode 509 radius of the light emitting region 308 surface ohmic electrode 309 backside ohmic electrode 507 pad electrode 507b open-emitting region 507c pad electrode and d 1 circumferential d 1 seat electrode radius d 2 radius 60 light emitting portion 61 laminated structure 600 III group centered on the center of the pad electrode nitride semiconductor LED 601 substrate 602 low-temperature buffer layer around the center of the circle d 2 603 p-type BP single crystal layer (lower cladding layer) 604 light-emitting layer 605 n-type GaN layer (upper cladding layer) 606 window layer 607 pedestal electrode 607a projection area of pedestal electrode 607b open emission area 607c center of pedestal electrode 608 back ohmic electrode 609 Surface ohmic electrode 610 Ohmic contact layer 700 Group III nitride semiconductor LED 80 LED lamp 81 Light emitting diode 81a Electrode formed on backside of substrate 81b Pedestal electrode 82 Mount lead 83 Inner lead 84 Resin C Center of LED passing through center of pedestal electrode Line D Center of the pedestal electrode Diagonal line of LED passing

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】裏面に第1導電形の裏面オーミック電極を
備えた第1導電形の単結晶基板と、該単結晶基板の表面
上に形成されたリン化硼素(BP)系材料からなる緩衝
層と、該緩衝層上に設けられた、ヘテロ接合構造の発光
部を含む窒化ガリウム(GaN)系III族窒化物結晶
層と、該III族窒化物結晶層上に設けられた導電性透
明酸化物結晶層からなる窓層とを少なくとも備えたII
I族窒化物半導体発光ダイオードにおいて、前記III
族窒化物結晶層の表面と前記窓層との間に、前記窓層と
導通をなす第2導電形の表面オーミック電極が、前記I
II族窒化物結晶層の表面と接して形成され、前記窓層
の上側表面の中央に結線用の台座電極が形成されている
ことを特徴とするIII族窒化物半導体発光ダイオー
ド。
1. A first conductivity type single crystal substrate having a first conductivity type back ohmic electrode on a back surface, and a buffer made of a boron phosphide (BP) material formed on the surface of the single crystal substrate. Layer, a gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer including a light emitting portion having a hetero junction structure provided on the buffer layer, and a conductive transparent oxide provided on the group III nitride crystal layer II having at least a window layer made of a material crystal layer
In the group I nitride semiconductor light-emitting diode, said III
A second conductive type surface ohmic electrode which is electrically connected to the window layer between the surface of the group III nitride crystal layer and the window layer;
A group III nitride semiconductor light-emitting diode, formed in contact with the surface of a group II nitride crystal layer, and having a pedestal electrode for connection formed at the center of the upper surface of the window layer.
【請求項2】前記表面オーミック電極が、前記台座電極
の周囲に配置されていることを特徴とする請求項1に記
載のIII族窒化物半導体発光ダイオード。
2. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1, wherein said surface ohmic electrode is disposed around said pedestal electrode.
【請求項3】前記表面オーミック電極が、前記台座電極
の中心に対して左右対称の位置に配置されていることを
特徴とする請求項1または2に記載のIII族窒化物半
導体発光ダイオード。
3. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1, wherein the surface ohmic electrode is disposed at a position symmetrical with respect to the center of the pedestal electrode.
【請求項4】前記表面オーミック電極が、前記台座電極
の中心より等距離の位置に設けられていることを特徴と
する請求項1ないし3に記載のIII族窒化物半導体発
光ダイオード。
4. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1, wherein said surface ohmic electrode is provided at a position equidistant from a center of said pedestal electrode.
【請求項5】前記表面オーミック電極が、等間隔に配置
された複数の電極から構成されていることを特徴とする
請求項1ないし4に記載のIII族窒化物半導体発光ダ
イオード。
5. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1, wherein said surface ohmic electrode comprises a plurality of electrodes arranged at equal intervals.
【請求項6】前記表面オーミック電極が、前記III族
窒化物結晶層の表面上の台座電極の射影領域以外の領域
(以下、開放発光領域という)に配置されていることを
特徴とする請求項1ないし5に記載のIII族窒化物半
導体発光ダイオード。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the surface ohmic electrode is arranged in a region other than a projection region of the pedestal electrode on the surface of the group III nitride crystal layer (hereinafter, referred to as an open light emitting region). 6. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to any one of 1 to 5.
【請求項7】前記表面オーミック電極の面積の合計が、
開放発光領域の総面積の5%以上で30%以下としたこ
とを特徴とする請求項6に記載のIII族窒化物半導体
発光ダイオード。
7. The total of the area of the surface ohmic electrode is:
7. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 6, wherein the total area of the open light emitting region is 5% or more and 30% or less.
【請求項8】前記表面オーミック電極と接するIII族
窒化物結晶層が、窒化リン化ガリウム(GaN1 XX
但し0<X<1)からなることを特徴とする請求項1な
いし7に記載のIII族窒化物半導体発光ダイオード。
8. A group III nitride crystal layer in contact with said surface ohmic electrode is formed of gallium nitride phosphide (GaN 1 - X P X ,
8. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1, wherein 0 <X <1).
