JP2003249683A - Ｉｉｉ族窒化物発光ダイオード - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物発光ダイオードInfo
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- JP2003249683A JP2003249683A JP2002086244A JP2002086244A JP2003249683A JP 2003249683 A JP2003249683 A JP 2003249683A JP 2002086244 A JP2002086244 A JP 2002086244A JP 2002086244 A JP2002086244 A JP 2002086244A JP 2003249683 A JP2003249683 A JP 2003249683A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】異なる電気的特性を有する金属電極の蒸着工程
を低減する。 【解決手段】III族窒化物発光ダイオード（ＬＥＤ）
で、活性層６２と基板１０との間に縮退接合部７２が追
加され、その際、縮退接合部７２はｎ+型層と、ｎ+型層
上に形成されたｐ+型層５８とから構成される。縮退接
合部７２によって、III族窒化物発光ダイオードは、ｎ
型頂部構造６４、６６およびｐ型底部構造５４を備えて
形成され、III族窒化物発光ダイオードに形成される伝
導性電極６８、７０は両方ともｎ型である。
を低減する。 【解決手段】III族窒化物発光ダイオード（ＬＥＤ）
で、活性層６２と基板１０との間に縮退接合部７２が追
加され、その際、縮退接合部７２はｎ+型層と、ｎ+型層
上に形成されたｐ+型層５８とから構成される。縮退接
合部７２によって、III族窒化物発光ダイオードは、ｎ
型頂部構造６４、６６およびｐ型底部構造５４を備えて
形成され、III族窒化物発光ダイオードに形成される伝
導性電極６８、７０は両方ともｎ型である。
Description
【０００１】（発明の分野）本発明は、III族窒化物発
光ダイオードに関し、詳細には、ｎ型頂部構造およびｐ
型底部構造を有するIII族窒化物ＬＥＤに関する。
光ダイオードに関し、詳細には、ｎ型頂部構造およびｐ
型底部構造を有するIII族窒化物ＬＥＤに関する。
【０００２】（発明の背景）今日、ＬＥＤは、電子掲示
板、表示灯および自動車の尾灯などのように、日常生活
において広範に使用されている。図１は、従来のIII族
窒化物ＬＥＤの構造を示す断面図である。図１を参照す
れば、ｐ型頂部構造およびｎ型底部構造を有する従来の
III族窒化物ＬＥＤは、すなわち活性層１８をセパレー
ションとして使用することによって、III族窒化物ＬＥ
Ｄの頂部がｐ型構造であり、III族窒化物ＬＥＤの底部
がｎ型構造である。そのIII族窒化物ＬＥＤの製造方法
は次のように説明される。エピタキシャル構造がサファ
イア製の基板１０上に形成される。この際、底部から頂
部に順次形成されるエピタキシャル構造は以下のものよ
りなる。低温で育成されるバッファ層１２、例えばＧａ
Ｎより構成されるｎ型オーミック接触層１４、例えば広
いバンドギャップを有するＡｌxＧａ1-xＮより構成され
るｎ型閉込め層１６、例えば狭いバンドギャップを有す
るＩｎxＧａ1-xＮの単層構造、またはｎサイクル（ｎ≧
１）を有するＩｎxＧａ1-xＮ／ＧａＮの多重量子井戸よ
り構成される活性層１８、例えば広いバンドギャップを
有するＡｌxＧａ1-xＮより構成されるｐ型閉込め層２
０、ならびに例えばＧａＮより構成されるｐ型オーミッ
ク接触層２２である。次に、伝導性電極２４および伝導
性電極２６がエピタキシャル構造にデポジットされ、そ
れによりIII族窒化物ＬＥＤが完全に形成される。上記
の伝導性電極２４は、ｐ型半導体との良好なオーミック
接触を形成するＮｉ／Ａｕ合金といった金属より構成さ
れ、伝導性電極２６はｎ型半導体との良好なオーミック
接触を形成するＴｉ／Ａｌ合金といった金属より構成さ
れる。
板、表示灯および自動車の尾灯などのように、日常生活
において広範に使用されている。図１は、従来のIII族
窒化物ＬＥＤの構造を示す断面図である。図１を参照す
れば、ｐ型頂部構造およびｎ型底部構造を有する従来の
III族窒化物ＬＥＤは、すなわち活性層１８をセパレー
ションとして使用することによって、III族窒化物ＬＥ
Ｄの頂部がｐ型構造であり、III族窒化物ＬＥＤの底部
がｎ型構造である。そのIII族窒化物ＬＥＤの製造方法
は次のように説明される。エピタキシャル構造がサファ
イア製の基板１０上に形成される。この際、底部から頂
