JP2003092427A - Light emitting diode and epitaxial wafer therefor - Google Patents

Light emitting diode and epitaxial wafer therefor

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JP2003092427A
JP2003092427A JP2001281736A JP2001281736A JP2003092427A JP 2003092427 A JP2003092427 A JP 2003092427A JP 2001281736 A JP2001281736 A JP 2001281736A JP 2001281736 A JP2001281736 A JP 2001281736A JP 2003092427 A JP2003092427 A JP 2003092427A
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transparent conductive
emitting diode
light emitting
conductive film
surface electrode
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JP2001281736A
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Taiichiro Konno
泰一郎 今野
Tsunehiro Unno
恒弘 海野
Kenji Shibata
憲治 柴田
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting diode having a good wire bondability and a low driving voltage and an epitaxial wafer for the light emitting diode. SOLUTION: A surface electrode 7 is formed on a portion of a transparent conductive film 6 of 80-100 nm formed on a semiconductor current dispersion layer 5 or a clad layer 4. The portion with the electrode 7 is thinned to 10-75 nm, this allowing the surface electrode 7 to increase its thickness enough to easily wire-bond it, using the known wire bonder. Thinning the transparent conductive layer 6 beneath the surface electrode 7 lowers the electric resistance between the surface electrode 7 and the current dispersion layer 5, resulting in a low forward operating voltage.

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、発光ダイオード及
び発光ダイオード用エピタキシャルウェハに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light emitting diode and an epitaxial wafer for the light emitting diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発光ダイオード(LED)の発光
色はGaPの緑色、AlGaAsの赤色がほとんどであ
った。しかし、最近GaN系やAlGaInP系の結晶
層をMOVPE法(Metal Organic Va
pour Phase Epitaxy:有機金属気相
成長法)で成長できるようになったことから、橙色、黄
色、青色でかつ高輝度のLEDを製作できるようになっ
てきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, the light emission color of a light emitting diode (LED) has been mostly GaP green and AlGaAs red. However, recently, a GaN-based or AlGaInP-based crystal layer is subjected to MOVPE (Metal Organic Va).
Pour Phase Epitaxy: metal-organic vapor phase epitaxy) has enabled the production of orange, yellow, and blue LEDs with high brightness.

【0003】MOVPE法で形成したエピタキシャルウ
ェハは、これまでに無かった短波長の発光や、高輝度を
示すLEDの製作を可能とした。しかし、高輝度を得る
ために、電流分散層の膜を厚く成長させようとすると、
LED用エピタキシャルウェハのコストが高くなるとい
う問題があった。
Epitaxial wafers formed by the MOVPE method have enabled the production of LEDs exhibiting short-wavelength light emission and high brightness, which have never existed before. However, when trying to grow the film of the current spreading layer thickly in order to obtain high brightness,
There has been a problem that the cost of the LED epitaxial wafer increases.

【0004】そこで、この問題を解決する方法として
は、電流分散層としてできるだけ抵抗値の低い値が得ら
れる材料を用いる方法がある。例えば、AlGaInP
4元系の場合には、電流分散層としてGaPやAlGa
Asが用いられている。
Therefore, as a method of solving this problem, there is a method of using a material having a resistance value as low as possible for the current spreading layer. For example, AlGaInP
In the case of a quaternary system, GaP or AlGa is used as the current spreading layer.
As is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の抵抗率の低い材料を用いても電流分散率を向上させる
には、膜厚を8μm以上厚くするか、あるいは電子移動
度を変える必要がある。膜厚を厚くするためには、電流
分散層の抵抗率を低くすることが考えられる。電子移動
度を大幅に変えることは困難であることから、キャリア
濃度を高くすることが試みられているが、現段階では電
流分散層を薄くできるほどキャリア濃度を高くすること
はできない。
However, even if these materials having a low resistivity are used, it is necessary to increase the film thickness by 8 μm or more or change the electron mobility in order to improve the current dispersion ratio. To increase the film thickness, it is conceivable to reduce the resistivity of the current spreading layer. Since it is difficult to significantly change the electron mobility, attempts have been made to increase the carrier concentration, but at the present stage, it is not possible to increase the carrier concentration so that the current dispersion layer can be thinned.

【0006】この解決手段として、半導体の電流分散層
の代わりに、キャリア濃度が非常に高く、薄い膜厚で十
分な電流分散効果を得ることができるため、透明導電膜
を用いる方法が提案されているが、金属酸化膜を用いた
透明導電膜を用いた場合、その透明導電膜の上に形成さ
れた金属電極がワイヤボンディング中に剥がれたり、従
来のワイヤボンダーではワイヤボンディングに手間がか
かったり、金属電極が剥がれなかった部分で抵抗が存在
して順方向電圧が高くなったりする等の問題があった。
As a solution to this problem, a method using a transparent conductive film has been proposed in place of the semiconductor current spreading layer because the carrier concentration is very high and a sufficient current spreading effect can be obtained with a thin film thickness. However, when a transparent conductive film using a metal oxide film is used, the metal electrode formed on the transparent conductive film is peeled off during wire bonding, or the conventional wire bonder takes time and effort for wire bonding, There is a problem that the forward voltage is increased due to the existence of resistance in the portion where the metal electrode is not peeled off.

