JP2002314132A - 半導体発光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ - Google Patents
半導体発光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハInfo
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- JP2002314132A JP2002314132A JP2001112187A JP2001112187A JP2002314132A JP 2002314132 A JP2002314132 A JP 2002314132A JP 2001112187 A JP2001112187 A JP 2001112187A JP 2001112187 A JP2001112187 A JP 2001112187A JP 2002314132 A JP2002314132 A JP 2002314132A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体発光ダイオード又は半導体発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハのエピタキシャル層とＩＴＯ
膜からなるｐｎ界面に金属薄膜を挿入して低抵抗で電気
を流す構造において、そのエピタキシャル層、金属薄膜
及びＩＴＯ膜の形成のうち、エピタキシャル層と金属薄
膜の形成を同種の成膜手段により実施可能にして、工程
の簡略化を達成すること。 【解決手段】導電性基板上に、少なくとも化合物半導体
からなるｎ型下部クラッド層３と、該クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さい組成の化合物半導体か
らなる活性層４と、該活性層よりバンドギャップエネル
ギーが大きい組成のｐ型化合物半導体からなる上部クラ
ッド層５と、金属酸化物系透明導電性膜７を有する半導
体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ又は発光ダイ
オードにおいて、金属酸化物系透明導電性膜７の下地に
有機金属気相成長法で形成された金属薄膜６を設ける。
ド用エピタキシャルウェハのエピタキシャル層とＩＴＯ
膜からなるｐｎ界面に金属薄膜を挿入して低抵抗で電気
を流す構造において、そのエピタキシャル層、金属薄膜
及びＩＴＯ膜の形成のうち、エピタキシャル層と金属薄
膜の形成を同種の成膜手段により実施可能にして、工程
の簡略化を達成すること。 【解決手段】導電性基板上に、少なくとも化合物半導体
からなるｎ型下部クラッド層３と、該クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さい組成の化合物半導体か
らなる活性層４と、該活性層よりバンドギャップエネル
ギーが大きい組成のｐ型化合物半導体からなる上部クラ
ッド層５と、金属酸化物系透明導電性膜７を有する半導
体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ又は発光ダイ
オードにおいて、金属酸化物系透明導電性膜７の下地に
有機金属気相成長法で形成された金属薄膜６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造中の電流拡散
層に金属酸化物系透明導電性膜を使用している半導体発
光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェハに関するものである。
層に金属酸化物系透明導電性膜を使用している半導体発
光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェハに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャル
ウェハを用いて製造する高輝度の赤色及び黄色発光ダイ
オード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）の需要が大幅
に伸びている。この発光ダイオードは、各種インジケー
ター、交通信号、自動車のテールランプ、フォグラン
プ、屋外表示板、ディスプレイ、工事用注意灯、自動車
用インテリア照明など、様々な分野で用いられている。
ウェハを用いて製造する高輝度の赤色及び黄色発光ダイ
オード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）の需要が大幅
に伸びている。この発光ダイオードは、各種インジケー
ター、交通信号、自動車のテールランプ、フォグラン
プ、屋外表示板、ディスプレイ、工事用注意灯、自動車
用インテリア照明など、様々な分野で用いられている。
【０００３】その中で、発光ピーク波長５９０ｎｍのＡ
ｌＧａＩｎＰ系黄色発光ダイオード用エピタキシャルウ
ェハの典型的な構造を図２に示す。全てのエピタキシャ
ル層は、ｎ型（Ｓｉドープ）ＧａＡｓ基板２１上に、有
機金属気相成長法（以降ＭＯＶＰＥ法と書く）によって
成長している。この図２において、ｎ型ＧａＡｓ基板２
１の上には、ｎ型（ＳｉまたはＳｅドープ）ＧａＡｓバ
ッファ層２２、ｎ型（ＳｉまたはＳｅドープ）ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層２３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性
層２４、ｐ型（亜鉛ドープ）ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２５を順番に形成している。２３〜２５がＡｌＧａＩｎ
Ｐ４元ダブルヘテロ構造部分をなす。このＡｌＧａＩｎ
Ｐ４元ダブルヘテロ構造をなすｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２５の上に、ｐ型（亜鉛ドープ）ＡｌＧａＡｓの
電流拡散層２６を形成している。
ｌＧａＩｎＰ系黄色発光ダイオード用エピタキシャルウ
ェハの典型的な構造を図２に示す。全てのエピタキシャ