部に順次形成されるエピタキシャル構造は以下のものよ
りなる。低温で育成されるバッファ層１２、例えばＧａ
Ｎより構成されるｎ型オーミック接触層１４、例えば広
いバンドギャップを有するＡｌxＧａ1-xＮより構成され
るｎ型閉込め層１６、例えば狭いバンドギャップを有す
るＩｎxＧａ1-xＮの単層構造、またはｎサイクル（ｎ≧
１）を有するＩｎxＧａ1-xＮ／ＧａＮの多重量子井戸よ
り構成される活性層１８、例えば広いバンドギャップを
有するＡｌxＧａ1-xＮより構成されるｐ型閉込め層２
０、ならびに例えばＧａＮより構成されるｐ型オーミッ
ク接触層２２である。次に、伝導性電極２４および伝導
性電極２６がエピタキシャル構造にデポジットされ、そ
れによりIII族窒化物ＬＥＤが完全に形成される。上記
の伝導性電極２４は、ｐ型半導体との良好なオーミック
接触を形成するＮｉ／Ａｕ合金といった金属より構成さ
れ、伝導性電極２６はｎ型半導体との良好なオーミック
接触を形成するＴｉ／Ａｌ合金といった金属より構成さ
れる。
【０００３】従来のIII族窒化物ＬＥＤは、互いに異な
る電気的特性を有する２つの伝導性電極を含み、この場
合、伝導性電極２４はｐ型であり、伝導性電極２６はｎ
型である。従って、従来のIII族窒化物ＬＥＤの製造プ
ロセスにおいて金属電極を形成するには、２つの蒸着工
程を要する。さらに、従来のIII族窒化物ＬＥＤの頂部
構造はほとんど、ｐ型オーミック接触層２２といったｐ
型窒化物より構成される。しかし、ｐ型窒化物はｎ型窒
化物より低いドーピング濃度を有するので、それは効率
的な電流伝搬能力を付与できない。さらに、従来のIII
族窒化物ＬＥＤのｐ型窒化物は外部に露出するので、そ
の結果、外側の水素がリンシングまたはエッチング工程
の間にｐ型窒化物に入り、それによりデバイスの照射特
性に影響する効率的なキャリヤ濃度を減少させる。上記
の不利益はIII族窒化物ＬＥＤの劣った照射効率をもた
らすので、いかにしてＬＥＤの照射効率を増強するかが
依然、技術者らが取り組んでいる目標である。
る電気的特性を有する２つの伝導性電極を含み、この場
合、伝導性電極２４はｐ型であり、伝導性電極２６はｎ
型である。従って、従来のIII族窒化物ＬＥＤの製造プ
ロセスにおいて金属電極を形成するには、２つの蒸着工
程を要する。さらに、従来のIII族窒化物ＬＥＤの頂部
構造はほとんど、ｐ型オーミック接触層２２といったｐ
型窒化物より構成される。しかし、ｐ型窒化物はｎ型窒
化物より低いドーピング濃度を有するので、それは効率
的な電流伝搬能力を付与できない。さらに、従来のIII
族窒化物ＬＥＤのｐ型窒化物は外部に露出するので、そ
の結果、外側の水素がリンシングまたはエッチング工程
の間にｐ型窒化物に入り、それによりデバイスの照射特
性に影響する効率的なキャリヤ濃度を減少させる。上記
の不利益はIII族窒化物ＬＥＤの劣った照射効率をもた
らすので、いかにしてＬＥＤの照射効率を増強するかが
依然、技術者らが取り組んでいる目標である。
【０００４】（発明の概要）背景に鑑みて、従来のIII
族窒化物ＬＥＤは劣った照射効率を有しており、従って
本発明は、水素パッシベーション効果を低減するために
より良好な電流伝搬能力を得るため、III族窒化物ＬＥ
Ｄの新規な構造およびその製造方法を提供する。本発明
の他の態様は、異なる電気的特性を有する金属電極の蒸
着工程を減らすと同時に製造時間を短縮するために、新
規なＬＥＤ構造を提供することである。
族窒化物ＬＥＤは劣った照射効率を有しており、従って
本発明は、水素パッシベーション効果を低減するために
より良好な電流伝搬能力を得るため、III族窒化物ＬＥ
Ｄの新規な構造およびその製造方法を提供する。本発明
の他の態様は、異なる電気的特性を有する金属電極の蒸
着工程を減らすと同時に製造時間を短縮するために、新
規なＬＥＤ構造を提供することである。
【０００５】上記の態様によれば、本発明のIII族窒化
物ＬＥＤは以下より構成される。基板と、基板の片側に
配置された縮退接合部を備え、その際縮退接合部はエサ
キダイオードであり、ｎ+型層およびｎ+型層上のｐ+型
層より構成されている。そして、縮退接合部上に配置さ
れた活性層と、活性層と縮退接合部との間に配置された
ｐ型エピタキシャル構造と、活性層上に配置された第１
のｎ型エピタキシャル構造と、第１のｎ型エピタキシャ
ル構造上に配置された第１のｎ型伝導性電極とを備え
る。さらに、本発明の他のｎ型伝導性電極は、基板の他
方の側またはｎ型オーミック接触層の露出表面上に配置
することができる。ｎ+型層はｎ+型単層およびｎ+型超
格子よりなる群から選択される材料より構成され、ｐ+
型層はｐ+型単層およびｐ+型超格子よりなる群から選択