【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ワイヤボンダビリティが良く、駆動電圧の低い発光
ダイオード及び発光ダイオード用エピタキシャルウェハ
を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a light emitting diode having a good wire bondability and a low driving voltage, and an epitaxial wafer for a light emitting diode.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の発光ダイオードは、第一導電型の基板の一方
の面上に、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電
型のクラッド層、第二導電型の電流分散層及び金属酸化
膜からなる透明導電膜が順次積層され、透明導電膜上に
部分的に表面電極が形成され、基板の他方の面上に裏面
電極が形成された発光ダイオードにおいて、表面電極が
形成される部分の透明導電膜の厚さが他の透明導電膜の
厚さより薄いものである。
In order to achieve the above object, a light emitting diode of the present invention comprises a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type on one surface of a first conductivity type substrate. -Type clad layer, second-conductivity-type current spreading layer, and transparent conductive film composed of a metal oxide film are sequentially stacked, a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film, and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate. In the light emitting diode formed with, the thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is smaller than the thickness of other transparent conductive films.

【0009】本発明の発光ダイオードは、第一導電型の
基板の一方の面上に、第一導電型のクラッド層、活性
層、第二導電型のクラッド層及び金属酸化膜からなる透
明導電膜が順次積層され、透明導電膜上に部分的に表面
電極が形成され、基板の他方の面上に裏面電極が形成さ
れた発光ダイオードにおいて、表面電極が形成される部
分の透明導電膜の厚さが他の透明導電膜の厚さより薄い
ものである。
The light emitting diode of the present invention comprises a transparent conductive film comprising a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer and a metal oxide film on one surface of a first conductivity type substrate. In the light-emitting diode in which the front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film and the back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the thickness of the transparent conductive film in the area where the front surface electrode is formed Is thinner than the other transparent conductive films.

【0010】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、透明導電膜の厚さが80nm〜1000nmであ
り、上記表面電極が形成される部分の透明導電膜の厚さ
が10nm〜75nmであるのが好ましい。
In addition to the above structure, in the light emitting diode of the present invention, the thickness of the transparent conductive film is 80 nm to 1000 nm, and the thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is 10 nm to 75 nm. preferable.

【0011】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、基板がGaAsであり、両クラッド層及び活性層か
らなる発光部がAlGaInP及びGaInPであるの
が好ましい。
In addition to the above structure, in the light emitting diode of the present invention, it is preferable that the substrate is GaAs and the light emitting portion composed of both clad layers and the active layer is AlGaInP and GaInP.

【0012】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、表面電極が略円形、略楕円形、略多角形若しくはこ
れらの形状に突起を設けた形状を有し、裏面電極が全面
若しくは略円形、略楕円形、略多角形であってもよい。
In addition to the above structure, in the light emitting diode of the present invention, the front surface electrode has a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a substantially polygonal shape or a shape in which protrusions are provided, and the back surface electrode has a whole surface or a substantially circular shape, and has a substantially circular shape. It may be oval or substantially polygonal.

【0013】本発明の発光ダイオード用エピタキシャル
ウェハは、第一導電型の基板の一方の面上に、第一導電
型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第
二導電型の電流分散層及び金属酸化膜からなる透明導電
膜が順次積層されており、透明導電膜上に部分的に表面
電極が形成され、基板の他方の面上に裏面電極が形成さ
れる発光ダイオード用エピタキシャルにおいて、表面電
極が形成される部分の透明導電膜の厚さが他の透明導電
膜の厚さより薄いものである。
The light emitting diode epitaxial wafer of the present invention comprises a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer, and a second conductivity type clad layer on one surface of a first conductivity type substrate. A transparent conductive film consisting of a current spreading layer and a metal oxide film is sequentially stacked, a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film, and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate. In, the thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is thinner than the thickness of other transparent conductive films.

【0014】本発明の発光ダイオード用エピタキシャル
ウェハは、第一導電型の基板の一方の面上に、第一導電
型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層及び
金属酸化膜からなる透明導電膜が順次積層され、透明導
電膜上に部分的に表面電極が形成されており、基板の他
方の面上に裏面電極が形成される発光ダイオード用エピ
タキシャルウェハにおいて、表面電極が形成される部分
の透明導電膜の厚さが他の透明導電膜の厚さより薄いも
のである。
The light emitting diode epitaxial wafer of the present invention comprises a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer and a metal oxide film on one surface of a first conductivity type substrate. In a light emitting diode epitaxial wafer in which transparent conductive films are sequentially stacked, a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film, and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the front surface electrode is formed. The thickness of the transparent conductive film of a part is thinner than the thickness of other transparent conductive films.

