JP2004165287A - Gallium nitride based light emitting diode and its fabricating process - Google Patents

Gallium nitride based light emitting diode and its fabricating process Download PDF

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隆建 陳
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文厚 藍
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gallium nitride based light emitting diode having a digital transparent layer, and to provide its fabricating process. <P>SOLUTION: An n-type gallium nitride based contact layer, a light emitting stack layer and a p-type gallium nitride based contact layer are stacked sequentially from below on a substrate to form a gallium nitride based semiconductor stack layer. A digital transparent layer is formed on the p-type gallium nitride based contact layer and then the digital transparent layer, the p-type gallium nitride based contact layer, the light emitting stack layer and the n-type gallium nitride based contact layer are dry etched sequentially downward thus forming an n-type metal (n-Metal) forming region. Subsequently, a first ohmic contact electrode is formed on a p-type gallium nitride based contact layer for a p-type ohmic contact, and a second ohmic contact electrode is formed on an n-type metal forming region for an n-type ohmic contact. Finally, a solder pad is formed on the first ohmic contact electrode and the second ohmic contact electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の発光ダイオードの構造及びその製造方法に係り、特に、一種の窒化ガリウム系発光ダイオード或いはその他の広いバンドギャップ材料の発光ダイオードオームコンタクトの構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示されるように、伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの構造は、（１）基板１、（２）基板の上に形成されたバッファ層２、（３）バッファ層３の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系層３、（４）ｎ形窒化ガリウム系層３の上に形成された発光スタック層４、（５）発光スタック層４の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系層５を具え、その形成の方法は以下のようである。
１．図２に示されるように、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）ドライエッチング技術により下向きに、ｐ形窒化ガリウム系層５、発光スタック層４をエッチングして貫通し、その後ｎ形窒化ガリウム系層３に到達し、深さ約１００００Åのｎ形金属形成領域６を形成する。
２．図３に示されるように、ｐ形窒化ガリウム系層５の上に、ｐ形オームコンタクトとして用いられ、且つ透明特性を有する透明導電層７（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ；ＴＣＬ）を形成する。
３．図４に示されるように、ｎ形金属形成領域６の上に、ｎ形オームコンタクトとして用いられるｎ形金属８を形成する。
４．図５に示されるように、透明導電層とｎ形金属の上に、直径１００μｍのソルダパッド９を形成する。
以上のステップにより伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードを完成する。
【０００３】
上述の製造方法中、透明導電層７、ｎ形金属８及びソルダパッド９は、電子ガン気相蒸着法により形成するが、当然その他の方法も使用可能であり、例えば熱抵抗式気相蒸着法、或いはスパッタ式気相蒸着法を使用できる。透明導電層７に使用する材料は、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）（約５０Å／５０Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、ニッケルクロム／金（ＮｉＣｒ／Ａｕ）或いはニッケル／金ベリリウム（Ｎｉ／ＡｕＢｅ）を使用可能である。ｎ形金属８に使用する材料は、チタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）（約１５０Å／１５００Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、チタン／アルミニウム／チタン／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）或いはチタン／アルミニウム／ニッケル／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）とされうる。ソルダパッド９に使用される材料はチタン／金（約１５０Å／２００００Å）とされるが、当然、その他の材料、例えばチタン／アルミニウム／チタン／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）或いはチタン／アルミニウム／白金／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）とされうる。
【０００４】
しかし、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオード及びそのオームコンタクトの製造方法は一つの問題を有している。即ち、透明導電層７に使用する材料がニッケル／金とされ、それ自身の可視光の透光性が非常に低く、非常に薄く（約５０Å）形成しなければ透光の特性（透光率約７０％）を具備せず、しかしこのときの導電性は理想的でないことである。このような情況にあって、伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの操作電圧（Ｖｆ）と輝度（Ｉｖ）は有効に高めることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの問題に対して、ディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、一種の、ＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層間の抵抗を低くする方法を提供することにあり、それは、内部でキャリア透過を進行するディジタル透過層により、上述のＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層をオームコンタクトの状態となし、これにより両者間の抵抗を下げる方法を提供する方法である。
【０００７】
本発明のさらに一つの目的は、内部でキャリアパンチスルーを進行させられる材料を提供することにある。
【０００８】
本発明中、可視光に対して優良な透光性を具えたＩＴＯ材料が、ニッケル／金の代わりに透明導電層７に使用される。しかしこのようなＩＴＯとｐ形窒化ガリウム系材料の間は非オームコンタクトであり、ゆえに両者間にディジタル透過層（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１０を加入し、これは図７に示されるとおりであり、それは、キャリアのパンチスルー効果を利用し、オームコンタクトとなし、両者間の抵抗を下げる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
窒化ガリウム系半導体スタック層とされ、該基板の上に形成され、第１上表面と第２上表面を具え、該第１上表面と不導電の該基板の間の距離が該第２上表面と該基板の間距離より大きい、上記窒化ガリウム系半導体スタック層と、
ディジタル透過層とされ、波長が３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用しキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
第１オームコンタクト電極とされ、該第１上表面の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして用いられる、上記第１オームコンタクト電極と、
第２オームコンタクト電極とされ、該第２上表面の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる、上記第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック層が、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項５に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成された発光スタック層と、
