JP2003110138A

JP2003110138A - 窒化物半導体発光ダイオード

Info

Publication number: JP2003110138A
Application number: JP2001300915A
Authority: JP
Inventors: Toshio Komaki; 稔生小牧; Takeshi Kususe; 健楠瀬; Takashi Ichihara; 隆志市原
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4089194B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部量子効率が最もよくなるように、透光性
ｐ電極のシート抵抗と光の透過率との調和を図った窒化
ガリウム系化合物半導体発光ダイオードを形成する。【解決手段】コンタクト層を有するｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層と、コンタクト層を有するｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層のコンタクト層のほぼ全面に形成された金属薄膜
より成る透光性ｐ電極とを備えた窒化ガリウム系化合物
半導体発光ダイオードであって、その透光性ｐ電極が、
金および白金族元素のいずれか１種を含む金属電極から
なり、さらに透光性ｐ電極のシート抵抗Ｒ_ｐ（Ω／□）
とｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のコンタクト層の
シート抵抗Ｒ_ｎ（Ω／□）との関係がＲ_ｐ≧Ｒ_ｎとなる
ように薄膜化され、アニールされていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体発光
ダイオードに関し、特に発光表面上に金属薄膜よりなる
透光性電極を設けた窒化物半導体発光ダイオードに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は、青色又は緑色を呈する
発光ダイオード（light emission diode：ＬＥＤ）の材
料として、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号
灯、イメージスキャナ光源等の各種光源として実用化さ
れている。また、窒化ガリウム系化合物を用いた青色の
ＬＥＤ黄色の蛍光を発する蛍光体を組合わせると、白色
のＬＥＤを得ることができる。白色ＬＥＤは、長寿命、
低消費電力といったＬＥＤの特性を生かして、既存の白
色蛍光灯の代替光源として期待され、外部量子効率の高
効率化が要求されている。

【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオー
ドでは、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のシート抵
抗が大きいため、発光部分が不透明なｐ電極近傍で強く
なるという問題がある。これを解決するために、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層の表面に金属薄膜から成る
透光性ｐ電極を形成し、発光の均一化を図っていた。こ
の透光性ｐ電極の全面を介して電流が流れ、発光した光
は透光性ｐ電極を透過して外に取り出されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、透光性ｐ
電極は、シート抵抗を極力低くし、光の透過率を極力高
くすることが望まれる。しかしながら、シート抵抗を低
くするため厚膜にすると光の透過率は低くなり、光の透
過率を上げようとするとシート抵抗が高くなるため、同
時に実現するのは難しい。そこで、本発明は外部量子効
率が最もよくなるように、透光性ｐ電極のシート抵抗と
光の透過率との調和を図った窒化ガリウム系化合物半導
体発光ダイオードを形成することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体発光ダイオードは、透光性ｐ電極の最適化
を図るにあたり、透光性ｐ電極とｎ型コンタクト層との
間における、シート抵抗の関係に着目した。ｎ型不純物
濃度１０^１７〜１０^２０／ｃｍ^３のコンタクト層を有す
るｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層上に形成され、ｐ型不純物濃度１
０^１７〜１０^２０／ｃｍ^３のコンタクト層を有するｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層と
で挟まれた量子井戸構造から成る活性層と、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層のコンタクト層上に形成したｎ
電極と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のコンタク
ト層のほぼ全面に形成された金属薄膜より成る透光性ｐ
電極と、透光性ｐ電極上に形成されているワイヤボンデ
ィング用台座電極とを備えた窒化ガリウム系化合物半導
体発光ダイオードであって、その透光性ｐ電極が、金お
よび白金族元素のいずれか１種を含む金属電極からな
り、さらに透光性ｐ電極のシート抵抗Ｒ_ｐ（Ω／□）と
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のコンタクト層のシ
ート抵抗Ｒ_ｎ（Ω／□）との関係がＲ_ｐ≧Ｒ_ｎとなるよ
うに薄膜化され、アニールされていることを特徴とす
る。