【0015】上記構成に加え本発明の発光ダイオード用
エピタキシャルウェハは、透明導電膜の厚さが80nm
〜1000nmであり、表面電極が形成される部分の透
明導電膜の厚さが10nm〜75nmであるのが好まし
い。
In addition to the above structure, in the epitaxial wafer for a light emitting diode of the present invention, the transparent conductive film has a thickness of 80 nm.
The thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is preferably 10 nm to 75 nm.

【0016】本発明によれば、半導体からなる電流分散
層若しくはクラッド層の上に形成された厚さ80nm〜
1000nmの透明導電膜の電極が設けられる部分の厚
さを10nm〜75nmに薄くすることにより、表面電
極の厚さを厚くすることができるので、既存のワイヤボ
ンダーで容易にワイヤボンディングができる。表面電極
真下の透明導電膜の厚さを薄くすることにより表面電極
と電流分散層若しくは第二の導電型クラッド層との間の
電気抵抗の値が小さくなるので順方向動作電圧が低くな
る。
According to the present invention, the thickness of 80 nm formed on the current spreading layer or the clad layer made of semiconductor is
Since the thickness of the surface electrode can be increased by reducing the thickness of the portion of the transparent conductive film of 1000 nm where the electrode is provided to 10 nm to 75 nm, wire bonding can be easily performed with an existing wire bonder. By reducing the thickness of the transparent conductive film directly under the surface electrode, the value of the electric resistance between the surface electrode and the current spreading layer or the second conductivity type cladding layer becomes small, so that the forward operating voltage becomes low.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は本発明の発光ダイオード用エピタキ
シャルウェハを用いた発光ダイオードの一実施の形態を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a light emitting diode using the light emitting diode epitaxial wafer of the present invention.

【0019】この発光ダイオードは、第一導電型として
のn型の基板1の一方の面(図では上面)上に、n型の
クラッド層2、活性層3、第二導電型としてのp型のク
ラッド層4、p型の電流分散層5及び金属酸化膜からな
る透明導電膜6が順次積層され、透明導電膜6上の中央
に表面電極7が形成され、基板1の他方の面(図では下
面)上に裏面電極8が形成された発光ダイオードであっ
て、透明導電膜6の厚さが80nm〜1000nmの範
囲内にあり、表面電極7が形成される部分の透明導電膜
6の厚さが10nm〜75nmの範囲内にあるものであ
る。n型のクラッド層2、活性層3及びp型のクラッド
層4で発光層9が構成されている。
This light emitting diode has an n-type cladding layer 2, an active layer 3, and a p-type as a second conductivity type on one surface (upper surface in the figure) of an n-type substrate 1 as a first conductivity type. Clad layer 4, p-type current spreading layer 5, and transparent conductive film 6 made of a metal oxide film are sequentially stacked, and a surface electrode 7 is formed in the center of the transparent conductive film 6, and the other surface of the substrate 1 (see FIG. In the light emitting diode in which the back surface electrode 8 is formed on the lower surface), the thickness of the transparent conductive film 6 is in the range of 80 nm to 1000 nm, and the thickness of the transparent conductive film 6 in the portion where the front surface electrode 7 is formed. Is in the range of 10 nm to 75 nm. The n-type clad layer 2, the active layer 3, and the p-type clad layer 4 constitute a light emitting layer 9.

【0020】このように半導体からなる電流分散層5の
上に形成された厚さ80nm〜1000nmの透明導電
膜6の表面電極7が形成される部分の厚さを10nm〜
75nmまで薄くすることにより、表面電極7の厚さを
従来より厚くすることができるので、既存のワイヤボン
ダーで容易にワイヤボンディングを行うことができる。
また、表面電極7の真下の透明導電膜6の厚さを薄くす
ることにより表面電極6と電流分散層5との間の距離が
短くなるのでその間の抵抗値が小さくなり、順方向動作
電圧が低くなる。
The thickness of the portion where the surface electrode 7 of the transparent conductive film 6 having a thickness of 80 nm to 1000 nm formed on the current spreading layer 5 made of a semiconductor as described above is 10 nm to
By reducing the thickness to 75 nm, the thickness of the surface electrode 7 can be made thicker than in the conventional case, so that wire bonding can be easily performed with the existing wire bonder.
Further, by reducing the thickness of the transparent conductive film 6 directly below the surface electrode 7, the distance between the surface electrode 6 and the current distribution layer 5 is shortened, so that the resistance value therebetween is reduced, and the forward operating voltage is reduced. Get lower.

【0021】図2は本発明の発光ダイオード用エピタキ
シャルウェハを用いた発光ダイオードの他の実施の形態
を示す断面図である。以下、図1に示した部材と同様の
部材には共通の符号を用いた。
FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of a light emitting diode using the light emitting diode epitaxial wafer of the present invention. Hereinafter, common reference numerals are used for the same members as those shown in FIG.

【0022】図1に示した実施の形態との相違点は、電
流分散層5が無い点である。
The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the current spreading layer 5 is not provided.