【請求項9】請求項1ないし8に記載のIII族窒化物
半導体発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプ。
9. A light emitting diode lamp using the group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 1.
【請求項10】請求項9に記載の発光ダイオードランプ
を用いた光源。
10. A light source using the light-emitting diode lamp according to claim 9.
【請求項11】ヘテロ接合構造の発光部を含む窒化ガリ
ウム(GaN)系III族窒化物結晶層と、該III族
窒化物結晶層上に設けられた導電性透明酸化物結晶層か
らなる窓層とを少なくとも備えたIII族窒化物半導体
発光ダイオードに用いられる電極において、前記III
族窒化物結晶層の表面と前記窓層との間に、前記窓層と
導通をなす表面オーミック電極が、前記III族窒化物
結晶層の表面と接して形成され、前記窓層の上部表面の
中央に結線用の台座電極が形成されていることを特徴と
するIII族窒化物半導体発光ダイオード用電極。
11. A window layer comprising a gallium nitride (GaN) group III nitride crystal layer including a light emitting portion having a heterojunction structure, and a conductive transparent oxide crystal layer provided on the group III nitride crystal layer. An electrode used in a group III nitride semiconductor light emitting diode comprising at least
A surface ohmic electrode that conducts with the window layer is formed between the surface of the group III nitride crystal layer and the window layer in contact with the surface of the group III nitride crystal layer. An electrode for a group III nitride semiconductor light emitting diode, wherein a pedestal electrode for connection is formed at the center.
【請求項12】前記表面オーミック電極が、前記台座電
極の周囲の位置に配置されていることを特徴とする請求
項11に記載のIII族窒化物半導体発光ダイオード用
電極。
12. The group III nitride semiconductor light emitting diode electrode according to claim 11, wherein said surface ohmic electrode is arranged at a position around said pedestal electrode.
【請求項13】前記表面オーミック電極が、前記台座電
極の中心に対して左右対称の位置に配置されていること
を特徴とする請求項11または12に記載のIII族窒
化物半導体発光ダイオード用電極。
13. The group III nitride semiconductor light emitting diode electrode according to claim 11, wherein said surface ohmic electrode is disposed at a position symmetrical with respect to the center of said pedestal electrode. .
【請求項14】前記表面オーミック電極が、前記台座電
極の中心より等距離の位置に設けられていることを特徴
とする請求項11ないし13に記載のIII族窒化物半
導体発光ダイオード用電極。
14. The group III nitride semiconductor light emitting diode electrode according to claim 11, wherein said surface ohmic electrode is provided at a position equidistant from the center of said pedestal electrode.
【請求項15】前記表面オーミック電極が、等間隔に配
置された複数の電極から構成されていることを特徴とす
る請求項11ないし14に記載のIII族窒化物半導体
発光ダイオード用電極。
15. The electrode for a group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 11, wherein said surface ohmic electrode comprises a plurality of electrodes arranged at equal intervals.
【請求項16】前記表面オーミック電極が、前記III
族窒化物結晶層の表面上の台座電極の射影領域以外の領
域(以下、開放発光領域という)に配置されていること
を特徴とする請求項11ないし15に記載のIII族窒
化物半導体発光ダイオード用電極。
16. The method according to claim 16, wherein the surface ohmic electrode comprises the III.
The group III nitride semiconductor light-emitting diode according to claim 11, wherein the group III nitride semiconductor light-emitting diode is disposed in a region other than a projection region of the pedestal electrode on a surface of the group nitride crystal layer (hereinafter, referred to as an open light-emitting region). Electrodes.
【請求項17】前記表面オーミック電極の面積の合計
が、開放発光領域の総面積の5%以上で30%以下とし
たことを特徴とする請求項16に記載のIII族窒化物
半導体発光ダイオード用電極。
17. The group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 16, wherein the total area of the surface ohmic electrodes is not less than 5% and not more than 30% of the total area of the open light emitting region. electrode.
【請求項18】前記表面オーミック電極と接するIII
族窒化物結晶層が、窒化リン化ガリウム(GaN
1 XX、但し0<X<1)からなることを特徴とする請
求項11ないし17に記載のIII族窒化物半導体発光
ダイオード用電極。
18. A III in contact with said surface ohmic electrode
Gallium nitride phosphide (GaN)
-1-X P X, where 0 <X <1 claims 11, characterized in that it consists of) to the Group III nitride semiconductor light emitting diode electrode according to 17.
【請求項19】ヘテロ接合構造の発光部を含む窒化ガリ
ウム(GaN)系III族窒化物結晶層の表面と接し
て、表面オーミック電極を形成する第1の工程と、第1
の工程に引き続き、前記III族窒化物結晶層の表面と
前記表面オーミック電極とを覆って、その表面オーミッ
ク電極と導通する導電性透明酸化物結晶層からなる窓層
を形成する第2の工程と、第2の工程に引き続き、前記
窓層の上部表面の中央に、その窓層と導通する結線用の
台座電極を形成する第3の工程とを有することを特徴と
するIII族窒化物半導体発光ダイオード用電極の製造
方法。
19. A first step of forming a surface ohmic electrode in contact with a surface of a gallium nitride (GaN) -based group III nitride crystal layer including a light-emitting portion having a heterojunction structure;
A second step of forming a window layer made of a conductive transparent oxide crystal layer that covers the surface of the group III nitride crystal layer and the surface ohmic electrode and is electrically connected to the surface ohmic electrode; A third step of forming a pedestal electrode for connection in the center of the upper surface of the window layer, which is electrically connected to the window layer, following the second step. A method for manufacturing a diode electrode.
【請求項20】台座電極を、III族窒化物結晶層上に
導電性透明酸化物結晶層からなる窓層を介して形成し、
台座電極の結線を行う面には導電性透明酸化物結晶層が
存在しないようにする請求項19に記載のIII族窒化
物半導体発光ダイオード用電極の製造方法。
20. A pedestal electrode is formed on a group III nitride crystal layer via a window layer made of a conductive transparent oxide crystal layer,
20. The method for manufacturing an electrode for a group III nitride semiconductor light emitting diode according to claim 19, wherein the conductive transparent oxide crystal layer is not present on the surface where the pedestal electrode is connected.
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