【０００６】外部量子効率及び発光分布はｎ側コンタク
ト層のシート抵抗と透光性ｐ電極とのバランスにより変
化し、特にその関係がＲ_ｐ≧Ｒ_ｎとなるように形成され
ていると外部量子効率が比較的よい素子となることを見
出した。

【０００７】さらに、透光性ｐ電極のシート抵抗Ｒ_ｐは
１０Ω／□以上となるように形成されていると、Ｒ_ｐ≧
Ｒ_ｎとなるシート抵抗Ｒ_ｎを有するｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層が比較的容易に作成できるので好まし
い。また、透光性ｐ電極の膜厚が２００Å以下である
と、３００Å以上の時に比べて光の透過性が急によくな
り外部量子効率が飛躍的に向上するので好ましい。

【０００８】また、透光性ｐ電極が、金および白金族元
素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元
素とから成る多層膜または合金で形成されているときに
は、透光性ｐ電極のシート抵抗の調節は、金および白金
族元素の含有量によって調節すると好ましい。金および
白金族元素は、青色〜緑色の短波長領域の吸収係数が高
いため、その含有量が少ないほど光の透過率がよくなる
ためである。シート抵抗の調節も、金又は白金族元素の
含有量の調節によって成すと好ましい。

【０００９】上記のように、本発明の特徴は、上記透光
性ｐ電極とｎ側コンタクト層のシート抵抗とのバランス
をとることにあり、その結果、外部量子効率が良好にな
る作用効果を発揮することができる。実際の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光ダイオードでは、透光性ｐ電極上
に所定の台座電極が形成される。

【００１０】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
ダイオードでは、ｎ型電極が発光ダイオードの辺部に沿
って帯状に形成される場合、台座電極は、ｎ型電極と平
行に形成されるとよい。台座電極とｎ電極とを平行に形
成することで、台座電極とｎ電極とを向かい合う２辺と
する四角形の辺上および内部において、電流密度が均一
となりやすい。

【００１１】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
ダイオードでは、ｎ型電極が発光ダイオードの１辺部近
傍に例えば略矩形や円形といった帯状以外の形状とする
場合には、ｎ型電極が設けられているダイオードの辺部
と対向した辺部の近傍に、台座電極が設けられるとよ
い。台座電極の形状は特に限定されず、帯状、略矩形、
円形などで形成される。ｎ型電極は帯状に形成するより
面積が小さくできるので、ｎ型層を露出させるために行
う発光面の切り欠き面積を小さくすることが可能とな
る。ここで、台座電極を円形や略矩形などに形成する
と、帯状に形成した台座電極と比べて、強発光する台座
周辺部が減少する。そこで、台座電極から延長導電部を
設け、強発光領域を増加させるとよい。このときには、
ｎ電極と台座電極との距離がなるべく均一となるように
延長導電部が形成されることが好ましい。

【００１２】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
ダイオードでは、ｎ型電極が発光ダイオードの隅部に形
成される場合、台座電極はｎ電極に対向する発光ダイオ
ードの隅部に形成されている形態も好ましい。さらに、
台座電極が２つ以上の延長導電部を設けた形状に成形さ
れているとよい。隅部にある台座電極から、扇状に電流
を広げることができれば発光領域が広くなる。そのた
め、隅部の台座電極を中心として広がった、少なくとも
２つ以上の延長導電部が形成されていると好ましい。

【００１３】また、台座電極とｎ電極との距離をできる
だけ等しく形成しようとすると、延長導電部は辺部と平
行に形成されているのは望ましくない。特に前記延長導
電部がｎ電極を中心とした円弧線状に形成されていると
より好ましい。また。このとき余剰な面積を有する延長
導電部を形成すると遮光効果が増大して好ましくないの
で、台座電極は必要最小限の面積に押さえるとよい。

【００１４】延長導電部は、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層の辺縁から離して形成されていると、より好ま
しい。延長導電部をｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層
の辺縁ぎりぎりに形成すると、強発光領域となりうる範
囲の一部がｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層から外れ
てしまい、外部量子効率を減少させることになる。