ル層は、ｎ型（Ｓｉドープ）ＧａＡｓ基板２１上に、有
機金属気相成長法（以降ＭＯＶＰＥ法と書く）によって
成長している。この図２において、ｎ型ＧａＡｓ基板２
１の上には、ｎ型（ＳｉまたはＳｅドープ）ＧａＡｓバ
ッファ層２２、ｎ型（ＳｉまたはＳｅドープ）ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層２３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性
層２４、ｐ型（亜鉛ドープ）ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２５を順番に形成している。２３〜２５がＡｌＧａＩｎ
Ｐ４元ダブルヘテロ構造部分をなす。このＡｌＧａＩｎ
Ｐ４元ダブルヘテロ構造をなすｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２５の上に、ｐ型（亜鉛ドープ）ＡｌＧａＡｓの
電流拡散層２６を形成している。
【０００４】このＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャルウェ
ハを用いて作製した発光ダイオードチップを図３に示
す。２８はｐ側電極、２９はｎ側電極である。
ハを用いて作製した発光ダイオードチップを図３に示
す。２８はｐ側電極、２９はｎ側電極である。
【０００５】このような構造の発光ダイオードは、光の
取り出し面中にある上部電極の直下での発光は、上部電
極２８に反射されてしまう為、外部に取り出すことがで
きない。従って、発光ダイオードの輝度を向上させる為
には、この上部電極直下での発光を低減させ、上部電極
直下以外の場所での発光を増加させる必要がある。電流
拡散層２６がその役割をしている。
取り出し面中にある上部電極の直下での発光は、上部電
極２８に反射されてしまう為、外部に取り出すことがで
きない。従って、発光ダイオードの輝度を向上させる為
には、この上部電極直下での発光を低減させ、上部電極
直下以外の場所での発光を増加させる必要がある。電流
拡散層２６がその役割をしている。
【０００６】上部電極２８から供給された電流は、電流
拡散層２６中でチップ横方向に広がり、その結果、上部
電極直下以外の領域で発光する割合を高くしている。電
流拡散層２６は、電気抵抗が低いほど効率良く横方向に
電流を広げることができる為、電気抵抗を低くすること
が望まれる。具体的には、キャリア濃度を高くすること
と、膜厚を厚くすることで、低抵抗化を実現している。
また、電流拡散層２６は、活性層２４からの発光を透過
する材料でなければならない。現状、電流拡散層は、こ
れらの条件を満足しているＡｌＧａＡｓ層（Ａｌ組成
０．８以上）又は、ＧａＰ層が使われている。これらの
材料の電流拡散層を用いて電流を横方向に十分に広げる
為には、電流拡散層２６は８μｍ以上もの膜厚が必要に
なる。
拡散層２６中でチップ横方向に広がり、その結果、上部
電極直下以外の領域で発光する割合を高くしている。電
流拡散層２６は、電気抵抗が低いほど効率良く横方向に
電流を広げることができる為、電気抵抗を低くすること
が望まれる。具体的には、キャリア濃度を高くすること
と、膜厚を厚くすることで、低抵抗化を実現している。
また、電流拡散層２６は、活性層２４からの発光を透過
する材料でなければならない。現状、電流拡散層は、こ
れらの条件を満足しているＡｌＧａＡｓ層（Ａｌ組成
０．８以上）又は、ＧａＰ層が使われている。これらの
材料の電流拡散層を用いて電流を横方向に十分に広げる
為には、電流拡散層２６は８μｍ以上もの膜厚が必要に
なる。
【０００７】一方、近年、電流拡散層としてＡｌＧａＡ
ｓ層やＧａＰ層等の半導体層の代わりに金属酸化物系透
明導電性膜を用いる検討も進められている。金属酸化物
系透明導電性膜としては、主にＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）膜（酸化インジウムに錫が添加されている材料）が
用いられている。このＩＴＯ膜は、上記半導体層と比較
すると格段に抵抗率が低い材料である為、わずか０．５
μｍ以下の膜厚でも十分に電流を横方向に広げることが
できる。またＩＴＯ膜は光の透過性においても、上記半
導体よりも優れている材料である。上記のように、ＩＴ
Ｏ膜は材料としてのポテンシャルが非常に高いので、方
々で発光ダイオードの電流拡散層への応用が試されてい
る。
ｓ層やＧａＰ層等の半導体層の代わりに金属酸化物系透
明導電性膜を用いる検討も進められている。金属酸化物
系透明導電性膜としては、主にＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）膜（酸化インジウムに錫が添加されている材料）が
用いられている。このＩＴＯ膜は、上記半導体層と比較
すると格段に抵抗率が低い材料である為、わずか０．５
μｍ以下の膜厚でも十分に電流を横方向に広げることが
できる。またＩＴＯ膜は光の透過性においても、上記半
導体よりも優れている材料である。上記のように、ＩＴ
Ｏ膜は材料としてのポテンシャルが非常に高いので、方
々で発光ダイオードの電流拡散層への応用が試されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上部電
極（光の取り出し面にある電極）にｐ型電極を配置して
いる標準的なＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの電流拡
散層にＩＴＯ膜を適用する際には大きな問題がある。
極（光の取り出し面にある電極）にｐ型電極を配置して
いる標準的なＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの電流拡
散層にＩＴＯ膜を適用する際には大きな問題がある。
【０００９】ＩＴＯ膜はｎ型の導電性を有する材料であ
る為、どうしても発光領域よりも上部においてｐ型のエ
ピタキシャル層とｎ型のＩＴＯ膜から成るｐｎ接合がで
きてしまう。その結果、この発光ダイオードに順方向の
電圧を印加しても、上記ｐｎ界面が逆バイアス状態にな
ってしまう為、電流が流れない。電流拡散層にＩＴＯ膜