【0023】すなわち、図2に示す発光ダイオードは、
n型の基板1の一方の面(図では上面)上に、n型のク
ラッド層2、活性層3、p型のクラッド層4及び金属酸
化膜からなる透明導電膜6が順次積層され、透明導電膜
6上の中央に表面電極7が形成され、基板1の他方の面
(図では下面)上に裏面電極8が形成された発光ダイオ
ードであって、透明導電膜6の厚さが80nm〜100
0nmの範囲内にあり、表面電極7が形成される部分の
透明導電膜6の厚さが10nm〜75nmの範囲内にあ
るものである。
That is, the light emitting diode shown in FIG.
An n-type clad layer 2, an active layer 3, a p-type clad layer 4 and a transparent conductive film 6 made of a metal oxide film are sequentially laminated on one surface (upper surface in the figure) of the n-type substrate 1 to form a transparent film. A light emitting diode in which a front surface electrode 7 is formed in the center of the conductive film 6 and a back surface electrode 8 is formed on the other surface (the lower surface in the figure) of the substrate 1, and the transparent conductive film 6 has a thickness of 80 nm to 100
It is in the range of 0 nm, and the thickness of the transparent conductive film 6 in the portion where the surface electrode 7 is formed is in the range of 10 nm to 75 nm.

【0024】このような発光ダイオードにおいても図1
に示した発光ダイオードと同様の効果が得られる。
In such a light emitting diode as well, FIG.
The same effect as the light emitting diode shown in FIG.

【0025】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
Next, specific numerical values will be described, but the present invention is not limited thereto.

【0026】[0026]

【実施例】(実施例)図1に示す発光ダイオードと略同
様の構成の発光ダイオードを製作した場合について説明
する。この発光ダイオードは、発光波長630nm付近
の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウェハを用いた
ものである。
(Example) A case where a light emitting diode having substantially the same structure as the light emitting diode shown in FIG. 1 is manufactured will be described. This light emitting diode uses an epitaxial wafer for a red light emitting diode with an emission wavelength of around 630 nm.

【0027】n型GaAs基板1上に、MOVPE法を
用いてn型(Seドープ)GaAsバッファ層、n型
(Seドープ)(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッ
ド層2、アンドープ(Al0.15Ga0.850.5In0.5
活性層3、p型(亜鉛ドープ)(Al0.7Ga0.30.5
In0.5Pクラッド層4を成長させ、そのp型クラッド
層4の上にp型(亜鉛ドープ)(Al0.7Ga0.30.5
In0.5P層及びGaP電流分散層5をMOVPE法で
成長させてエピタキシャルウェハを得る。
On the n-type GaAs substrate 1, an n-type (Se-doped) GaAs buffer layer, an n-type (Se-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 2, and an undoped (Al 0.15 ) are formed by MOVPE. Ga 0.85 ) 0.5 In 0.5 P
Active layer 3, p-type (zinc-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5
An In 0.5 P cladding layer 4 is grown, and p-type (zinc-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 is grown on the p-type cladding layer 4.
The In 0.5 P layer and the GaP current spreading layer 5 are grown by the MOVPE method to obtain an epitaxial wafer.

【0028】このエピタキシャルウェハに、ITO(I
ndium Tin Oxide)溶液を塗布法により
形成した。表面電極7を形成するためである。ITO膜
は、塗布を3回行い、3層構造とした。そのエピタキシ
ャルウェハを焼結し、さらに266×10-6Pa(2×
10-6Torr)の真空中で500℃の熱処理を行っ
た。
On this epitaxial wafer, ITO (I
ndium Tin Oxide) solution was formed by the coating method. This is for forming the surface electrode 7. The ITO film was applied three times to form a three-layer structure. The epitaxial wafer is sintered and further 266 × 10 −6 Pa (2 ×
Heat treatment was performed at 500 ° C. in a vacuum of 10 −6 Torr).

【0029】ITO膜付きエピタキシャルウェハをフォ
トリソグラフィにより、レジストマスクをマトリクス状
に形成した。レジストマスクが無い部分の大きさは直径
155μmの円形である。
A resist mask was formed in a matrix on the epitaxial wafer with the ITO film by photolithography. The size of the portion without the resist mask is circular with a diameter of 155 μm.

【0030】このレジストマスク付きエピタキシャルウ
ェハを塩酸、硝酸及び純水を用いたエッチング液でエッ
チングし、レジストの無い部分のITO膜をエッチング
し、レジストの無い部分でのITO膜の厚さを10nm
にした。また、ITO膜のエッチング時間を変え、レジ
ストマスクの無い部分のITO膜の厚さを50nm、7
5nm、100nmのものも同様にして製作した。
This epitaxial wafer with a resist mask is etched with an etching solution using hydrochloric acid, nitric acid and pure water to etch the ITO film in the resist-free area, and the thickness of the ITO film in the resist-free area is 10 nm.
I chose Further, the etching time of the ITO film is changed so that the thickness of the ITO film in the part without the resist mask is 50 nm, 7
Those with 5 nm and 100 nm were also manufactured in the same manner.