該発光スタック層の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成され、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
該ディジタル透過層の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして使用される第１オームコンタクト電極と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１２の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、
基板を提供するステップと、
下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を該基板の上に形成するステップと、
ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成するステップと、
ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属形成領域を形成するステップと、
第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とするステップと、
第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とするステップと、
第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上に同時にソルダパッドを形成するステップと、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）のいずれかの方法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層の材料は、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する材料より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ を堆積させて形成し、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１６の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ドライエッチング法はＩＣＰ−ＲＩＥとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１７の発明は、請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ＩＣＰ−ＲＩＥで形成するｎ形金属形成領域の深さを１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極を形成する材料をＩＴＯとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト層を、スパッタ式気相蒸着法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２０の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲を約１００Åから２００００Åとし、そのうち比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２１の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウム、チタン／アルミニウム／チタン／金、チタン／アルミニウム／ニッケル／金のいずれかとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２２の発明は、請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウムの厚さは１５０Å／１５００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとし、チタン／アルミニウム／ニッケル／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２３の発明は、請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、窒化ガリウム系半導体スタック層が、基板とｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の間に位置する一つのバッファ層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２４の発明は、請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ソルダパッドの材料を、チタン／金、チタン／アルミニウム／チタン／金、及びチタン／アルミニウム／白金／金より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２５の発明は、請求項２４記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、チタン／金の厚さは１５０Å／２００００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとし、及びチタン／アルミニウム／白金／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述の目的を達成するため、本発明は一種のディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供する。本発明によると、まず、基板を提供し、その上に、下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を形成し、ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成し、ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属（ｎ−Ｍｅｔａｌ）形成領域を形成し、続いて、第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とし、第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とし、最後に第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上にソルダパッドを形成する。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。そのうち、構成要素の異なる部分は実際の寸法に依り描かれているわけではない。それらの寸法と他の部分の関係する寸法比はこの技術に習熟する者が本発明を了解しやすくいように、誇張された表示とされている。
【００１２】
実施例：
図６に示されるように、まず、基板１０を提供し、並びに有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）を利用し、この基板１０の上にバッファ層２０を形成する。本発明中、好ましい形成方法はＭＯＣＶＤであり、さらに上述と同じ方法で、順にバッファ層２０の上にｎ形窒化ガリウム系層３０と、該ｎ形窒化ガリウム系層３０の上の発光スタック層４０、発光スタック層４０の上のｐ形窒化ガリウム系層５０、及びｐ形窒化ガリウム系層５０の上のディジタル透過層１００を形成する。そのうち、ディジタル透過層１００の横断面図は図７に示されるとおりである。図７中、ディジタル透過層１００は二種類の厚さが漸増（１０Åから９０Å）／漸減（９０Åから１０Å）の材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ が堆積されてなり、そのうち０＜〔ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ〕＜１である。
【００１３】
続いて、ドライエッチング法で下向きに順に、ディジタル透過層１００、ｐ形窒化ガリウム系層５０、発光スタック層４０、ｎ形窒化ガリウム系層３０をエッチングし、並びにｎ形窒化ガリウム系層３０で終止し、深さ約１００００Åのｎ形金属形成領域６０を形成する。本発明中の好ましいドライエッチング法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法であり、こうして形成される構造は図８に示される。
【００１４】
その後、熱抵抗式気相蒸着法、スパッタ式気相蒸着法或いは電子ガン気相蒸着法で、ｐ形窒化ガリウム系層５０の上に、ｐ形オームコンタクトとして用いられると共に透明特性を有するＩＴＯ層１１０、即ち第１オームコンタクト電極を形成する。本発明中、好ましい方法はスパッタ式気層蒸着法であり、ＩＴＯ層１１０の厚さ範囲は約１００Åから２００００Åとされ、そのうち、１０００Åから４０００Åが好ましい。こうして形成される構造は図９に示される。
【００１５】
その後、上述の各種の方法を用いて、ｎ形金属形成領域６０の上にｎ形オームコンタクトとして用いられるｎ形金属８０、即ち第２オームコンタクト電極を形成する。本発明中、好ましい方法は電子ガン気相蒸着法であり、ｎ形金属８０に使用する材料は、チタン／アルミニウム（約１５０Å／１５００Å）とされるが、当然その他の材料、例えばチタン／アルミニウム／チタン／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）或いはチタン／アルミニウム／ニッケル／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）とされ得て、こうして図１０に示される構造が形成される。
【００１６】
最後に、上述の各種の方法のいずれか一つを使用し、ＩＴＯ層１１０とｎ形金属８０の上に同時に直径約１００μｍのソルダパッド９０を形成する。本発明中、好ましい方法は、電子ガン気相蒸着法とされ、ソルダパッド９０に使用する材料は、チタン／金（約１５０Å／２００００Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、チタン／アルミニウム／チタン／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）或いはチタン／アルミニウム／白金／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）とされ得て、こうして図１１に示される構造が形成される。こうして本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードが完成する。