【００１５】延長導電部と発光ダイオードの辺部とを離
すとき、その距離は、外部量子効率を損なわないことを
考えて、強発光領域のうちのでもかなり強く発光する部
分が辺部にかからないようにするのが好ましい。少なく
とも、最大発光強度に対して９０％以上の強度を有する
領域はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の範囲に入る
ように、延長導電部とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
の辺縁とが離して形成されているのが好ましい。しか
し、延長導電部と辺部との距離が離れすぎると、その間
に外部量子効率にさほど寄与しない無発光又は微弱発光
領域が含まれるため、かえって外部量子効率を下げる結
果となる。よって、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の
辺縁の発光強度が、最大発光強度に対して１００％以下
８０％以上となる程度に延長導電部をｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体の辺縁から離して配置すると、さらに好
ましい。

【００１６】または、延長導電部とｐ型窒化ガリウム系
化合物半導体の辺縁との距離が、少なくとも２０μｍ以
上となるように形成されていてもよく、さらに好ましく
は２０μｍ以上５０μｍ以下に形成されるとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、本発明
における窒化ガリウム系化合物半導体の発光ダイオード
の断面図である。窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイ
オード１は、サファイヤ基板１０の上に、ＧａＮ又はＡ
ｌ_ｘＧａ_1-ｘＮ（０≦ｘ＜１）からなる低温成長バッフ
ァ層（図示せず）を介して、ｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体からなるｎ型コンタクト層１１、ｎ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層１２が形成されている。その上に、
量子井戸構造を有する活性層１３、ｐ型窒化ガリウム系
化合物半導体層１４が形成されている。

【００１８】不純物濃度１０^１７〜１０^２０／ｃｍ^３で
形成されるｎ型コンタクト層１１のシート抵抗と、透光
性ｐ電極１５のシート抵抗とは、Ｒ_ｐ≧Ｒ_ｎの関係に形
成される。ｎ型コンタクト層１１は、例えば膜厚４〜６
μｍに形成されると好ましく、そのシート抵抗は１５〜
１０Ω／□と見積もられることから、このときのＲ_ｐは
１０Ω／□以上の薄膜に形成されるとよい。また、透光
性ｐ電極１５は、膜厚が２００μｍ以下の薄膜で形成さ
れていてもよい。

【００１９】また、透光性ｐ電極が、金および白金族元
素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元
素とから成る多層膜または合金で形成されている場合、
透光性ｐ電極１５のシート抵抗の調節は、含有されてい
る金又は白金族元素の含有量によって成されるとよい。
金又は白金族元素は、本発明の窒化ガリウム系化合物半
導体発光ダイオード１の波長領域における吸収係数が高
いので、透光性p電極に含まれる金又は白金族元素の量
は少ないほど光透過性がよくなる。従来の発光ダイオー
ドにおけるシート抵抗の関係がＲ_ｐ＜Ｒ_ｎであったが、
本発明ではＲ_ｐ≧Ｒ_ｎであるので、透光性ｐ電極１５の
シート抵抗は高く形成されることになる。つまり、透光
性ｐ電極は従来のものと比べて薄膜に形成されることに
なるが、このとき金又は白金族元素の含有量を減らすこ
とで薄膜化すると好ましい。

【００２０】本発明の発光ダイオードでは、ｎ型コンタ
クト層１１のシート抵抗Ｒ_ｎΩ／□と、透光性ｐ電極１
５のシート抵抗Ｒ_ｐΩ／□とが、Ｒ_ｐ≧Ｒ_ｎの関係を有
するように形成される。発光ダイオードとして形成した
後にＲ_ｎを測定するのは難しく、Ｒ_ｐとＲ_ｎとの関係を
知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の
状態からどのようなＲ_ｐとＲ_ｎとの関係となっているか
を知ることができる。

【００２１】図２は本発明の一実施形態の上面図であ
る。ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１４の基板の１
辺に沿った一部分を切除して、ｎ型コンタクト層１１を
露出させ、露出したｎ型コンタクト層１１の上にｎ電極
１７を帯状に形成する。切除されずに残ったｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層１４の上面部のほぼ全面に、金
属薄膜から成る透光性ｐ電極１５が形成され、さらに透
光性ｐ電極１５の上にはｎ電極と平行に台座電極１６が
形成されている。