される材料より構成される。また、本発明のIII族窒化
物ＬＥＤは、第１のｎ型エピタキシャル構造と第１のｎ
型伝導性電極との間に配置された透明導電膜をさらに含
む。
物ＬＥＤは以下より構成される。基板と、基板の片側に
配置された縮退接合部を備え、その際縮退接合部はエサ
キダイオードであり、ｎ+型層およびｎ+型層上のｐ+型
層より構成されている。そして、縮退接合部上に配置さ
れた活性層と、活性層と縮退接合部との間に配置された
ｐ型エピタキシャル構造と、活性層上に配置された第１
のｎ型エピタキシャル構造と、第１のｎ型エピタキシャ
ル構造上に配置された第１のｎ型伝導性電極とを備え
る。さらに、本発明の他のｎ型伝導性電極は、基板の他
方の側またはｎ型オーミック接触層の露出表面上に配置
することができる。ｎ+型層はｎ+型単層およびｎ+型超
格子よりなる群から選択される材料より構成され、ｐ+
型層はｐ+型単層およびｐ+型超格子よりなる群から選択
される材料より構成される。また、本発明のIII族窒化
物ＬＥＤは、第１のｎ型エピタキシャル構造と第１のｎ
型伝導性電極との間に配置された透明導電膜をさらに含
む。
【０００６】本発明によれば、III族窒化物ＬＥＤの構
造およびその製造方法は、製造時間の短縮、電流伝搬能
力の増強、ならびに水素パッシベーションの効果の低減
という利益を有しており、従ってＬＥＤの生産および品
質改善に有益である。
造およびその製造方法は、製造時間の短縮、電流伝搬能
力の増強、ならびに水素パッシベーションの効果の低減
という利益を有しており、従ってＬＥＤの生産および品
質改善に有益である。
【０００７】（好ましい実施例の詳細な説明）図２は、
本発明に従ったIII族窒化物ＬＥＤの構造を示す断面図
である。図２を参照して、本発明は、製造プロセスとと
もにIII族窒化物ＬＥＤの構造を記載する。第一に、エ
ピタキシャル構造が基板５０上に形成される。この際、
底部から頂部に順次形成されるエピタキシャル構造は以
下のものよりなる。低温で育成されるバッファ層５２、
ｎ型オーミック接触層５４、縮退接合部７２、広いバン
ドギャップを有するｐ型閉込め層６０、活性層６２、広
いバンドギャップを有するｎ型閉込め層６４およびｎ型
オーミック接触層６６である。次に、伝導性電極６８お
よび伝導性電極７０がエピタキシャル構造上にデポジッ
トされ、III族窒化物ＬＥＤの製造は完了する。本発明
のIII族窒化物ＬＥＤの特徴は活性層６２の下に縮退接
合部７２を形成することであり、縮退接合部７２を利用
することによって、活性層６２は、ｎ型頂部構造および
ｐ型底部構造を形成するためのＬＥＤデバイスにおける
セパレーションとして使用される。図１および図２を参
照すれば、本発明のIII族窒化物ＬＥＤの電気的特性
は、従来のIII族窒化物ＬＥＤのそれと反対であり、従
ってそれらの供給バイアスの電気的特性も異なる。従来
のＬＥＤ構造では、陽極は頂部にインプリメントされ、
陰極は底部にインプリメントされるが、本発明のＬＥＤ
構造では、陰極が頂部にインプリメントされ、そして陽
極は底部にインプリメントされる。
本発明に従ったIII族窒化物ＬＥＤの構造を示す断面図
である。図２を参照して、本発明は、製造プロセスとと
もにIII族窒化物ＬＥＤの構造を記載する。第一に、エ
ピタキシャル構造が基板５０上に形成される。この際、
底部から頂部に順次形成されるエピタキシャル構造は以
下のものよりなる。低温で育成されるバッファ層５２、
ｎ型オーミック接触層５４、縮退接合部７２、広いバン
ドギャップを有するｐ型閉込め層６０、活性層６２、広
いバンドギャップを有するｎ型閉込め層６４およびｎ型
オーミック接触層６６である。次に、伝導性電極６８お
よび伝導性電極７０がエピタキシャル構造上にデポジッ
トされ、III族窒化物ＬＥＤの製造は完了する。本発明
のIII族窒化物ＬＥＤの特徴は活性層６２の下に縮退接
合部７２を形成することであり、縮退接合部７２を利用
することによって、活性層６２は、ｎ型頂部構造および
ｐ型底部構造を形成するためのＬＥＤデバイスにおける
セパレーションとして使用される。図１および図２を参
照すれば、本発明のIII族窒化物ＬＥＤの電気的特性
は、従来のIII族窒化物ＬＥＤのそれと反対であり、従
ってそれらの供給バイアスの電気的特性も異なる。従来
のＬＥＤ構造では、陽極は頂部にインプリメントされ、
陰極は底部にインプリメントされるが、本発明のＬＥＤ
構造では、陰極が頂部にインプリメントされ、そして陽
極は底部にインプリメントされる。
【０００８】本発明によれば、III族窒化物ＬＥＤの縮
退接合部７２はエサキダイオードとも呼ばれる。縮退接
合部７２は、高濃度を有するｎ+型単層および高濃度を