【００１７】
図１２はニッケル／金層とＩＴＯ層の透過率の波長に対する関係図であり、そのうち、ニッケル／金層は波長５００ｎｍで最大透過率７３％を有し、ＩＴＯ層は波長５００ｎｍで最大透過率９３％を有し、明らかに、ＩＴＯ層は可視光に対して比較的優れた透光性を有する。
【００１８】
このほか、図１３は伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの電流−電圧特性曲線図である。及び図１４は伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの輝度−電流特性曲線図である。以上の図に示されるように、本発明の構造と伝統的な構造に基づき製造された装置の電気特性はあまり変わらないが、しかし、輝度は本発明で約２０％高められており、本発明が伝統的な技術に較べて確実に進歩を有していることが証明される。
【００１９】
以上は本発明の実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの問題を解決するディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供している。
【００２１】
本発明はまた、ＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層間の抵抗を低くする方法を提供しており、それは、内部でキャリア透過を進行するディジタル透過層により、上述のＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層をオームコンタクトの状態となし、これにより両者間の抵抗を下げる方法を提供する方法である。
【００２２】
本発明はさらに、内部でキャリアパンチスルーを進行させられる材料を提供すしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの構造表示図である。
【図２】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図３】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図４】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図５】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図６】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの構造表示図である。
【図７】本発明中、ディジタル透過層の横断面図である。
【図８】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図９】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１０】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１１】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１２】ニッケル／金層とＩＴＯの波長（ｎｍ）に対する透過率の関係図である。
【図１３】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの電流−電圧特性曲線図である。
【図１４】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの輝度−電流特性曲線図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ バッファ層
３ ｎ形窒化ガリウム系層
４ 発光スタック層
５ ｐ形窒化ガリウム系層
６ ｎ形金属形成領域
７ 透明導電層
８ ｎ形金属
９ ソルダパッド
１０ 基板
２０ バッファ層
３０ ｎ形窒化ガリウム系層
４０ 発光スタック層
５０ ｐ形窒化ガリウム系層
６０ ｎ形金属形成領域
７０ 透明導電層
８０ ｎ形金属
９０ ソルダパッド
１００ ディジタル透過層
１１０ ＩＴＯ層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting diode structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a gallium nitride based light emitting diode or a light emitting diode ohmic contact of other wide band gap material and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, the structure of a traditional gallium nitride based light emitting diode includes (1) a substrate 1, (2) a buffer layer 2 formed on a substrate, and (3) a buffer layer 3 formed on a buffer layer 3. N-type gallium nitride-based layer 3, (4) light-emitting stack layer 4 formed on n-type gallium nitride-based layer 3, (5) p-type gallium nitride-based layer formed on light-emitting stack layer 4 5 and the method of forming it is as follows.
1. As shown in FIG. 2, the p-type gallium nitride-based layer 5 and the light emitting stack layer 4 are etched downward by ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching) dry etching technology, and then n-type nitrided. The n-type metal formation region 6 reaching the gallium-based layer 3 and having a depth of about 10000 ° is formed.
2. As shown in FIG. 3, on the p-type gallium nitride based layer 5, a transparent conductive layer 7 (Transparent Conductive Layer; TCL) used as a p-type ohmic contact and having a transparent property is formed.
3. As shown in FIG. 4, on the n-type metal forming region 6, an n-type metal 8 used as an n-type ohmic contact is formed.
4. As shown in FIG. 5, a solder pad 9 having a diameter of 100 μm is formed on the transparent conductive layer and the n-type metal.
Through the above steps, a traditional gallium nitride based light emitting diode is completed.
[0003]
In the above-described manufacturing method, the transparent conductive layer 7, the n-type metal 8, and the solder pad 9 are formed by an electron gun vapor deposition method, but other methods can also be used. Alternatively, a sputtering type vapor deposition method can be used. The material used for the transparent conductive layer 7 is nickel / gold (Ni / Au) (about 50 ° / 50 °). Of course, other materials such as nickel chrome / gold (NiCr / Au) or nickel / gold beryllium (Ni / AuBe) can be used. The material used for the n-type metal 8 is titanium / aluminum (Ti / Al) (about 150 ° / 1500 °), but other materials such as titanium / aluminum / titanium / gold (Ti / Al / Ti / Au) (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 1000 °) or titanium / aluminum / nickel / gold (Ti / Al / Ni / Au) (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 1000 °). The material used for the solder pad 9 is titanium / gold (about 150/2000), but other materials such as titanium / aluminum / titanium / gold (Ti / Al / Ti / Au) (about 150/1500). / 2000 ° / 10000 °) or titanium / aluminum / platinum / gold (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 10000 °).