【００２２】［実施の形態２］他の実施の形態として
は、Ｒ_ｐ≧Ｒ_ｎの関係を満たす発光ダイオードであっ
て、かつ図３（ａ）に示すように台座電極１６とｎ電極
１７が素子の辺々に配置されてもよい。ｎ電極１７は帯
状以外の形状、たとえば円形や略矩形などに形成され
る。台座電極１６は帯状、円形、略矩形など、どのよう
な形状でもよい。ｎ型電極１７は、帯状に形成するより
面積が小さくできるので、ｎ型層を露出させるために行
う発光面の切り欠き面積を小さくすることが可能で、発
光可能領域の余剰な削減を押さえる効果がある。また、
台座電極１６を円形や略矩形などに形成すると、帯状に
形成した場合に比べて、不透明な台座電極による遮光領
域が減るという長所はあるが、台座外周が減少するため
強発光領域が減少するという短所も有する。そこで、台
座電極１６から線状延長導電部を設け、外周を長くして
強発光領域を増加させると好ましい。

【００２３】透光性ｐ電極１５とｎ型コンタクト層１１
とがＲ_ｐ≧Ｒ_ｎの関係であるとき、延長伝導部１０６を
有する台座電極１６とすると、さらなる外部量子効率の
向上が見込まれる。図３（ｂ）〜（ｅ）に示した台座電
極１６は好ましい形態の一部あるが、この形状に限ら
ず、台座電極１６の外周が長く、台座電極１６による遮
光領域が狭く、ｎ電極１７との距離が等しくなるように
形成されていれば、好ましい形態となりうる。Ｒ_ｐ≧Ｒ
_ｎの関係を満たす発光ダイオードであった場合に限り、
上記３つのの条件を満たす発光ダイオードは、強発光
で、かつ均一発光しやすい発光ダイオードとなる。この
３つの条件を完全に満たすことは難しいので、ずべて完
全に満たしていなくてもよく、バランス良く条件を満た
しているのが好ましい。遮光領域を減らすためには、延
長伝導部１０６は線状であると好ましいが、台座電極１
６の外周を長くするためには、メッシュ状も好ましい。
また形状は図３のような直線状以外に、曲線状、格子
状、枝状でもよい。

【００２４】延長導電部１０６は、いろいろな位置に形
成することができるが、外部量子効率を下げないために
は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１４の辺縁から
離して形成されているとよい。延長導電部の周囲には、
その延長導電部を中心として強発光領域が現れ、延長導
電部から離れるほど発光強度が低くなる発光分布を示
す。延長導電部１０６をｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層１４の辺縁ぎりぎりに形成すると、発光可能な範囲
がｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１４からはみ出し
て、発光領域の減少につながりるので好ましくない。そ
こで、延長導電部１０６とｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１４の辺縁とを離して形成し、発光する領域が素
子からはみ出さないようにするのがよい。

【００２５】延長導電部とｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層の辺縁との離間距離は、外部量子効率を悪くしな
いことを考慮して決定するとよい。延長導電部１０６近
接範囲で確認される最大発光強度を１００％とすると、
少なくとも発光強度９０％以上の領域はｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層１４からはみ出さないように、延長
導電部と発光ダイオード辺部とを離して形成されている
と好ましい。しかし、あまり距離を離しすぎると、延長
導電部と辺縁との間に無発光又は微弱発光領域が現れ、
その領域は延長導電部１０６から見てｎ電極１７とは逆
側に位置するため、それ以上電流が流れ込むことはな
く、発光ロス領域となる。よって、延長導電部とｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体の辺縁との離間距離は、最大
発光強度１００％に対して１００％以下９０％以上の発
光強度の領域の範囲において、ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体層１４の辺縁に到達するような距離とすると、
より好ましい。

【００２６】ここで形成する窒化ガリウム系化合物半導
体発光ダイオードにおいては、延長導電部１０６とｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層１４の辺縁との距離は、
少なくとも２０μｍ以上となるように形成されていると
よく、さらに好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下とな
るように形成されることである。