【0031】ITO膜を所定厚さになるまでエッチング
した後、レジストマスクを除去した。その後エピタキシ
ャルウェハ上面には直径135μmの円形のp型電極を
形成し、エッチングで除去した円形部の中心と一致させ
るようにマトリクス状に蒸着で形成した。表面電極7
は、そのp型電極に金・亜鉛、ニッケル、金をそれぞれ
60nm、10nm、1000nmの順に蒸着して形成
したものである。
After etching the ITO film to a predetermined thickness, the resist mask was removed. Then, a circular p-type electrode having a diameter of 135 μm was formed on the upper surface of the epitaxial wafer, and was formed in a matrix by vapor deposition so as to match the center of the circular portion removed by etching. Surface electrode 7
Is formed by depositing gold / zinc, nickel and gold on the p-type electrode in the order of 60 nm, 10 nm and 1000 nm, respectively.

【0032】さらにエピタキシャルウェハ底面には、全
面にn型の裏面電極8を形成し、n型電極は、金・ゲル
マニウム、ニッケル、金をそれぞれ60nm、10n
m、500nmの順に蒸着し、その後、電極の合金化で
あるアロイを、窒素ガス雰囲気中400℃で5分行っ
た。
Further, an n-type back electrode 8 is formed on the entire bottom surface of the epitaxial wafer. The n-type electrode is made of gold / germanium, nickel and gold at 60 nm and 10 n, respectively.
m and 500 nm were vapor-deposited in this order, and then alloying for alloying the electrodes was performed in a nitrogen gas atmosphere at 400 ° C. for 5 minutes.

【0033】ITO膜及び電極付きエピタキシャルウェ
ハを、ダイシング等で加工して、チップサイズ300μ
m角の発光ダイオードチップを作製し、さらにダイボン
ディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオード
を作製した。
An epitaxial wafer with an ITO film and electrodes is processed by dicing or the like to obtain a chip size of 300 μm.
An m-square light emitting diode chip was produced, and then die bonding and wire bonding were performed to produce a light emitting diode.

【0034】この結果、表面電極7の真下のITO膜の
厚さが10、50、75nmであるものは、電流分散層
5にGaP及びAlGaInPを用いた発光ダイオード
チップのワイヤボンディング不良は、1%以下であっ
た。
As a result, when the thickness of the ITO film directly under the surface electrode 7 is 10, 50, or 75 nm, the wire bonding failure of the light emitting diode chip using GaP and AlGaInP for the current spreading layer 5 is 1%. It was below.

【0035】このように、電流分散層5の材料に依存さ
れずに、ワイヤボンダビリティを良くすることができ
た。しかし、表面電極7の真下のITO膜の厚さが10
0nmのときは、約40%のワイヤボンディング不良が
発生した。表面電極7の真下のITO膜の厚さが10、
50、75nmで製作した発光ダイオードの発光特性を
調べた結果、電流分散層5がGaP層の場合の順方向動
作電圧(20mA通電時)が1.90V、電流分散層5
がAlGaInP層の場合の順方向動作電圧(20mA
通電時)が1.89Vであり、発光出力は双方とも2.
5mWであった。
Thus, the wire bondability could be improved without depending on the material of the current spreading layer 5. However, the thickness of the ITO film directly below the surface electrode 7 is 10
At 0 nm, about 40% of defective wire bonding occurred. The thickness of the ITO film directly below the surface electrode 7 is 10,
As a result of examining the light emitting characteristics of the light emitting diode manufactured at 50 and 75 nm, the forward operating voltage (at 20 mA current application) when the current spreading layer 5 is a GaP layer is 1.90 V, and the current spreading layer 5 is
Is the AlGaInP layer, the forward operating voltage (20 mA
(When energized) is 1.89 V, and both light emission outputs are 2.
It was 5 mW.

【0036】ここで、透明導電膜6の厚さが異なる二つ
の部分(厚い部分及び薄い部分)を形成する必要性につ
いて述べる。
Here, the necessity of forming two parts (thick part and thin part) having different thicknesses of the transparent conductive film 6 will be described.

【0037】透明導電膜6は、厚い方が低抵抗となり電
流分散性が向上する。しかし、電極が形成される部分で
は、透明導電膜が厚いとワイヤボンダビリティが悪い。
つまり、ワイヤボンダビリティを向上させるためには、
透明導電膜を薄くし、電流分散性を向上して発光出力を
向上させるためには透明導電膜を厚くした方が良いとい
える。
The thicker the transparent conductive film 6, the lower the resistance and the better the current dispersion. However, if the transparent conductive film is thick in the portion where the electrode is formed, the wire bondability is poor.
In other words, in order to improve wire bondability,
It can be said that it is better to make the transparent conductive film thinner to increase the current dispersibility and the light emission output.