[0004]
However, the conventional gallium nitride based light emitting diode and the method of manufacturing the ohmic contact therefor have one problem. In other words, the material used for the transparent conductive layer 7 is nickel / gold, and the transmissivity of visible light itself is extremely low. (About 70%), but the conductivity at this time is not ideal. Under such circumstances, the operating voltage (Vf) and the luminance (Iv) of the traditional gallium nitride-based light emitting diode cannot be effectively increased.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gallium nitride-based light emitting diode having a digital transmission layer and a method of manufacturing the same, in order to solve the above-mentioned problems of the traditional gallium nitride-based light emitting diode.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a method for lowering the resistance between the ITO layer and the p-type gallium nitride-based contact layer, which is provided by a digital transmission layer in which carrier transmission proceeds inside. In which the ITO layer and the p-type gallium nitride-based contact layer are in an ohmic contact state, thereby providing a method of reducing the resistance between them.
[0007]
It is a further object of the present invention to provide a material in which carrier punch-through can proceed.
[0008]
In the present invention, an ITO material having excellent translucency with respect to visible light is used for the transparent conductive layer 7 instead of nickel / gold. However, there is a non-ohmic contact between such ITO and the p-type gallium nitride-based material, and therefore, a digital transmissive layer (Digital Transparent layer) 10 is added between them, as shown in FIG. Utilizing the punch-through effect of the carrier, an ohmic contact is made to reduce the resistance between the two.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a gallium nitride based light emitting diode,
Board and
A gallium nitride based semiconductor stack layer formed on the substrate and having a first upper surface and a second upper surface, wherein a distance between the first upper surface and the non-conductive substrate is the second upper surface; And the distance between the substrates, the gallium nitride based semiconductor stack layer,
A digital transmission layer, which is a digital transmission layer, has a transmittance of greater than 80% for light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and internally proceeds with carrier punch-through using a carrier punch-through effect;
A first ohmic contact electrode which is a first ohmic contact electrode, is formed on the first upper surface, and is used as a p-type ohmic contact;
A second ohmic contact electrode formed as a second ohmic contact electrode and formed on the second upper surface and used as an n-type ohmic contact;
And a gallium nitride-based light emitting diode.
According to a second aspect of the present invention, in the gallium nitride-based light-emitting diode according to the first aspect, the gallium nitride-based semiconductor stack layer includes an n-type gallium nitride-based contact layer, a light-emitting stack layer, and a p-type gallium nitride-based contact layer. The gallium nitride-based light emitting diode is characterized by the above.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the gallium nitride based light emitting diode according to the first aspect, wherein the digital transmission layer has two types of materials whose thickness gradually increases from 10 ° to 90 ° / materials Al X whose thickness gradually decreases from 90 ° to 10 °. in y Ga 1-x-y N z P 1-z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is being deposited, of which 0 ≦ x, y, z, p, q, A gallium nitride-based light emitting diode characterized in that r ≦ 1 and conductivity is p-type, n-type or i-type.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the gallium nitride-based light emitting diode according to the first aspect, wherein the material forming the first ohmic contact electrode is ITO.
According to a fifth aspect of the present invention, in the gallium nitride-based light emitting diode according to the first aspect, the thickness range of the first ohmic contact electrode is 100 ° to 20000 °, and the relatively good thickness is 1000 ° to 4000 °. A gallium nitride-based light emitting diode is a feature.
The invention according to claim 6 is the gallium nitride based light emitting diode according to claim 5, wherein the distance between the first ohmic contact electrode and the substrate is larger than the distance between the second ohmic contact electrode and the substrate. And a gallium nitride based light emitting diode.
The invention according to claim 7 is a gallium nitride based light emitting diode,
Board and
A buffer layer formed on the substrate;
An n-type gallium nitride-based contact layer formed on the buffer layer;
A light-emitting stack layer formed on the n-type gallium nitride-based contact layer;
A p-type gallium nitride-based contact layer formed on the light emitting stack layer;
Formed on the p-type gallium nitride-based contact layer, having a transmittance of greater than 80% for light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and performing carrier punch-through using a carrier punch-through effect inside; A digital transmission layer;
A first ohmic contact electrode formed on the digital transmission layer and used as a p-type ohmic contact;
A second ohmic contact electrode formed on the n-type gallium nitride-based contact layer and used as an n-type ohmic contact;
And a gallium nitride-based light emitting diode.
According to an eighth aspect of the present invention, in the gallium nitride-based light emitting diode according to the seventh aspect, the digital transmission layer has two kinds of materials whose thickness gradually increases from 10 ° to 90 ° / material Al X whose thickness gradually decreases from 90 ° to 10 °. in y Ga 1-x-y N z P 1-z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is being deposited, of which 0 ≦ x, y, z, p, q, A gallium nitride-based light emitting diode characterized in that r ≦ 1 and conductivity is p-type, n-type or i-type.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the gallium nitride-based light emitting diode according to the seventh aspect, wherein a material forming the first ohmic contact electrode is ITO.