【００２７】［実施の形態３］さらなる実施の形態で
は、図４（ａ）に示すように台座電極１６とｎ電極１７
を素子の向かい合う隅部に配置してもよい。台座電極１
６は延長伝導部１０６をすると好ましい。図４（ｂ）〜
（ｅ）に示す台座電極１６は、好ましい形態の１部であ
り、その他の形状でもよい。Ｒ_ｐ≧Ｒ_ｎの関係を満たし
ているときには、台座電極１６の外周を長く、台座電極
１６による遮光領域を狭く、ｎ電極１７との距離を等し
くした発光ダイオードは、強発光で、かつ均一発光しや
すい発光ダイオードとなる。しかし、台座電極の外周が
長く、遮光面積が小さく、ｎ電極と等距離という条件を
完全に満たす台座電極を形成するのは難しいので、必ず
しも完璧に条件に合致しなくてもよく、できるだけこれ
ら３つの条件をバランス良く満たしていることが好まし
い。延長導電部１０６の形状は線状、メッシュ状、曲線
状、格子状、枝状でもよい。

【００２８】実施の形態２と同様に、実施の形態３にお
いても、延長導電部１０６はいろいろな位置に形成する
ことができる。しかし、外部量子効率を下げないため
に、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１４の辺縁と延
長導電部１０６とは離して形成し、発光の強い領域は辺
縁からはみ出ないようにすると好ましい。

【００２９】ここで延長導電部は、少なくとも最大発光
強度を１００として９０％以上の発光強度を有する領域
が辺縁からはみ出ないように、延長導電部と発光ダイオ
ード辺部とが離れて形成されているのが好ましい。さら
に好ましくは、１００％以下８０％以上の発光強度を有
する領域で辺縁と重なる程度の距離を離して形成されて
いることである。このようにすると、強発光領域を損な
わず、発光しない領域が少なくできるので好ましい。ま
たは、延長導電部１０６とｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１４の辺縁とが、少なくとも２０μｍ以上離間し
て形成されていてもよく、さらに好ましくは離間距離が
２０μｍ以上５０μｍ以下であるように形成されること
である。

【００３０】

【実施例】［実施例１］２インチφ、（０００１）Ｃ面
を主面とするサファイア基板１０の上に５００℃にて、
ＧａＮよりなるバッファ層（図示せず）を２００オング
ストロームの膜厚で成長させた後、温度を１０５０℃に
してアンドープＧａＮ層を５μｍ膜厚で成長させる。
尚、この成長させる膜厚は、５μｍに限定されるもので
はなく、バッファ層よりも厚い膜厚で成長させて、１０
μｍ以下の膜厚に調整することが望ましい。次にこのア
ンドープＧａＮ層の成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し、このＧａＮ層の表面に、ストライプ状のフォト
マスクを形成し、ＣＶＤ装置によりストライプ幅１５μ
ｍ、ストライプ間隔（窓部）５μｍのＳｉＯ₂よりなる
マスク１２を０．１μｍの膜厚で形成する。マスクを形
成後、ウェーハを再度反応容器内にセットし、１０５０
℃で、アンドープＧａＮ１４を１０μｍの膜厚に成長さ
せる。アンドープＧａＮ層１１の結晶欠陥は１０¹⁰／cm
²以上であったが、ＧａＮ層の結晶欠陥は１０⁶／cm²以
下であった。

【００３１】（ｎ型コンタクト層１１、ｎ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層１２）次に、ｎ型コンタクト層１
１、およびｎ側窒化ガリウム系化合物半導体層１２を形
成する。まず、１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、
Ｓｉを４．５×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮよりなる
ｎ側コンタクト層１１を２．２５μｍの膜厚で成長させ
る。次にシランガスのみを止め、１０５０℃で、ＴＭ
Ｇ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層を７５
オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にて
シランガスを追加しＳｉを４．５×１０¹⁸／cm³ドープ
したＧａＮ層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。このようにして、７５オングストロームのアンドー
プＧａＮ層からなるＡ層と、ＳｉドープＧａＮ層を有す
る２５オングストロームのＢ層とからなるペアを成長さ
せる。そしてペアを２５層積層して２５００オングスト
ローム厚として、超格子構造の多層膜よりなるｎ側窒化
ガリウム系化合物半導体層を成長させる。