を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードにおいては、
エピタキシャル層とＩＴＯ膜から成るｐｎ接合をどのよ
うにして電流を通過させるかが、最も重要かつ必須の課
題である。
る為、どうしても発光領域よりも上部においてｐ型のエ
ピタキシャル層とｎ型のＩＴＯ膜から成るｐｎ接合がで
きてしまう。その結果、この発光ダイオードに順方向の
電圧を印加しても、上記ｐｎ界面が逆バイアス状態にな
ってしまう為、電流が流れない。電流拡散層にＩＴＯ膜
を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードにおいては、
エピタキシャル層とＩＴＯ膜から成るｐｎ接合をどのよ
うにして電流を通過させるかが、最も重要かつ必須の課
題である。
【００１０】現在、この解決策の一つとして、図４に示
すように、エピタキシャル層（上部クラッド層２５）と
ＩＴＯ膜（金属酸化物系透明導電性膜３３）からなるｐ
ｎ界面に、金属薄膜３２を挿入することによって、小さ
な抵抗でｐｎ接合に電流を流す方法がある。
すように、エピタキシャル層（上部クラッド層２５）と
ＩＴＯ膜（金属酸化物系透明導電性膜３３）からなるｐ
ｎ界面に、金属薄膜３２を挿入することによって、小さ
な抵抗でｐｎ接合に電流を流す方法がある。
【００１１】しかし、エピタキシャル層とＩＴＯ膜から
なるｐｎ界面に金属薄膜を挿入する方法を用いた場合、
(1) ＭＯＶＰＥ成長による半導体層のエピタキシャル成
長、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法による金属薄
膜形成、(3) 塗布法又はスパッタリング法又はスプレー
法によるＩＴＯ膜形成というように３種の工程が必要に
なる。本発明が解決しようとずる課題は、この工程の簡
略化である。
なるｐｎ界面に金属薄膜を挿入する方法を用いた場合、
(1) ＭＯＶＰＥ成長による半導体層のエピタキシャル成
長、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法による金属薄
膜形成、(3) 塗布法又はスパッタリング法又はスプレー
法によるＩＴＯ膜形成というように３種の工程が必要に
なる。本発明が解決しようとずる課題は、この工程の簡
略化である。
【００１２】すなわち、本発明の目的は、上記課題を解
決し、半導体発光ダイオード又は半導体発光ダイオード
用エピタキシャルウェハのエピタキシャル層とＩＴＯ膜
からなるｐｎ界面に金属薄膜を挿入して低抵抗で電気を
流す構造において、そのエピタキシャル層、金属薄膜及
びＩＴＯ膜の形成のうち、エピタキシャル層と金属薄膜
の形成を、同種の成膜手段により実施可能にして、工程
の簡略化を達成することにある。
決し、半導体発光ダイオード又は半導体発光ダイオード
用エピタキシャルウェハのエピタキシャル層とＩＴＯ膜
からなるｐｎ界面に金属薄膜を挿入して低抵抗で電気を
流す構造において、そのエピタキシャル層、金属薄膜及
びＩＴＯ膜の形成のうち、エピタキシャル層と金属薄膜
の形成を、同種の成膜手段により実施可能にして、工程
の簡略化を達成することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。
め、本発明は、次のように構成したものである。
【００１４】請求項１の発明に係る半導体発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハは、導電性基板上に、少なく
とも化合物半導体からなるｎ型下部クラッド層と、該ク
ラッド層よりバンドギャップエネルギーが小さい組成の
化合物半導体からなる活性層と、該活性層よりバンドギ
ャップエネルギーが大きい組成のｐ型化合物半導体から
なる上部クラッド層と、金属酸化物系透明導電性膜を有
する半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにお
いて、金属酸化物系透明導電性膜の下地に有機金属気相
成長法で形成された金属薄膜が配置されていることを特
徴とする。
ド用エピタキシャルウェハは、導電性基板上に、少なく
とも化合物半導体からなるｎ型下部クラッド層と、該ク
ラッド層よりバンドギャップエネルギーが小さい組成の
化合物半導体からなる活性層と、該活性層よりバンドギ
ャップエネルギーが大きい組成のｐ型化合物半導体から
なる上部クラッド層と、金属酸化物系透明導電性膜を有
する半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにお
いて、金属酸化物系透明導電性膜の下地に有機金属気相
成長法で形成された金属薄膜が配置されていることを特
徴とする。
【００１５】請求項２の発明は、請求項１記載の半導体
発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、前記
有機金属気相成長法によって形成された金属薄膜の膜厚
が１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、前記
有機金属気相成長法によって形成された金属薄膜の膜厚
が１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおい
て、前記金属酸化物系透明導電性膜の下に配置されてい
る有機金属気相成長法で形成された金属薄膜として、イ
ンジウム、アルミニウム、ガリウム、チタン、マグネシ
ウム、ベリリウム、バリウム、金、銀、銅、スズ、タン
グステン、カリウム、ナトリウムのうちのいずれか、ま
たはこれらの２以上から成る合金を用いていることを特
徴とする。
半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおい
て、前記金属酸化物系透明導電性膜の下に配置されてい
る有機金属気相成長法で形成された金属薄膜として、イ
ンジウム、アルミニウム、ガリウム、チタン、マグネシ
ウム、ベリリウム、バリウム、金、銀、銅、スズ、タン
グステン、カリウム、ナトリウムのうちのいずれか、ま
たはこれらの２以上から成る合金を用いていることを特