According to a tenth aspect of the present invention, in the gallium nitride-based light emitting diode according to the seventh aspect, the thickness range of the first ohmic contact electrode is from 100 ° to 20,000 °, and the relatively good thickness is from 1000 ° to 4000 °. A gallium nitride-based light emitting diode is a feature.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the gallium nitride-based light emitting diode according to the tenth aspect, a distance between the first ohmic contact electrode and the substrate is larger than a distance between the second ohmic contact electrode and the substrate. And a gallium nitride based light emitting diode.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode,
Providing a substrate;
Forming a gallium nitride-based semiconductor stack layer formed by stacking an n-type gallium nitride-based contact layer, a light emitting stack layer, and a p-type gallium nitride-based contact layer on the substrate in order from bottom to top;
Forming a digital transmission layer on the p-type gallium nitride-based contact layer;
Etching the digital transmission layer, the p-type gallium nitride-based contact layer, the light emitting stack layer, and the n-type gallium nitride-based contact layer in order downward by dry etching to form an n-type metal forming region;
Forming a first ohmic contact electrode on the p-type gallium nitride-based contact layer for a p-type ohmic contact;
Forming a second ohmic contact electrode on the n-type metal forming region for an n-type ohmic contact;
Forming a solder pad on the first ohmic contact electrode and the second ohmic contact electrode simultaneously;
And a method for manufacturing a gallium nitride based light emitting diode.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the digital transmission layer is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy, or vapor phase. A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized by being formed by any one of epitaxy (Vapor Phase Epitaxy; VPE) and liquid phase epitaxy (Liquid Phase Epitaxy; LPE).
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the thirteenth aspect, the material of the digital transmission layer has a transmittance of more than 80% with respect to light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and has an internal structure. A method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, wherein the material is selected from materials that progress carrier punch-through using the carrier punch-through effect.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the fourteenth aspect, the thickness of the digital transmission layer is gradually increased from 10 ° to 90 °. material Al X in y Ga 1-x -y N z P 1-z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is the deposit formed, of which 0 ≦ x, y, z, A method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that p, q, r ≦ 1, and conductivity is p-type, n-type, or i-type.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the dry etching method is ICP-RIE.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the sixteenth aspect, the depth of the n-type metal formation region formed by ICP-RIE is set to 10000 °. It is a method of manufacturing a light emitting diode.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, a material for forming the first ohmic contact electrode is ITO. And
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the eighteenth aspect, the first ohmic contact layer is formed by a sputter type vapor deposition method. Manufacturing method.
According to a twentieth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the thickness range of the first ohmic contact electrode is about 100 ° to 20000 °, of which a relatively good thickness is 1000 ° to 4000 °. And a method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode.
According to a twenty-first aspect, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the material forming the second ohmic contact electrode is titanium / aluminum, titanium / aluminum / titanium / gold, titanium / aluminum / A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized by using either nickel or gold.
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twenty-first aspect, the material for forming the second ohmic contact electrode is titanium / aluminum having a thickness of 150 ° / 1500 °; A method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that the thickness of titanium / gold is 150/1500/2000/1000 / and the thickness of titanium / aluminum / nickel / gold is 150/1500/2000/1000 /. And
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the gallium nitride-based semiconductor stack layer includes one buffer layer located between the substrate and the n-type gallium nitride-based contact layer. And a method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twelfth aspect, the material of the solder pad is selected from titanium / gold, titanium / aluminum / titanium / gold, and titanium / aluminum / platinum / gold. A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that:
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to the twenty-fourth aspect, the thickness of titanium / gold is 150/2000/000 and the thickness of titanium / aluminum / titanium / gold is 150/1500/2000 /. / 10000}, and the thickness of titanium / aluminum / platinum / gold is 150/1500/2000/10000}.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
To achieve the above object, the present invention provides a gallium nitride based light emitting diode having a kind of digital transmission layer and a method of manufacturing the same. According to the present invention, first, a substrate is provided, on which a n-type gallium nitride-based contact layer, a light emitting stack layer, and a p-type gallium nitride-based contact layer are stacked in order from bottom to top. A digital transmission layer, a p-type gallium nitride-based contact layer, a light-emitting stack layer, and an n-type gallium nitride-based layer. The contact layer is etched to form an n-type metal (n-Metal) formation region, and then a first ohmic contact electrode is formed on the p-type gallium nitride-based contact layer for a p-type ohmic contact. A two-ohm contact electrode is formed on the n-type metal formation region for an n-ohm contact, and finally a first ohmic contact is formed. When forming a solder pad on the second ohmic contact electrode.
[0011]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described. Of these, different parts of the components are not drawn to scale. The relevant dimensional ratios of those dimensions to other parts are exaggerated so that those skilled in the art can easily understand the present invention.