【００３２】（活性層１３）次に、アンドープＧａＮよ
りなる障壁層を２５０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用いアンドープＩｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなる井
戸層を３０オングストロームの膜厚で成長させる。そし
て障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層
を７層、井戸層を６層、交互に積層して、総膜厚１９３
０オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層
１３を成長させる。

【００３３】（ｐ型層１４）次に、ｐ側多層膜クラッド
層及びｐ側コンタクト層から成るｐ型層１４を形成す
る。まず、温度１０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニ
ア、Ｃｐ₂Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）
を用い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2
Ｇａ_0.8Ｎよりなる第３の窒化物半導体層を４０オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いて温度を８００℃に
して、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ₂Ｍｇを用い
Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ
よりなる第４の窒化物半導体層を２５オングストローム
の膜厚で成長させる。そしてこれらの操作を繰り返し、
第３＋第４の順で交互に５層ずつ積層し、最後に第３の
窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長さ
せた超格子構造の多層膜よりなるｐ側多層膜クラッド層
を３６５オングストロームの膜厚で成長させる。続いて
１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ₂Ｍｇを用
い、Ｍｇを１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮより
なるｐ側コンタクト層を７００オングストロームの膜厚
で成長させる。

【００３４】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。

【００３５】次に、ウェーハを反応容器から取り出し、
表面に所定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）装置でｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層側からエッチングを行い、図４に示すように素子の
隅部において、ｎ側コンタクト層１１の表面を露出させ
る。

【００３６】（透光性ｐ電極１５、台座電極１６、ｎ電
極１７）エッチング後、ｐ型層１４のほぼ全面を覆うよ
うに、膜厚１１０オングストロームの透光性ｐ電極１５
（Ｎｉ／Ａｕ＝６０／７０）と、そのｐ電極２６の上に
膜厚０．５μｍのＡｕよりなる台座電極１６を形成す
る。台座電極１６は、図５に示すように、隅部にワイヤ
ボンディング用の略矩形領域と、円弧線状の延長導電部
１０６とを有する台座電極１６を形成する。最近接とな
る延長導電部の先端と発光ダイオードの辺部との距離は
２０μｍである。一方、エッチングにより露出させたｎ
側コンタクト層１１の表面にはＷとＡｌを含む略矩形の
ｎ電極１７を形成して発光ダイオード素子とした。

【００３７】このように形成したＬＥＤを発光させたと
きの、発光強度の分布を図６に示す。図６のヒストグラ
ムでは、横軸は測定レンジの最大発光強度を１.０とし
たときの相対発光強度であり、縦軸はその相対発光強度
となっているＬＥＤの表面積に比例する値となってい
る。よって、ピークの位置が右にシフトしてピークの高
さが高いほど外部量子効率が良く、ピーク幅が狭いほど
発光強度が均一であることを示す。図６は比較例の図７
と比べてピーク位置が右にシフトしてピークの高さが高
くなっていることから、外部量子効率の上昇しているこ
とがわかる。

【００３８】［比較例］透光性ｐ電極１５の膜厚は２６
０オングストローム（Ｎｉ／Ａｕ＝６０／２００）に形
成し、台座電極１６は延長伝導部１０６を有しない形状
とする以外は、実施例１と同様にした。実施例と同じ条
件で発光させたところ、図７に示す発光強度分布を示し
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明では、透光性ｐ電極１５のシート
抵抗Ｒ_ｐとｎ型コンタクト層１１のシート抵抗Ｒ_ｎとの
関係がＲ_ｐ≧Ｒ_ｎとなるようにしたことにより、外部量
子効率が向上した。さらに、このようなシート抵抗の関
係が成立していると、台座電極の外周を長くすることに
より強発光領域を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における発光ダイオードの概略断面図
である。