徴とする。
【００１７】請求項４の発明は、請求項１又は２記載の
半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおい
て、前記金属酸化物系透明導電性膜の下に配置されてい
る金属薄膜として、金属酸化物系透明導電性膜中に含ま
れる金属元素を主成分とする金属薄膜が用いられている
ことを特徴とする。
半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハにおい
て、前記金属酸化物系透明導電性膜の下に配置されてい
る金属薄膜として、金属酸化物系透明導電性膜中に含ま
れる金属元素を主成分とする金属薄膜が用いられている
ことを特徴とする。
【００１８】請求項５の発明に係る半導体発光ダイオー
ドは、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光ダイ
オード用エピタキシャルウェハを用い、その構造の上下
に電極を設けて構成したことを特徴とする。
ドは、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光ダイ
オード用エピタキシャルウェハを用い、その構造の上下
に電極を設けて構成したことを特徴とする。
【００１９】＜発明の要点＞本発明は、ＧａＡｓ基板等
の導電性基板上に４元化合物半導体材料であるＡｌＧａ
ＩｎＰ等をベースとしたｐｎ接合を持つヘテロ構造の半
導体層をＭＯＶＰＥ法でエピタキシャル成長した後、こ
れに続けて、上記金属薄膜の形成をＭＯＶＰＥ法で行う
ことを特徴とするものである。従来技術では、(1) ＭＯ
ＶＰＥ法、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法、(3)
塗布法又はスパッタリング法又はスプレー法といった３
種類の工程が必要であったが、本発明によって、(1) Ｍ
ＯＶＰＥ法、(2) 塗布法又はスパッタリング法又はスプ
レー法といった２種類の工程で、電流拡散層にＩＴＯ膜
のような金属酸化物系透明導電性薄膜を用いた半導体発
光ダイオードの同じ構造（ＩＴＯ電流拡散層ＬＥＤ）を
作製することができるようになる。
の導電性基板上に４元化合物半導体材料であるＡｌＧａ
ＩｎＰ等をベースとしたｐｎ接合を持つヘテロ構造の半
導体層をＭＯＶＰＥ法でエピタキシャル成長した後、こ
れに続けて、上記金属薄膜の形成をＭＯＶＰＥ法で行う
ことを特徴とするものである。従来技術では、(1) ＭＯ
ＶＰＥ法、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法、(3)
塗布法又はスパッタリング法又はスプレー法といった３
種類の工程が必要であったが、本発明によって、(1) Ｍ
ＯＶＰＥ法、(2) 塗布法又はスパッタリング法又はスプ
レー法といった２種類の工程で、電流拡散層にＩＴＯ膜
のような金属酸化物系透明導電性薄膜を用いた半導体発
光ダイオードの同じ構造（ＩＴＯ電流拡散層ＬＥＤ）を
作製することができるようになる。
【００２０】本発明の半導体発光ダイオード用エピタキ
シャルウェハ又は半導体発光ダイオードにおいて、上記
金属酸化物系透明導電性膜としては、酸化インジウム、
酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウムのうちのいずれ
か、またはこれらの２以上の組み合わせから成る混合物
を用いていることができる。
シャルウェハ又は半導体発光ダイオードにおいて、上記
金属酸化物系透明導電性膜としては、酸化インジウム、
酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウムのうちのいずれ
か、またはこれらの２以上の組み合わせから成る混合物
を用いていることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２２】図１に、本発明の一実施形態にかかる電流
拡散層に金属導電性薄膜を用いた発光波長５９０ｎｍ付
近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面
構造を示す。
拡散層に金属導電性薄膜を用いた発光波長５９０ｎｍ付
近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウェハの断面
構造を示す。
【００２３】この半導体発光ダイオード用エピタキシャ
ルウェハは、ＧａＡｓ基板上に４元化合物半導体材料で
あるＡｌＧａＩｎＰをベースとしたｐｎ接合（ＡｌＧａ
ＩｎＰ４元ダブルヘテロ構造）をＭＯＶＰＥ法で成長
し、そのダブルヘテロ構造の上に電流拡散層としてＭＯ
ＶＰＥ法により金属導電性薄膜を設けた構造の発光ダイ
オード用エピタキシャルウェハである。
ルウェハは、ＧａＡｓ基板上に４元化合物半導体材料で
あるＡｌＧａＩｎＰをベースとしたｐｎ接合（ＡｌＧａ
ＩｎＰ４元ダブルヘテロ構造）をＭＯＶＰＥ法で成長
し、そのダブルヘテロ構造の上に電流拡散層としてＭＯ
ＶＰＥ法により金属導電性薄膜を設けた構造の発光ダイ
オード用エピタキシャルウェハである。
【００２４】すなわち、この半導体発光ダイオード用エ
ピタキシャルウェハは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯ
ＶＰＥ法で、順次に積層した、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ活性層４と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上
部クラッド層５とを有すると共に、その上に金属酸化物
系透明導電性膜７であるＩＴＯ膜から成る電流拡散層を
有する。
ピタキシャルウェハは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯ
ＶＰＥ法で、順次に積層した、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ活性層４と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上