[0012]
Example:
As shown in FIG. 6, first, a substrate 10 is provided, and a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), a molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy), a vapor phase epitaxy (Vapor Phase Epitaxy; VPE), and a liquid phase epitaxy are provided. The buffer layer 20 is formed on the substrate 10 using (Liquid Phase Epitaxy; LPE). In the present invention, the preferred formation method is MOCVD. Further, in the same manner as described above, the n-type gallium nitride-based layer 30 and the light emitting stack layer 40 A p-type gallium nitride-based layer 50 on the light emitting stack layer 40 and a digital transmission layer 100 on the p-type gallium nitride-based layer 50 are formed. A cross-sectional view of the digital transmission layer 100 is as shown in FIG. In FIG. 7, the digital transmission layer 100 has two types of materials Al X In y Ga 1-xy N z P 1-z / Al p In whose thickness gradually increases (from 10 ° to 90 °) / decreases (from 90 ° to 10 °). q Ga 1-p-q N r P 1-r is being deposited, of which 0 <[x, y, z, p, q, r ] <1.
[0013]
Subsequently, the digital transmission layer 100, the p-type gallium nitride-based layer 50, the light emitting stack layer 40, and the n-type gallium nitride-based layer 30 are etched in a downward order by a dry etching method, and terminated at the n-type gallium nitride-based layer 30. Then, an n-type metal formation region 60 having a depth of about 10,000 ° is formed. A preferred dry etching method in the present invention is an ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching) method, and the structure thus formed is shown in FIG.
[0014]
Thereafter, an ITO layer used as a p-type ohmic contact and having a transparent property is formed on the p-type gallium nitride-based layer 50 by a thermal resistance type vapor deposition method, a sputtering type vapor deposition method or an electron gun vapor deposition method. 110, that is, a first ohmic contact electrode is formed. In the present invention, a preferred method is a sputter-type vapor deposition method, and the thickness range of the ITO layer 110 is about 100 ° to 20000 °, of which 1000 ° to 4000 ° is preferable. The structure thus formed is shown in FIG.
[0015]
After that, the n-type metal 80 used as the n-type ohmic contact, that is, the second ohmic contact electrode is formed on the n-type metal forming region 60 by using the various methods described above. In the present invention, the preferred method is electron gun vapor deposition, and the material used for the n-type metal 80 is titanium / aluminum (about 150 ° / 1500 °), but other materials such as titanium / aluminum / It can be titanium / gold (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 1000 °) or titanium / aluminum / nickel / gold (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 1000 °), thus forming the structure shown in FIG.
[0016]
Finally, a solder pad 90 having a diameter of about 100 μm is simultaneously formed on the ITO layer 110 and the n-type metal 80 by using any one of the various methods described above. In the present invention, the preferred method is an electron gun vapor deposition method, and the material used for the solder pad 90 is titanium / gold (about 150 / 20,000), but other materials such as titanium / aluminum / It can be titanium / gold (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 10000 °) or titanium / aluminum / platinum / gold (about 150 ° / 1500 ° / 2000 ° / 10000 °), thus forming the structure shown in FIG. Thus, the gallium nitride based light emitting diode of the present invention is completed.
[0017]
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the transmittance of the nickel / gold layer and the ITO layer with respect to the wavelength. The nickel / gold layer has a maximum transmittance of 73% at a wavelength of 500 nm, and the ITO layer has a maximum transmittance of 93% at a wavelength of 500 nm. %, Obviously, the ITO layer has a relatively good transmission for visible light.
[0018]
FIG. 13 is a graph showing current-voltage characteristics of a conventional gallium nitride-based light-emitting diode and the gallium nitride-based light-emitting diode of the present invention. FIG. 14 is a luminance-current characteristic diagram of a conventional gallium nitride-based light emitting diode and the gallium nitride-based light emitting diode of the present invention. As shown in the above figures, the electrical characteristics of the device manufactured based on the structure of the present invention and the traditional structure do not change much, but the brightness is increased by about 20% in the present invention, Proves that they have made progress in comparison to traditional techniques.
[0019]
The above is a description of the embodiments of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any modification or alteration of details that can be made based on the present invention belongs to the scope of the present invention.
[0020]
【The invention's effect】
The present invention provides a gallium nitride-based light emitting diode having a digital transmission layer and a method of manufacturing the same, which solves the above-mentioned problems of the traditional gallium nitride-based light emitting diode.
[0021]
The present invention also provides a method for lowering the resistance between the ITO layer and the p-type gallium nitride-based contact layer, which comprises the above-described ITO layer and the p-type gallium nitride by a digital transmission layer in which carrier transmission proceeds. This is a method for providing a method of making the system contact layer in an ohmic contact state, thereby reducing the resistance between the two.
[0022]
The present invention further provides a material within which carrier punchthrough can proceed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view illustrating the structure of a conventional gallium nitride-based light emitting diode.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing step of the structure of FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a manufacturing step of the structure of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a manufacturing step of the structure of FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a manufacturing step of the structure of FIG. 1;
FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a gallium nitride based light emitting diode of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a digital transmission layer in the present invention.
FIG. 8 is a view showing a manufacturing step of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a manufacturing step of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a manufacturing step of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a manufacturing step of the gallium nitride based light emitting diode of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the transmittance of the nickel / gold layer and the wavelength (nm) of ITO.
FIG. 13 is a graph showing current-voltage characteristics of a conventional gallium nitride-based light emitting diode and the gallium nitride-based light emitting diode of the present invention.