【図２】本発明の実施形態の一例の概略図である。

【図３】本発明の実施形態の一例の概略図である。

【図４】本発明の実施形態の一例の概略図である。

【図５】本発明の実施例の概略図である。

【図６】本発明の実施例の発光強度分布のヒストグラ
ムである。

【図７】比較例の発光強度分布のヒストグラムであ
る。

【符号の説明】

１０・・・基板１１・・・ｎ型コンタクト層１２・・・ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１３・・・活性層１４・・・ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体１５・・・透光性ｐ電極１６・・・台座電極１０６・・・台座電極の延長導電部１７・・・ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市原隆志徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化学工業株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA05 CA40 CA46 CA74 CA84 CA88 CA92 CA93 CA98 FF01 FF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ型不純物濃度１０^１７〜１０^２０／ｃ
ｍ^３のコンタクト層を有するｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層と、前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層上
に形成され、ｐ型不純物濃度１０^１７〜１０^２０／ｃｍ
^３のコンタクト層を有するｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層と、前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と前
記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とで挟まれた量子
井戸構造から成る活性層と、前記ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層のコンタクト層上に形成したｎ電極と、前
記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のコンタクト層の
ほぼ全面に形成された金属薄膜より成る透光性ｐ電極
と、前記透光性ｐ電極上に形成されているワイヤボンデ
ィング用台座電極とを備えた窒化ガリウム系化合物半導
体発光ダイオードであって、前記透光性ｐ電極が、金および白金族元素の群から選択
された１種を含む金属電極からなり、前記透光性ｐ電極
のシート抵抗Ｒ_ｐ（Ω／□）と前記ｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層のコンタクト層のシート抵抗Ｒ_ｎ（Ω／
□）との関係がＲ_ｐ≧Ｒ_ｎとなるように薄膜化され、ア
ニールされていることを特徴とする窒化ガリウム系化合
物半導体発光ダイオード。
【請求項２】前記透光性ｐ電極のシート抵抗Ｒ_ｐが１
０Ω／□以上となるように形成されていることを特徴と
する請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダ
イオード。
【請求項３】前記透光性ｐ電極の膜厚が２００Å以下
に形成されていることを特徴とする請求項１または２記
載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項４】前記透光性ｐ電極が金および白金族元素
の群から選択された１種を含む多層膜または合金から成
り、前記透光性ｐ電極のシート抵抗が前記金および白金
族元素の群から選択された１種の含有量によって調節さ
れることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項５】前記ｎ型電極が前記発光ダイオードの辺
部に沿って形成されており、前記台座電極は、前記ｎ型
電極に平行で、かつ前記透光性ｐ電極上に２本以上の線
状の延長導電部を設けられていることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか１記載の窒化ガリウム系化合物
半導体発光ダイオード。
【請求項６】前記ｎ型電極が前記発光ダイオードの辺
部に形成されており、前記台座電極は、前記ｎ型電極に
対向する辺部に配置され、かつ前記透光性ｐ電極上に２
本以上の線状の延長導電部を設けられていることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項７】前記ｎ型電極が前記発光ダイオードの隅
部に形成されており、前記台座電極は、前記ｎ電極に対
向する発光ダイオードの隅部に形成され、かつ前記透光
性ｐ電極上に２以上の延長導電部を設けられていること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項８】前記延長導電部は、発光ダイオードの辺
部と平行ではないことを特徴とする請求項７記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項９】前記延長導電部が円弧線状に形成されて
いることを特徴とする請求項８記載の窒化ガリウム系化
合物半導体発光ダイオード。
【請求項１０】前記延長導電部が前記ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層の辺縁から離して形成されているこ
とを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載
の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
【請求項１１】前記延長導電部が前記発光ダイオード
素子の辺部から少なくとも２０μｍ以上離れて形成され
ていることを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか
１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオー
ド。
【請求項１２】前記延長導電部が前記発光ダイオード
素子の辺部から２０μｍ以上５０μｍ以下だけ離間して
形成されていることを特徴とする請求項１３記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。