部クラッド層５とを有すると共に、その上に金属酸化物
系透明導電性膜７であるＩＴＯ膜から成る電流拡散層を
有する。
【００２５】そして上記金属酸化物系透明導電性膜７と
ｐ型の上部クラッド層５の間には、金属酸化物系透明導
電性膜７の下地として、ＭＯＶＰＥ法で形成された膜厚
が１０ｎｍ以下の金属薄膜６が配置されている。この金
属薄膜６の存在によって、ｎ型の金属酸化物系透明導電
性膜７とｐ型の上部クラッド層５の間の逆バイアス状態
を回避し、低抵抗でｐｎ接合に電流を流すように構成す
るものである。
ｐ型の上部クラッド層５の間には、金属酸化物系透明導
電性膜７の下地として、ＭＯＶＰＥ法で形成された膜厚
が１０ｎｍ以下の金属薄膜６が配置されている。この金
属薄膜６の存在によって、ｎ型の金属酸化物系透明導電
性膜７とｐ型の上部クラッド層５の間の逆バイアス状態
を回避し、低抵抗でｐｎ接合に電流を流すように構成す
るものである。
【００２６】上記金属酸化物系透明導電性膜７の下にＭ
ＯＶＰＥ法で形成される金属薄膜６としては、インジウ
ム、アルミニウム、ガリウム、チタン、マグネシウム、
ベリリウム、バリウム、金、銀、銅、スズ、タングステ
ン、カリウム、ナトリウムのうちのいずれか、またはこ
れらの２以上から成る合金を用いていることができ、こ
れにより上記逆バイアス状態を回避する作用効果を得る
ことができる。
ＯＶＰＥ法で形成される金属薄膜６としては、インジウ
ム、アルミニウム、ガリウム、チタン、マグネシウム、
ベリリウム、バリウム、金、銀、銅、スズ、タングステ
ン、カリウム、ナトリウムのうちのいずれか、またはこ
れらの２以上から成る合金を用いていることができ、こ
れにより上記逆バイアス状態を回避する作用効果を得る
ことができる。
【００２７】また、金属酸化物系透明導電性膜７は、こ
の実施形態ではＩＴＯ膜を用いているが、酸化インジウ
ム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウムのうちのい
ずれか、またはこれらの２以上の組み合わせから成る混
合物を用いることができる。
の実施形態ではＩＴＯ膜を用いているが、酸化インジウ
ム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アルミニウムのうちのい
ずれか、またはこれらの２以上の組み合わせから成る混
合物を用いることができる。
【００２８】さらに、上記金属酸化物系透明導電性膜７
の下に配置される金属薄膜６としては、このような金属
酸化物系透明導電性膜７中に含まれる金属元素を主成分
とする金属薄膜を用いることもでき、これにより上記逆
バイアス状態の回避作用を達成させることができる。
の下に配置される金属薄膜６としては、このような金属
酸化物系透明導電性膜７中に含まれる金属元素を主成分
とする金属薄膜を用いることもでき、これにより上記逆
バイアス状態の回避作用を達成させることができる。
【００２９】
【実施例】以下に、図１のエピタキシャルウェハを用い
て発光ピーク波長５９０ｎｍ付近の発光ダイオードを作
製した実施例を述べる。
て発光ピーク波長５９０ｎｍ付近の発光ダイオードを作
製した実施例を述べる。
【００３０】まず、ｎ型（Ｓｉドープ）ＧａＡｓ基板１
上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバ
ッファ層２、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）
0.5Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッド層３、アンドープ（Ａｌ
0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４、ｐ型（亜鉛ド
ープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ上部クラッ
ド層５を成長した。成長条件は、基板温度（成長温度）
６５０度、成長圧力５０Ｔｏｒｒ（約６６６６Ｐａ）、
成長速度０．５ｎｍ／秒、ＭＯＶＰＥ成長時のＶ族原料
とIII族原料との供給量比、いわゆるＶ／III比２００で
行った。
上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバ
ッファ層２、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）
0.5Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッド層３、アンドープ（Ａｌ
0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４、ｐ型（亜鉛ド
ープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ上部クラッ
ド層５を成長した。成長条件は、基板温度（成長温度）
６５０度、成長圧力５０Ｔｏｒｒ（約６６６６Ｐａ）、
成長速度０．５ｎｍ／秒、ＭＯＶＰＥ成長時のＶ族原料
とIII族原料との供給量比、いわゆるＶ／III比２００で
行った。
【００３１】その上に、金属薄膜６として金・亜鉛薄膜
を、引き続きＭＯＶＰＥ法で成長した。金の原料として
はＡｕ（ｈｆａｃ）2 を、亜鉛の原料としてはＤＭＺ
（ジメチル亜鉛）を用いた。
を、引き続きＭＯＶＰＥ法で成長した。金の原料として
はＡｕ（ｈｆａｃ）2 を、亜鉛の原料としてはＤＭＺ
（ジメチル亜鉛）を用いた。
【００３２】その後も、最上層に金・亜鉛薄膜から成る
金属薄膜６が付いているエピタキシャルウェハ上に、金
属酸化膜系透明導電性膜７として膜厚０．２μｍのＩＴ
Ｏ膜を、塗布法によって形成した。
金属薄膜６が付いているエピタキシャルウェハ上に、金
属酸化膜系透明導電性膜７として膜厚０．２μｍのＩＴ
Ｏ膜を、塗布法によって形成した。
【００３３】その後、ＩＴＯ膜の電気抵抗率を下げる為
に、このエピタキシャルウェハを２×１０-6Ｔｏｒｒ
（約２．７×１０-4Ｐａ）の真空中で５００度の熱処理
を行った。このＩＴＯ膜付きエピタキシャルウェハの裏
面にｎ型電極２９（図３）を形成し、表面に直径１５０