有するｐ+型単層より構成するか、または、高濃度を有
するｎ+型超格子および高濃度を有するｐ+型超格子より
構成することができる。さらに、縮退接合部７２は、１
つの単層および１つの超格子より構成することもでき、
その場合、それらの電気的特性は異なり、ｎ+型層５６
が最初に形成されなければならず、その後、ｐ+型層５
８がｎ+型層５６上に形成される。縮退接合部７２を使
用するという理論は以下による。半導体が高ドーパント
濃度を有する時には、ｎ型材料のフェルミ準位は伝導帯
エッジのそれより高く、ｐ型材料のフェルミ準位は価電
子帯エッジのそれより低い。ｎ型材料がｐ型材料と接続
される場合、接合厚さは内蔵電界の結果として縮小され
るであろう。量子力学を考慮すれば、キャリヤが薄膜を
トンネルする確率は著しく増大する。ｐ+ｎ+接合が順方
向バイアスにされている時には、負性微分抵抗（ＮＤ
Ｒ）が形成される。しかし、接合が逆バイアスとなって
いる時は、接合の電界がより強くなり、バンドエッジが
より先鋭になり、その結果、接合はより薄くなり、キャ
リヤは、図３に示すように、トンネリングによってｐ型
価電子帯からｎ型伝導帯に動くための利益を得る。
退接合部７２はエサキダイオードとも呼ばれる。縮退接
合部７２は、高濃度を有するｎ+型単層および高濃度を
有するｐ+型単層より構成するか、または、高濃度を有
するｎ+型超格子および高濃度を有するｐ+型超格子より
構成することができる。さらに、縮退接合部７２は、１
つの単層および１つの超格子より構成することもでき、
その場合、それらの電気的特性は異なり、ｎ+型層５６
が最初に形成されなければならず、その後、ｐ+型層５
８がｎ+型層５６上に形成される。縮退接合部７２を使
用するという理論は以下による。半導体が高ドーパント
濃度を有する時には、ｎ型材料のフェルミ準位は伝導帯
エッジのそれより高く、ｐ型材料のフェルミ準位は価電
子帯エッジのそれより低い。ｎ型材料がｐ型材料と接続
される場合、接合厚さは内蔵電界の結果として縮小され
るであろう。量子力学を考慮すれば、キャリヤが薄膜を
トンネルする確率は著しく増大する。ｐ+ｎ+接合が順方
向バイアスにされている時には、負性微分抵抗（ＮＤ
Ｒ）が形成される。しかし、接合が逆バイアスとなって
いる時は、接合の電界がより強くなり、バンドエッジが
より先鋭になり、その結果、接合はより薄くなり、キャ
リヤは、図３に示すように、トンネリングによってｐ型
価電子帯からｎ型伝導帯に動くための利益を得る。
【０００９】図３は、図２におけるｎ型オーミック接触
層とｐ型閉込め層との間のエネルギー帯を示す図であ
り、ここにおいて、左から右に示された構造的順序は、
ｐ型閉込め層６０、ｐ+型層５８、ｎ+型層５６およびｎ
型オーミック接触層５４である。図３を参照すれば、Ｌ
ＥＤデバイスが逆バイアスとなっている時は、ｐ+ｎ+接
合が先鋭になり、電子は矢印７４により示されるよう
に、ｐ型価電子帯からｎ型伝導帯に容易に透過するであ
ろう。言い換えればそれは、矢印７６によって示された
ように、正孔が逆方向にｐ型閉込め層６０に動き、活性
層に寄与することに等しい。縮退接合部７２が十分に高
い濃度および十分に良好な膜質を有していれば、ｐ+ｎ+
接合はごく小さな線形抵抗に等しく、従ってｎ型頂部構
造およびｐ型底部構造を有するＬＥＤは、順電圧降下を
大きく変えることなく形成することができる。上記の特
徴は、ＬＥＤデバイスの光学特性を改善するために特に
有益である。
層とｐ型閉込め層との間のエネルギー帯を示す図であ
り、ここにおいて、左から右に示された構造的順序は、
ｐ型閉込め層６０、ｐ+型層５８、ｎ+型層５６およびｎ
型オーミック接触層５４である。図３を参照すれば、Ｌ
ＥＤデバイスが逆バイアスとなっている時は、ｐ+ｎ+接
合が先鋭になり、電子は矢印７４により示されるよう
に、ｐ型価電子帯からｎ型伝導帯に容易に透過するであ
ろう。言い換えればそれは、矢印７６によって示された
ように、正孔が逆方向にｐ型閉込め層６０に動き、活性
層に寄与することに等しい。縮退接合部７２が十分に高
い濃度および十分に良好な膜質を有していれば、ｐ+ｎ+
接合はごく小さな線形抵抗に等しく、従ってｎ型頂部構
造およびｐ型底部構造を有するＬＥＤは、順電圧降下を
大きく変えることなく形成することができる。上記の特
徴は、ＬＥＤデバイスの光学特性を改善するために特に
有益である。
【００１０】本発明によれば、III族窒化物ＬＥＤの頂
部構造において、高濃度を有するｎ型半導体材料（ｎ型
オーミック接触層６６）は金属材料（伝導性電極７０）
と接続され、その結果、その接触抵抗は、材料（伝導性
電極２４）と接続されたｐ型半導体材料（ｐ型オーミッ