【0038】そこで、電極部分(ワイヤボンディングす
る部分、すなわち表面電極)の透明導電膜だけ薄くし
て、ワイヤボンダビリティを向上し、電極部分(ワイヤ
ボンディングする部分)以外の透明導電膜は厚くして電
流分散性を向上させて発光出力を向上させている。つま
り、透明導電膜の厚さの異なる二つの部分を形成するこ
とでワイヤボンダビリティと発光出力とを共に向上させ
ることができる。
Therefore, only the transparent conductive film in the electrode portion (wire bonding portion, that is, the surface electrode) is thinned to improve wire bondability, and the transparent conductive film other than the electrode portion (wire bonding portion) is thickened to increase the current. The dispersibility is improved to improve the light emission output. That is, the wire bondability and the light emission output can be improved by forming the two portions having different thicknesses of the transparent conductive film.

【0039】また、透明導電膜が薄くなることにより、
透明導電膜における電流分散効果は弱まらない。電流分
散の必要があるのは、厚い膜である。薄い膜の部分は、
電流分散の必要はあまりない。
Further, since the transparent conductive film becomes thin,
The current dispersion effect in the transparent conductive film does not weaken. It is the thick film that needs current distribution. The thin film part is
There is not much need for current distribution.

【0040】さらに、ワイヤボンダビリティは、電極真
下の層及び電極そのものの硬さによって変わり、柔らか
い方がワイヤボンダビリティが良い。膜の硬さは膜の材
質と厚さによって決まる。膜の材質が同じならば、厚さ
が薄い方が柔らかい(ガラスやセラミックも薄くなれば
曲げることができる。)。このことから、材質が同じ
(透明導電膜)であれば、厚さが薄い方が柔らかい。す
なわち、同じ材料であれば、厚さが薄い方がワイヤボン
ダビリティが向上する。
Further, the wire bondability changes depending on the hardness of the layer directly under the electrode and the hardness of the electrode itself, and the softer the wire bondability, the better. The hardness of the film is determined by the material and thickness of the film. If the material of the film is the same, the thinner the film is, the softer it is (the thinner glass and ceramic can be bent). From this, if the material is the same (transparent conductive film), the thinner the thickness, the softer. That is, if the materials are the same, the thinner the thickness, the better the wire bondability.

【0041】図3は本発明の発光ダイオードの電極直下
ITO膜の膜厚とワイヤボンディング時の不良率を示す
図であり、横軸が電極直下のITO膜厚軸であり、縦軸
がワイヤボンディング不良率軸である。
FIG. 3 is a diagram showing the film thickness of the ITO film directly under the electrode of the light emitting diode of the present invention and the defect rate at the time of wire bonding. The horizontal axis is the ITO film thickness axis directly under the electrode, and the vertical axis is the wire bonding. This is the defect rate axis.

【0042】同図より、ITO膜厚は10nm〜75n
mの範囲内にあるのが好ましいことが分かる。 (比較例)図4は従来の発光ダイオード用エピタキシャ
ルウェハを用いた発光ダイオードの断面図である。
From the figure, the ITO film thickness is 10 nm to 75 n.
It can be seen that it is preferable to be within the range of m. (Comparative Example) FIG. 4 is a sectional view of a light emitting diode using a conventional epitaxial wafer for a light emitting diode.

【0043】図4に示す構造の発光波長630nm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製し
た。エピタキシャル成長法、エピタキシャル構造等は基
本的に実施例と同様とし、ITO膜形成方法、電極形成
方法及び電極形状も基本的に実施例と同様とした。さら
にプロセス加工及びワイヤボンディング工程も実施例と
同様とした。
An epitaxial wafer for a red light emitting diode having an emission wavelength of about 630 nm having the structure shown in FIG. 4 was produced. The epitaxial growth method, the epitaxial structure, etc. were basically the same as those in the examples, and the ITO film forming method, the electrode forming method, and the electrode shape were also basically the same as the examples. Further, the process processing and wire bonding process were the same as in the example.

【0044】ITO膜付きのエピタキシャルウェハの透
明導電膜6aの上面に直径135μmの円形のp型の表
面電極7aを、マトリックス状に蒸着で形成した。表面
電極7aは、金・亜鉛、ニッケル、金をそれぞれ60n
m、10nm、1000nmの順に蒸着した。さらにエ
ピタキシャルウェハの底面には、全面にn型の裏面電極
8を形成した。裏面電極8は、金・ゲルマニウム、ニッ
ケル、金を、それぞれ60nm、10nm、500nm
の順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイを、
窒素ガス雰囲気中で400℃で5分行った。
On the upper surface of the transparent conductive film 6a of the epitaxial wafer with the ITO film, circular p-type surface electrodes 7a having a diameter of 135 μm were formed in a matrix by vapor deposition. The surface electrode 7a is made of gold, zinc, nickel, and gold each of 60n.
m, 10 nm, and 1000 nm were deposited in this order. Further, an n-type back electrode 8 was formed on the entire bottom surface of the epitaxial wafer. The back surface electrode 8 is made of gold, germanium, nickel and gold of 60 nm, 10 nm and 500 nm, respectively.
Then, the alloy that is the alloying of the electrodes is deposited.
It was performed at 400 ° C. for 5 minutes in a nitrogen gas atmosphere.