FIG. 14 is a luminance-current characteristic diagram of a conventional gallium nitride-based light emitting diode and a gallium nitride-based light emitting diode of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 substrate 2 buffer layer 3 n-type gallium nitride-based layer 4 light-emitting stack layer 5 p-type gallium nitride-based layer 6 n-type metal forming region 7 transparent conductive layer 8 n-type metal 9 solder pad 10 substrate 20 buffer layer 30 n-type gallium nitride-based Layer 40 Light-emitting stack layer 50 P-type gallium nitride-based layer 60 N-type metal forming region 70 Transparent conductive layer 80 N-type metal 90 Solder pad 100 Digital transmission layer 110 ITO layer

Claims (25)

窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
窒化ガリウム系半導体スタック層とされ、該基板の上に形成され、第１上表面と第２上表面を具え、該第１上表面と不導電の該基板の間の距離が該第２上表面と該基板の間距離より大きい、上記窒化ガリウム系半導体スタック層と、
ディジタル透過層とされ、波長が３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用しキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
第１オームコンタクト電極とされ、該第１上表面の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして用いられる、上記第１オームコンタクト電極と、
第２オームコンタクト電極とされ、該第２上表面の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる、上記第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。In gallium nitride based light emitting diodes,
Board and
A gallium nitride based semiconductor stack layer formed on the substrate and having a first upper surface and a second upper surface, wherein a distance between the first upper surface and the non-conductive substrate is the second upper surface; And the distance between the substrates, the gallium nitride based semiconductor stack layer,
A digital transmission layer, which is a digital transmission layer, has a transmittance of greater than 80% for light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and internally proceeds with carrier punch-through using a carrier punch-through effect;
A first ohmic contact electrode which is a first ohmic contact electrode, is formed on the first upper surface, and is used as a p-type ohmic contact;
A second ohmic contact electrode formed as a second ohmic contact electrode and formed on the second upper surface and used as an n-type ohmic contact;
A gallium nitride-based light-emitting diode, comprising: 請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック層が、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 1, wherein the gallium nitride-based semiconductor stack layer comprises an n-type gallium nitride-based contact layer, a light-emitting stack layer, and a p-type gallium nitride-based contact layer. Gallium-based light emitting diode. 請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。In the gallium nitride based light emitting diode of claim 1, the digital transmission layer two materials material / thickness thickness gradually increases from 10Å to 90 Å is gradually reduced to 10Å from 90Å Al X In y Ga 1- x- y N z P 1-z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is being deposited, of which 0 ≦ x, y, z, p, q, at r ≦ 1, conductive Is a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that it is a p-type, n-type or i-type. 請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 1, wherein a material forming the first ohmic contact electrode is ITO. 請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。2. The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 1, wherein the thickness of the first ohmic contact electrode ranges from 100 ° to 20,000 °, and the relatively good thickness is from 1000 ° to 4000 °. Light emitting diode. 請求項５に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 5, wherein a distance between the first ohmic contact electrode and the substrate is larger than a distance between the second ohmic contact electrode and the substrate. 窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成された発光スタック層と、
該発光スタック層の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成され、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
該ディジタル透過層の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして使用される第１オームコンタクト電極と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。In gallium nitride based light emitting diodes,
Board and
A buffer layer formed on the substrate;
An n-type gallium nitride-based contact layer formed on the buffer layer;
A light-emitting stack layer formed on the n-type gallium nitride-based contact layer;
A p-type gallium nitride-based contact layer formed on the light emitting stack layer;
Formed on the p-type gallium nitride-based contact layer, having a transmittance of greater than 80% for light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and performing carrier punch-through using a carrier punch-through effect inside; A digital transmission layer;
A first ohmic contact electrode formed on the digital transmission layer and used as a p-type ohmic contact;
A second ohmic contact electrode formed on the n-type gallium nitride-based contact layer and used as an n-type ohmic contact;
A gallium nitride-based light-emitting diode, comprising: 請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。In the gallium nitride based light-emitting diode according to claim 7, the digital transmission layer two materials material / thickness thickness gradually increases from 10Å to 90 Å is gradually reduced to 10Å from 90Å Al X In y Ga 1- x- y N z P 1-z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is being deposited, of which 0 ≦ x, y, z, p, q, at r ≦ 1, conductive Is a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that it is a p-type, n-type or i-type. 請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 7, wherein the material forming the first ohmic contact electrode is ITO. 請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 7, wherein the thickness range of the first ohmic contact electrode is from 100 to 20000, and the relatively good thickness is from 1000 to 4000. Light emitting diode. 請求項１０に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。The gallium nitride-based light emitting diode according to claim 10, wherein a distance between the first ohmic contact electrode and the substrate is larger than a distance between the second ohmic contact electrode and the substrate. 窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、
基板を提供するステップと、
下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を該基板の上に形成するステップと、
ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成するステップと、
ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属形成領域を形成するステップと、
第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とするステップと、
第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とするステップと、