μｍの円形のｐ型電極２８（図３）を形成した。ｎ型電
極は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ６
０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着し、ｐ型電極
は、金・亜鉛、ニッケル、金を６０ｎｍ、１０ｎｍ、１
０００ｎｍの順に蒸着した。この電極付きエピタキシャ
ルウェハをチップサイズ３００μｍ角のダイシング加工
して、発光ダイオードチップを作製した。
に、このエピタキシャルウェハを２×１０-6Ｔｏｒｒ
（約２．７×１０-4Ｐａ）の真空中で５００度の熱処理
を行った。このＩＴＯ膜付きエピタキシャルウェハの裏
面にｎ型電極２９（図３）を形成し、表面に直径１５０
μｍの円形のｐ型電極２８（図３）を形成した。ｎ型電
極は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ６
０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着し、ｐ型電極
は、金・亜鉛、ニッケル、金を６０ｎｍ、１０ｎｍ、１
０００ｎｍの順に蒸着した。この電極付きエピタキシャ
ルウェハをチップサイズ３００μｍ角のダイシング加工
して、発光ダイオードチップを作製した。
【００３４】この実施例に係る発光ダイオードの特性を
評価した結果、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃ
ｄ、順方向電圧１．９５Ｖであった。
評価した結果、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃ
ｄ、順方向電圧１．９５Ｖであった。
【００３５】一方、従来例として、図１と同じ断面構造
を持ち、電流拡散層に金属酸化物系透明導電性薄膜を用
いた発光ピーク波長５９０ｎｍ付近の赤色発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハを作成した。ｐ型上部クラッ
ド層以下は、上記実施例と同じ構造、成長条件で作製
し、エピ構造、エピタキシャル成長条件で作製した。
を持ち、電流拡散層に金属酸化物系透明導電性薄膜を用
いた発光ピーク波長５９０ｎｍ付近の赤色発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハを作成した。ｐ型上部クラッ
ド層以下は、上記実施例と同じ構造、成長条件で作製
し、エピ構造、エピタキシャル成長条件で作製した。
【００３６】すなわち、図４に示すように、ｎ型（Ｓｉ
ドープ）ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型
（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層２２、ｎ型（Ｓｅド
ープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッ
ド層２３、アンドープ（Ａｌ 0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ活性層２４、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ
0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ上部クラッド層２５を成長したエ
ピタキシャルウェハを作製した。成長条件は、基板温度
（成長温度）６５０度、成長圧力５０Ｔｏｒｒ（約６６
６６Ｐａ）、成長速度０．５ｎｍ／秒、Ｖ／III比２０
０で行った。
ドープ）ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型
（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層２２、ｎ型（Ｓｅド
ープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ下部クラッ
ド層２３、アンドープ（Ａｌ 0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ活性層２４、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ0.8 Ｇａ
0.2 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ上部クラッド層２５を成長したエ
ピタキシャルウェハを作製した。成長条件は、基板温度
（成長温度）６５０度、成長圧力５０Ｔｏｒｒ（約６６
６６Ｐａ）、成長速度０．５ｎｍ／秒、Ｖ／III比２０
０で行った。
【００３７】その後、このエピタキシャルウェハ上に真
空蒸着法によって、厚さ５ｎｍの金・亜鉛合金薄膜から
成る金属薄膜３２を形成し、更に、このエピタキシャル
ウェハ上に膜厚０．２μｍのＩＴＯ膜から成る金属酸化
物系透明導電性膜３３を塗布法によって形成し、真空中
で熱処理、電極形成、ダイシングを経て、実施例と同じ
サイズの発光ダイオードチップを作製した。
空蒸着法によって、厚さ５ｎｍの金・亜鉛合金薄膜から
成る金属薄膜３２を形成し、更に、このエピタキシャル
ウェハ上に膜厚０．２μｍのＩＴＯ膜から成る金属酸化
物系透明導電性膜３３を塗布法によって形成し、真空中
で熱処理、電極形成、ダイシングを経て、実施例と同じ
サイズの発光ダイオードチップを作製した。
【００３８】実施例と同様に発光ダイオードの特性を評
価した結果、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃｄ、
順方向電圧２．０Ｖであった。
価した結果、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃｄ、
順方向電圧２．０Ｖであった。
【００３９】上述したように、本実施例の発光ダイオー
ドの特性は、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃｄ、
順方向電圧１．９５Ｖであり、従来例と同等の性能が得