【0045】ITO膜及び電極付きエピタキシャルウェ
ハを、ダイシング等で加工し、チップサイズ300μm
角の発光ダイオードチップを作製し、さらにダイボンデ
ィング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードを
製作した。
An epitaxial wafer with an ITO film and electrodes is processed by dicing and the like, and the chip size is 300 μm.
A square light emitting diode chip was manufactured, and further die bonding and wire bonding were performed to manufacture a light emitting diode.

【0046】この結果、電流分散層にAlGaInPを
用いた発光ダイオード及び電流分散層にGaPを用いた
発光ダイオードチップとも、ワイヤボンディング不良が
60%以上あった。また、ワイヤボンディングができた
発光ダイオードチップでの発光特性を調べた結果、電流
分散層にAlGaInPを用いた発光ダイオードチップ
及び電流分散層5にGaPを用いた発光ダイオードチッ
プとも、発光出力は2.5mW、順方向動作電圧(20
mA通電時)は1.9Vであった。
As a result, in both the light emitting diode using AlGaInP for the current spreading layer and the light emitting diode chip using GaP for the current spreading layer, the wire bonding failure was 60% or more. In addition, as a result of examining the light emitting characteristics of the light emitting diode chip that can be wire-bonded, the light emitting output of both the light emitting diode chip using AlGaInP for the current spreading layer and the light emitting diode chip using GaP for the current spreading layer 5 is 2. 5mW, forward operating voltage (20
The current was 1.9 V (when energized at mA).

【0047】以上より、電極が形成される部分のITO
膜が厚すぎると、ワイヤボンダビリティが悪くなること
がいえる。
From the above, the ITO in the portion where the electrode is formed
It can be said that if the film is too thick, the wire bondability deteriorates.

【0048】尚、上述した実施例では第一導電型をn型
とし、第二導電型をp型とした場合で説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、第一導電型をp型
とし、第二導電型をn型としてもよい。
In the above embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, the present invention is not limited to this. May be p-type and the second conductivity type may be n-type.

【0049】以上において、本発光ダイオード用エピタ
キシャルウェハを用いて発光ダイオードを作製すること
により、ITO膜をLED用の電流分散層として用いる
ことができる。これにより、LED用のエピタキシャル
層の膜厚は5分の1から数十分の1まで薄くすることが
できるようになった。LEDを構成するエピタキシャル
層の中で電流分散層の厚さが最も厚かったためである。
これにより、エピタキシャルウェハの価格を大幅に低下
させることができる。また、ワイヤボンディング不良が
多発して歩留まりが悪かったが、輝度を維持しながら歩
留まりを向上させることができる。
In the above, by manufacturing a light emitting diode using the present light emitting diode epitaxial wafer, the ITO film can be used as a current distribution layer for an LED. As a result, the film thickness of the LED epitaxial layer can be reduced from ⅕ to tens of minutes. This is because the thickness of the current spreading layer is the largest among the epitaxial layers forming the LED.
As a result, the cost of the epitaxial wafer can be significantly reduced. Further, although the wire bonding failure frequently occurred and the yield was poor, the yield can be improved while maintaining the brightness.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0051】ワイヤボンダビリティが良く、駆動電圧の
低い発光ダイオード及び発光ダイオード用エピタキシャ
ルウェハの提供を実現することができる。
It is possible to provide a light emitting diode having a good wire bondability and a low driving voltage and an epitaxial wafer for a light emitting diode.

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

【図1】本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェ
ハを用いた発光ダイオードの一実施の形態を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a light emitting diode using the light emitting diode epitaxial wafer of the present invention.

【図2】本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウェ
ハを用いた発光ダイオードの他の実施の形態を示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of a light emitting diode using the light emitting diode epitaxial wafer of the present invention.

【図3】本発明の発光ダイオードの電極直下ITO膜の
膜厚とワイヤボンディング時の不良率を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a film thickness of an ITO film directly under an electrode of a light emitting diode of the present invention and a defective rate at the time of wire bonding.

【図4】従来の発光ダイオード用エピタキシャルウェハ
を用いた発光ダイオードの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a light emitting diode using a conventional light emitting diode epitaxial wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 n型(第一導電型)のクラッド層 3 活性層 4 p型(第二導電型)のクラッド層 5 電流分散層 6 透明導電膜 7 表面電極 8 裏面電極 9 発光層 1 substrate 2 n-type (first conductivity type) clad layer 3 Active layer 4 p-type (second conductivity type) clad layer 5 Current distribution layer 6 Transparent conductive film 7 Surface electrode 8 Back electrode 9 Light-emitting layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 憲治 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 Fターム(参考) 5F041 AA24 AA41 CA34 CA82 CA84 CA88    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenji Shibata             Hitachi, 1-1 Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture             Electric Wire Co., Ltd. Hidaka Factory F term (reference) 5F041 AA24 AA41 CA34 CA82 CA84                       CA88