第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上に同時にソルダパッドを形成するステップと、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。In a method of manufacturing a gallium nitride based light emitting diode,
Providing a substrate;
Forming a gallium nitride-based semiconductor stack layer formed by stacking an n-type gallium nitride-based contact layer, a light emitting stack layer, and a p-type gallium nitride-based contact layer on the substrate in order from bottom to top;
Forming a digital transmission layer on the p-type gallium nitride-based contact layer;
Etching the digital transmission layer, the p-type gallium nitride-based contact layer, the light emitting stack layer, and the n-type gallium nitride-based contact layer in order downward by dry etching to form an n-type metal forming region;
Forming a first ohmic contact electrode on the p-type gallium nitride-based contact layer for a p-type ohmic contact;
Forming a second ohmic contact electrode on the n-type metal forming region for an n-type ohmic contact;
Forming a solder pad on the first ohmic contact electrode and the second ohmic contact electrode simultaneously;
A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, comprising: 請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）のいずれかの方法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method for manufacturing a gallium nitride based light emitting diode according to claim 12, wherein the digital transmission layer is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy, vapor phase epitaxy (VPE). ), And a liquid phase epitaxy (Liquid Phase Epitaxy; LPE) method. 請求項１３に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層の材料は、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する材料より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。14. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 13, wherein the material of the digital transmission layer has a transmittance of greater than 80% for light having a wavelength of 380 nm to 560 nm, and utilizes a carrier punch-through effect internally. A method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, wherein the material is selected from materials that progress carrier punch-through. 請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ Ｉｎｙ Ｇａ１−ｘ−ｙ Ｎｚ Ｐ１−ｚ ／Ａｌｐ Ｉｎｑ Ｇａ１−ｐ−ｑ Ｎｒ Ｐ１−ｒ を堆積させて形成し、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。The method of manufacturing a gallium nitride based light-emitting diode according to claim 14, material Al X In y Ga 1 the material / thickness two kinds of thickness of the digital transmission layer gradually increases from 10Å to 90Å is gradually reduced to 10Å from 90Å -x-y N z P 1- z / Al p in q Ga 1-p-q N r P 1-r is the deposit formed, of which 0 ≦ x, y, z, p, q, r ≦ 1 Wherein the conductivity is p-type, n-type or i-type. 請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ドライエッチング法はＩＣＰ−ＲＩＥとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein the dry etching method is ICP-RIE. 請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ＩＣＰ−ＲＩＥで形成するｎ形金属形成領域の深さを１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。17. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 16, wherein the depth of an n-type metal formation region formed by ICP-RIE is set to 10,000 degrees. 請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極を形成する材料をＩＴＯとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein a material forming the first ohmic contact electrode is ITO. 請求項１８に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト層を、スパッタ式気相蒸着法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 18, wherein the first ohmic contact layer is formed by a sputter-type vapor deposition method. 請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲を約１００Åから２００００Åとし、そのうち比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein the thickness of the first ohmic contact electrode ranges from about 100 ° to 20000 °, and a relatively good thickness ranges from 1000 ° to 4000 °. And a method for manufacturing a gallium nitride based light emitting diode. 請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウム、チタン／アルミニウム／チタン／金、チタン／アルミニウム／ニッケル／金のいずれかとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein a material forming the second ohmic contact electrode is any one of titanium / aluminum, titanium / aluminum / titanium / gold, and titanium / aluminum / nickel / gold. A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, comprising: 請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウムの厚さは１５０Å／１５００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとし、チタン／アルミニウム／ニッケル／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。22. The method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 21, wherein the material forming the second ohmic contact electrode has a thickness of titanium / aluminum of 150 ° / 1500 ° and a thickness of titanium / aluminum / titanium / gold of A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that the thickness of titanium / aluminum / nickel / gold is 150/1500/2000/1000/150/1500/2000/1000. 請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、窒化ガリウム系半導体スタック層が、基板とｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の間に位置する一つのバッファ層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein the gallium nitride-based semiconductor stack layer includes one buffer layer located between the substrate and the n-type gallium nitride-based contact layer, A method for manufacturing a gallium nitride based light emitting diode. 請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ソルダパッドの材料を、チタン／金、チタン／アルミニウム／チタン／金、及びチタン／アルミニウム／白金／金より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。13. The method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 12, wherein the material of the solder pad is selected from titanium / gold, titanium / aluminum / titanium / gold, and titanium / aluminum / platinum / gold. A method for manufacturing a gallium-based light emitting diode. 請求項２４記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、チタン／金の厚さは１５０Å／２００００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとし、及びチタン／アルミニウム／白金／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。25. The method of manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode according to claim 24, wherein the thickness of titanium / gold is 150 / 20,000, the thickness of titanium / aluminum / titanium / gold is 150/1500/2000/10000, and A method for manufacturing a gallium nitride-based light emitting diode, characterized in that the thickness of aluminum / platinum / gold is 150/1500/2000/10000.
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US7485902B2 (en) * 2002-09-18 2009-02-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor light-emitting device

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