ク接触層２２）を有する、図１に例示したような従来の
構造のそれよりも低い。本発明は、縮退接合部７２のた
めに余剰インピーダンスを補償することができる利点を
有し、それによって、ＬＥＤ全体の順電圧降下をいっそ
う小さくする。
部構造において、高濃度を有するｎ型半導体材料（ｎ型
オーミック接触層６６）は金属材料（伝導性電極７０）
と接続され、その結果、その接触抵抗は、材料（伝導性
電極２４）と接続されたｐ型半導体材料（ｐ型オーミッ
ク接触層２２）を有する、図１に例示したような従来の
構造のそれよりも低い。本発明は、縮退接合部７２のた
めに余剰インピーダンスを補償することができる利点を
有し、それによって、ＬＥＤ全体の順電圧降下をいっそ
う小さくする。
【００１１】本発明の好ましい実施例では、ＬＥＤデバ
イスの性能をさらに増強するために、伝導性電極７０が
形成される前に、透明導電膜７８がｎ型オーミック接触
層６６にデポジットされ、この場合、透明導電膜７８
は、ｎ型オーミック接触層６６と合致する透過能、高伝
導率および仕事関数の特性を有する。透明導電膜７８の
効果は、デバイス全体の電流を均等に伝搬させることで
あり、図４に示すように、中心発光した光子がシールド
されないようにするために８０％より高い透過率を有す
るべきである。
イスの性能をさらに増強するために、伝導性電極７０が
形成される前に、透明導電膜７８がｎ型オーミック接触
層６６にデポジットされ、この場合、透明導電膜７８
は、ｎ型オーミック接触層６６と合致する透過能、高伝
導率および仕事関数の特性を有する。透明導電膜７８の
効果は、デバイス全体の電流を均等に伝搬させることで
あり、図４に示すように、中心発光した光子がシールド
されないようにするために８０％より高い透過率を有す
るべきである。
【００１２】本発明のIII族窒化物ＬＥＤにおいて、基
板５０は、サファイア、ＬｉＣａＯ2、ＬｉＡｌＯ2、Ｍ
ｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩ
ｎＮよりなる群から選択される材料より構成され得る。
エピタキシャル構造はIII族窒化物より構成され、その
際、バッファ層５２はＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，
ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ）より構成することがで
き、ＧａＮが好ましく、または、バッファ層５２はＳｉ
やＭｇといったいずれかの不純物でドープすることもで
きるが、非ドープのものが好ましい。さらに、ｎ型オー
ミック接触層５４、縮退接合部７２、ｐ型閉込め層６
０、活性層６２、ｎ型閉込め層６４およびｎ型オーミッ
ク接触層６６は、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ
≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ）より構成することができる。各
層の上記の部分、すなわちｘ価、ｙ価およびｚ価は、発
光波長およびデバイスの電気特性の設計によって決定さ
れる。なお、縮退接合部７２を形成する材料を選択する
には相殺を行わなければならない。より小さいエネルギ
ーバンドギャップを有する材料で縮退バンドギャップを
形成することは容易であるが、やはり小さいエネルギー
バンドギャップに起因する光子の再吸収も回避しなけれ
ばならず、従って、接合を縮退させることができるが活
性層から放出された光子を吸収しない材料を選ぶことが
第１の優先事項である。さらに、ｐ型閉込め層６０のバ
ンドギャップおよびｎ型閉込め層のそれは、キャリヤを
閉込め、照射効率を増強するために活性層６２のそれよ
り大きくなければならない。活性層６２は、ｐ型閉込め
層６０およびｎ型閉込め層６４より小さいバンドギャッ
プを有する単層構造とすることができる。さらに、活性
層６２は、大小バンドギャップの層が交番に形成される
多層周期構造とすることができ、またダブルへテロ接合
構造または多重量子井戸構造がｐ型閉込め層６０または
ｎ型閉込め層６４と配列することによって形成でき、こ
の場合、多重量子井戸の数は１〜３０とすることができ
るが、１〜１０の多重量子井戸を有するＬＥＤが好まし
く、より良好な照射効率を有する。ｎ型オーミック接触
層６６上に形成された透明導電膜７８の材料は、ｐ型材
料にデポジットされた従来のものと必ずしも同じではな
く、透明導電膜７８は、Ｔｉ／Ａｌ合金、Ｉｎ2Ｏ3、Ｓ
ｎＯ2、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化カドミウ