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一導電型の基板の一方の面上に、第一
導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド
層、第二導電型の電流分散層及び金属酸化膜からなる透
明導電膜が順次積層され、該透明導電膜上に部分的に表
面電極が形成され、上記基板の他方の面上に裏面電極が
形成された発光ダイオードにおいて、上記表面電極が形
成される部分の透明導電膜の厚さが他の透明導電膜の厚
さより薄いことを特徴とする発光ダイオード。
1. A first-conductivity-type clad layer, an active layer, a second-conductivity-type clad layer, a second-conductivity-type current spreading layer, and a metal oxide film on one surface of a first-conductivity-type substrate. In the light emitting diode in which the transparent conductive film is sequentially laminated, the front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film, and the back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the surface electrode is formed. 2. The light emitting diode, wherein the thickness of the transparent conductive film is thinner than the thickness of other transparent conductive films.
【請求項2】 第一導電型の基板の一方の面上に、第一
導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層
及び金属酸化膜からなる透明導電膜が順次積層され、該
透明導電膜上に部分的に表面電極が形成され、上記基板
の他方の面上に裏面電極が形成された発光ダイオードに
おいて、上記表面電極が形成される部分の透明導電膜の
厚さが他の透明導電膜の厚さより薄いことを特徴とする
発光ダイオード。
2. A transparent conductive film comprising a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer and a metal oxide film is sequentially laminated on one surface of a first conductivity type substrate, In a light emitting diode in which a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the thickness of the transparent conductive film at the portion where the front surface electrode is formed is different. A light-emitting diode characterized by being thinner than the transparent conductive film.
【請求項3】 上記透明導電膜の厚さが80nm〜10
00nmであり、上記表面電極が形成される部分の透明
導電膜の厚さが10nm〜75nmである請求項1又は
2に記載の発光ダイオード。
3. The transparent conductive film has a thickness of 80 nm to 10
The light emitting diode according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is 10 nm to 75 nm.
【請求項4】 上記基板がGaAsであり、上記両クラ
ッド層及び上記活性層からなる発光部がAlGaInP
及びGaInPである請求項1から3のいずれかに記載
の発光ダイオード。
4. The substrate is GaAs, and the light emitting portion composed of the both clad layers and the active layer is AlGaInP.
And the light emitting diode according to claim 1, which is GaInP.
【請求項5】 上記表面電極が略円形、略楕円形、略多
角形若しくはこれらの形状に突起を設けた形状を有し、
上記裏面電極が全面若しくは略円形、略楕円形、略多角
形である請求項1から4のいずれかに記載の発光ダイオ
ード。
5. The surface electrode has a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a substantially polygonal shape, or a shape in which protrusions are provided in these shapes,
The light emitting diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the back electrode is the entire surface, or is substantially circular, substantially elliptical, or substantially polygonal.
【請求項6】 第一導電型の基板の一方の面上に、第一
導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド
層、第二導電型の電流分散層及び金属酸化膜からなる透
明導電膜が順次積層されており、該透明導電膜上に部分
的に表面電極が形成され、上記基板の他方の面上に裏面
電極が形成される発光ダイオード用エピタキシャルにお
いて、上記表面電極が形成される部分の透明導電膜の厚
さが他の透明導電膜の厚さより薄い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。
6. A clad layer of a first conductivity type, an active layer, a clad layer of a second conductivity type, a current diffusion layer of a second conductivity type and a metal oxide film on one surface of a substrate of the first conductivity type. In a light emitting diode epitaxial in which transparent conductive films are sequentially laminated, a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film, and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the front surface electrode is An epitaxial wafer for a light-emitting diode, characterized in that the thickness of the transparent conductive film in the formed portion is smaller than the thickness of other transparent conductive films.
【請求項7】 第一導電型の基板の一方の面上に、第一
導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層
及び金属酸化膜からなる透明導電膜が順次積層され、該
透明導電膜上に部分的に表面電極が形成されており、上
記基板の他方の面上に裏面電極が形成される発光ダイオ
ード用エピタキシャルウェハにおいて、上記表面電極が
形成される部分の透明導電膜の厚さが他の透明導電膜の
厚さより薄い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。
7. A transparent conductive film comprising a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type clad layer and a metal oxide film is sequentially laminated on one surface of a first conductivity type substrate, In a light emitting diode epitaxial wafer in which a front surface electrode is partially formed on the transparent conductive film and a back surface electrode is formed on the other surface of the substrate, the transparent conductive film in the portion where the front surface electrode is formed. An epitaxial wafer for a light-emitting diode, characterized in that its thickness is smaller than the thickness of other transparent conductive films.
【請求項8】 上記透明導電膜の厚さが80nm〜10
00nmであり、上記表面電極が形成される部分の透明
導電膜の厚さが10nm〜75nmである請求項6又は
7に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウェハ。
8. The transparent conductive film has a thickness of 80 nm to 10 nm.
The epitaxial wafer for a light emitting diode according to claim 6 or 7, wherein the thickness of the transparent conductive film in the portion where the surface electrode is formed is 10 nm to 75 nm.
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JP2013084906A (en) * 2011-09-27 2013-05-09 Nichia Chem Ind Ltd Semiconductor element

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