られた。
ドの特性は、発光波長５９０ｎｍ、輝度１５０ｍｃｄ、
順方向電圧１．９５Ｖであり、従来例と同等の性能が得
られた。
【００４０】細かく比較すると、本実施例の発光ダイオ
ードは、その順方向圧が従来例のものよりも０．０５Ｖ
低くなっている。これは、従来例ではＭＯＶＰＥ成長後
にｐ型上部クラッド層が大気雰囲気に触れてしまい、表
面に酸化膜が出来ていたが、本実施例の発光ダイオード
用エピタキシャルウェハでは、金・亜鉛薄膜までＭＯＶ
ＰＥ法で形成してしまう為、ＭＯＶＰＥ成長後のエピタ
キシャル層表面が酸化しない為であろうと思われる。
ードは、その順方向圧が従来例のものよりも０．０５Ｖ
低くなっている。これは、従来例ではＭＯＶＰＥ成長後
にｐ型上部クラッド層が大気雰囲気に触れてしまい、表
面に酸化膜が出来ていたが、本実施例の発光ダイオード
用エピタキシャルウェハでは、金・亜鉛薄膜までＭＯＶ
ＰＥ法で形成してしまう為、ＭＯＶＰＥ成長後のエピタ
キシャル層表面が酸化しない為であろうと思われる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、導電性基
板上に、少なくとも化合物半導体からなるｎ型下部クラ
ッド層と、該クラッド層よりバンドギャップエネルギー
が小さい組成の化合物半導体からなる活性層と、該活性
層よりバンドギャップエネルギーが大きい組成のｐ型化
合物半導体からなる上部クラッド層と、金属酸化物系透
明導電性膜を有する半導体発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェハ又は発光ダイオードにおいて、金属酸化物系
透明導電性膜の下地に有機金属気相成長法で形成された
金属薄膜を配置した構成のものである。
板上に、少なくとも化合物半導体からなるｎ型下部クラ
ッド層と、該クラッド層よりバンドギャップエネルギー
が小さい組成の化合物半導体からなる活性層と、該活性
層よりバンドギャップエネルギーが大きい組成のｐ型化
合物半導体からなる上部クラッド層と、金属酸化物系透
明導電性膜を有する半導体発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェハ又は発光ダイオードにおいて、金属酸化物系
透明導電性膜の下地に有機金属気相成長法で形成された
金属薄膜を配置した構成のものである。
【００４２】このため従来技術のように、(1) ＭＯＶＰ
Ｅ法、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法、(3) 塗布
法又はスパッタリング法又はスプレー法といった３種類
の工程は必要とせず、本発明によれば、(1) ＭＯＶＰＥ
法、(2) 塗布法又はスパッタリング法又はスプレー法と
いった２種類の工程で、電流拡散層にＩＴＯ膜のような
金属酸化物系透明導電性薄膜を用いた半導体発光ダイオ
ードを作製することができる。
Ｅ法、(2) 真空蒸着法又はスパッタリング法、(3) 塗布
法又はスパッタリング法又はスプレー法といった３種類
の工程は必要とせず、本発明によれば、(1) ＭＯＶＰＥ
法、(2) 塗布法又はスパッタリング法又はスプレー法と
いった２種類の工程で、電流拡散層にＩＴＯ膜のような
金属酸化物系透明導電性薄膜を用いた半導体発光ダイオ
ードを作製することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る、電流拡散層に金属
酸化物系透明導電性膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダ
イオード用エピタキシャルウェハの断面構造図である。
酸化物系透明導電性膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光ダ
イオード用エピタキシャルウェハの断面構造図である。
【図２】現在市販されているＡｌＧａＩｎＰ系黄色発光
ダイオードの一般的な断面構造図である。
ダイオードの一般的な断面構造図である。
【図３】従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードチップ
の外観図である。
の外観図である。
【図４】従来例にかかる電流拡散層に金属酸化物系透明
導電性膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光素子用エピタキ
シャルウェハの断面構造図である。
導電性膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光素子用エピタキ
シャルウェハの断面構造図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 ４ アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層 ５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層 ６ 有機金属気相成長法で形成された金属薄膜 ７ 金属酸化物系透明導電性膜（ＩＴＯ電流拡散層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｃ (72)発明者 今野 泰一郎 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA01 BA02 BA08 BA11 BA21 BA25 BA51 CA04 FA10 HA03 JA01 LA14 4M104 AA05 BB02 BB04 BB08 BB09 BB11 BB12 BB14 BB18 BB36 CC01 DD34 DD43 DD78 FF02 FF17 FF18 GG04 HH15 5F041 AA03 AA04 CA04 CA12 CA34 CA65 CA73 CA82 CA88 CA93 CA98 FF11
Claims (5)
- 【請求項１】導電性基板上に、少なくとも化合物半導体
からなるｎ型下部クラッド層と、該クラッド層よりバン
ドギャップエネルギーが小さい組成の化合物半導体から
なる活性層と、該活性層よりバンドギャップエネルギー