ムスズ（ＣＴＯ）、ＺｎＯおよびＴｉＷＮよりなる群か
ら選択される材料より構成することができる。ｎ型の伝
導性電極６８および伝導性電極７０は、Ｔｉ、Ａｌ、Ａ
ｕ金属および合金よりなる群から選択される材料より構
成することができる。
板５０は、サファイア、ＬｉＣａＯ2、ＬｉＡｌＯ2、Ｍ
ｇＡｌ2Ｏ4、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓおよびＡｌＧａＩ
ｎＮよりなる群から選択される材料より構成され得る。
エピタキシャル構造はIII族窒化物より構成され、その
際、バッファ層５２はＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，
ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ）より構成することがで
き、ＧａＮが好ましく、または、バッファ層５２はＳｉ
やＭｇといったいずれかの不純物でドープすることもで
きるが、非ドープのものが好ましい。さらに、ｎ型オー
ミック接触層５４、縮退接合部７２、ｐ型閉込め層６
０、活性層６２、ｎ型閉込め層６４およびｎ型オーミッ
ク接触層６６は、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ
≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ）より構成することができる。各
層の上記の部分、すなわちｘ価、ｙ価およびｚ価は、発
光波長およびデバイスの電気特性の設計によって決定さ
れる。なお、縮退接合部７２を形成する材料を選択する
には相殺を行わなければならない。より小さいエネルギ
ーバンドギャップを有する材料で縮退バンドギャップを
形成することは容易であるが、やはり小さいエネルギー
バンドギャップに起因する光子の再吸収も回避しなけれ
ばならず、従って、接合を縮退させることができるが活
性層から放出された光子を吸収しない材料を選ぶことが
第１の優先事項である。さらに、ｐ型閉込め層６０のバ
ンドギャップおよびｎ型閉込め層のそれは、キャリヤを
閉込め、照射効率を増強するために活性層６２のそれよ
り大きくなければならない。活性層６２は、ｐ型閉込め
層６０およびｎ型閉込め層６４より小さいバンドギャッ
プを有する単層構造とすることができる。さらに、活性
層６２は、大小バンドギャップの層が交番に形成される
多層周期構造とすることができ、またダブルへテロ接合
構造または多重量子井戸構造がｐ型閉込め層６０または
ｎ型閉込め層６４と配列することによって形成でき、こ
の場合、多重量子井戸の数は１〜３０とすることができ
るが、１〜１０の多重量子井戸を有するＬＥＤが好まし
く、より良好な照射効率を有する。ｎ型オーミック接触
層６６上に形成された透明導電膜７８の材料は、ｐ型材
料にデポジットされた従来のものと必ずしも同じではな
く、透明導電膜７８は、Ｔｉ／Ａｌ合金、Ｉｎ2Ｏ3、Ｓ
ｎＯ2、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化カドミウ
ムスズ（ＣＴＯ）、ＺｎＯおよびＴｉＷＮよりなる群か
ら選択される材料より構成することができる。ｎ型の伝
導性電極６８および伝導性電極７０は、Ｔｉ、Ａｌ、Ａ
ｕ金属および合金よりなる群から選択される材料より構
成することができる。
【００１３】図５は、本発明の他の実施例のIII族窒化
物ＬＥＤに従った構造を示す断面図である。基板５０と
して、ＳｉＣ、ＧａＡｓまたはＳｉより構成されるｎ型
伝導性基板が使用される場合、ＬＥＤデバイスは、格子
領域を保存するために図５に示された構造として形成さ
れるであろう。図５の構造は、図２のそれとほとんど同
じである。エピタキシャル構造が、バッファ層５２、ｎ
型オーミック接触層５４、縮退接合部７２（ｎ+型層５
６およびｐ+型層５８）、ｐ型閉込め層６０、活性層６
２、ｎ型閉込め層６４、ｎ型オーミック接触層６６およ
び透明導電膜７８といったように、基板５０上に形成さ
れる。さらに、エピタキシャル構造がまったく形成され
ない基板５０の片面にｎ型伝導性電極６８が形成され、
別のｎ型伝導性電極７０が透明導電膜７８上に形成され
る。本発明のIII族窒化物ＬＥＤを製造するプロセスで
は伝導率が考慮されなければならず、バッファ層５２は
ｎ型不純物でドープされなければならない。
物ＬＥＤに従った構造を示す断面図である。基板５０と
して、ＳｉＣ、ＧａＡｓまたはＳｉより構成されるｎ型
伝導性基板が使用される場合、ＬＥＤデバイスは、格子
領域を保存するために図５に示された構造として形成さ
れるであろう。図５の構造は、図２のそれとほとんど同
じである。エピタキシャル構造が、バッファ層５２、ｎ
型オーミック接触層５４、縮退接合部７２（ｎ+型層５
６およびｐ+型層５８）、ｐ型閉込め層６０、活性層６
２、ｎ型閉込め層６４、ｎ型オーミック接触層６６およ
び透明導電膜７８といったように、基板５０上に形成さ
れる。さらに、エピタキシャル構造がまったく形成され
ない基板５０の片面にｎ型伝導性電極６８が形成され、
別のｎ型伝導性電極７０が透明導電膜７８上に形成され
る。本発明のIII族窒化物ＬＥＤを製造するプロセスで
は伝導率が考慮されなければならず、バッファ層５２は
ｎ型不純物でドープされなければならない。
【００１４】本発明のIII族窒化物ＬＥＤでは、伝導性
電極６８および伝導性電極７０は両方ともｎ型であり、
それらは、同一蒸着工程において同一材料をデポジット
させることによって形成され、その結果、製造時間を短
縮する。しかし、伝導性基板より構成されるＬＥＤの場
合、図５に示すように、領域を減らすために、たとえ伝
導性電極６８および伝導性電極７０がすべてｎ型であ
り、同一材料より構成される場合でも、電極を形成する
ためにやはり少なくとも２つの異なる蒸着工程を要す
る。本発明の頂部構造は、ｐ型窒化物材料より高いドー
ピング濃度を有するｎ型窒化物材料（ｎ型オーミック接
触層６６）であり、その結果、従来のものより良好な電
流伝搬能力を有する。本発明の外部露出部分は、エピタ
キシャル構造の側を除き、すべてｎ型オーミック層５４
およびｎ型オーミック接触層６６といったｎ型材料より
構成される。ｎ型窒化物はｐ型窒化物に比べて水素によ
るパッシベーションの影響を受けにくく、従って本発明
のＬＥＤデバイスの特性は製造プロセスにおいて容易に
影響されない。
電極６８および伝導性電極７０は両方ともｎ型であり、
それらは、同一蒸着工程において同一材料をデポジット
させることによって形成され、その結果、製造時間を短
縮する。しかし、伝導性基板より構成されるＬＥＤの場
合、図５に示すように、領域を減らすために、たとえ伝
導性電極６８および伝導性電極７０がすべてｎ型であ
り、同一材料より構成される場合でも、電極を形成する
ためにやはり少なくとも２つの異なる蒸着工程を要す
る。本発明の頂部構造は、ｐ型窒化物材料より高いドー
ピング濃度を有するｎ型窒化物材料（ｎ型オーミック接
触層６６）であり、その結果、従来のものより良好な電
流伝搬能力を有する。本発明の外部露出部分は、エピタ
キシャル構造の側を除き、すべてｎ型オーミック層５４
およびｎ型オーミック接触層６６といったｎ型材料より
構成される。ｎ型窒化物はｐ型窒化物に比べて水素によ
るパッシベーションの影響を受けにくく、従って本発明
のＬＥＤデバイスの特性は製造プロセスにおいて容易に
影響されない。
【００１５】当業者には理解されるように、本発明の上
述の好ましい実施例は、本発明の限定というよりも本発
明の例示である。添付請求項の精神および範囲に含まれ
る多様な修正および類似の構成を包括することが意図さ
れており、その範囲は全部のそうした修正および類似の
構成を包含するために最も広範な解釈がなされるべきで
ある。
述の好ましい実施例は、本発明の限定というよりも本発
明の例示である。添付請求項の精神および範囲に含まれ
る多様な修正および類似の構成を包括することが意図さ
れており、その範囲は全部のそうした修正および類似の
構成を包含するために最も広範な解釈がなされるべきで
ある。
【図１】従来のIII族窒化物ＬＥＤの構造を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明に従ったIII族窒化物ＬＥＤの構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】図２におけるｎ型オーミック接触層とｐ型閉込
め層との間のエネルギー帯を示す図である。
め層との間のエネルギー帯を示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施例に従ったIII族窒化物
ＬＥＤの構造を示す断面図である。
ＬＥＤの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に従ったIII族窒化物ＬＥ
Ｄの構造を示す断面図である。
Ｄの構造を示す断面図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 基板と、基板上に配置されたエピタキシ
ャル構造とを備え、エピタキシャル構造内かつ活性層の
下に配置された縮退接合部を有するという特徴を有し、
ここにおいて縮退接合部はエサキダイオードであり、ｎ
+型層と、ｎ+型層上に形成されたｐ+型層とから構成さ
れ、ＬＥＤの頂部構造とＬＥＤの底部構造とは縮退接合
部によって隔離され、ＬＥＤの頂部構造はｎ型エピタキ
シャル構造であり、ＬＥＤの底部構造はｐ型エピタキシ
ャル構造であることを特徴とするIII族窒化物発光ダイ
オード。 - 【請求項２】 構造上かつ活性層の下に縮退接合部を形
成し、その構造と縮退接合部との間にｐ型エピタキシャ
ル構造を形成し、縮退接合部の上にｎ型頂部エピタキシ
ャル構造を形成するという特徴を有し、ここにおいて縮
退接合部はエサキダイオードであり、ｎ+型層と、ｎ+型
層上に形成されたｐ+型層とから構成され、ＬＥＤの頂
部構造とＬＥＤの底部構造とは縮退接合部によって隔離
されることを特徴とするIII族窒化物発光ダイオードの
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW91102707A TW531907B (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Group III nitride light emitting diode |
| TW91102707 | 2002-02-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249683A true JP2003249683A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28673303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002086244A Pending JP2003249683A (ja) | 2002-02-18 | 2002-03-26 | Ｉｉｉ族窒化物発光ダイオード |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249683A (ja) |
| TW (1) | TW531907B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075253A2 (en) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Cree, Inc. | Inverted light emitting diode on conductive substrate |
-
2002
- 2002-02-18 TW TW91102707A patent/TW531907B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-03-26 JP JP2002086244A patent/JP2003249683A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075253A2 (en) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Cree, Inc. | Inverted light emitting diode on conductive substrate |
| WO2004075253A3 (en) * | 2003-02-14 | 2005-01-27 | Cree Inc | Inverted light emitting diode on conductive substrate |
| US7170097B2 (en) | 2003-02-14 | 2007-01-30 | Cree, Inc. | Inverted light emitting diode on conductive substrate |
| US7482183B2 (en) | 2003-02-14 | 2009-01-27 | Cree, Inc. | Light emitting diode with degenerate coupling structure |
| US7531840B2 (en) | 2003-02-14 | 2009-05-12 | Cree, Inc. | Light emitting diode with metal coupling structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW531907B (en) | 2003-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040916 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050216 |