が大きい組成のｐ型化合物半導体からなる上部クラッド
層と、金属酸化物系透明導電性膜を有する半導体発光ダ
イオード用エピタキシャルウェハにおいて、 金属酸化物系透明導電性膜の下地に有機金属気相成長法
で形成された金属薄膜が配置されていることを特徴とす
る半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体発光ダイオード用エ
ピタキシャルウェハにおいて、前記有機金属気相成長法
によって形成された金属薄膜の膜厚が１０ｎｍ以下であ
ることを特徴とする半導体発光ダイオード用エピタキシ
ャルウェハ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の半導体発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハにおいて、前記金属酸化物系
透明導電性膜の下に配置されている有機金属気相成長法
で形成された金属薄膜として、インジウム、アルミニウ
ム、ガリウム、チタン、マグネシウム、ベリリウム、バ
リウム、金、銀、銅、スズ、タングステン、カリウム、
ナトリウムのうちのいずれか、またはこれらの２以上か
ら成る合金を用いていることを特徴とする半導体発光ダ
イオード用エピタキシャルウェハ。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の半導体発光ダイオー
ド用エピタキシャルウェハにおいて、前記金属酸化物系
透明導電性膜の下に配置されている金属薄膜として、金
属酸化物系透明導電性膜中に含まれる金属元素を主成分
とする金属薄膜が用いられていることを特徴とする半導
体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発
光ダイオード用エピタキシャルウェハを用い、その構造
の上下に電極を設けて構成したことを特徴とする半導体
発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112187A JP2002314132A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 半導体発光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112187A JP2002314132A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 半導体発光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002314132A true JP2002314132A (ja) | 2002-10-25 |
Family
ID=18963644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112187A Withdrawn JP2002314132A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 半導体発光ダイオードおよび半導体発光ダイオード用エピタキシャルウェハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002314132A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356221A (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2005005557A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2009510738A (ja) * | 2005-09-27 | 2009-03-12 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 電流拡大層を有するオプトエレクトロニクス半導体構造素子 |
| JP2011509530A (ja) * | 2008-01-08 | 2011-03-24 | モクストロニクス，インコーポレイテッド | 高性能ヘテロ構造発光素子および方法 |
-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001112187A patent/JP2002314132A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356221A (ja) * | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2005005557A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2009510738A (ja) * | 2005-09-27 | 2009-03-12 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 電流拡大層を有するオプトエレクトロニクス半導体構造素子 |
| KR101278851B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2013-07-01 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | 전류 확산층을 포함한 광전자 반도체 소자 |
| US8501513B2 (en) | 2005-09-27 | 2013-08-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic semiconductor component with current spreading layer |
| JP2011509530A (ja) * | 2008-01-08 | 2011-03-24 | モクストロニクス，インコーポレイテッド | 高性能ヘテロ構造発光素子および方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |