JP2004319672A - 発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】電流分散層として金属酸化物の透明導電膜を用いた構造のＬＥＤにおいて、透明導電膜上に形成したパッド電極の剥がれの問題を解決できる安価な電極構造を得ること。
【解決手段】半導体基板１上に発光部１１となるｐｎ接合のシングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜７を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極８、９を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極８が重層構造から成り、その最下層８ａがＴｉ、最上層８ｂがＡｕ、中間層８ｃがＮｉ又はＡｌである構造とする。
【選択図】 図１
【解決手段】半導体基板１上に発光部１１となるｐｎ接合のシングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜７を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極８、９を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極８が重層構造から成り、その最下層８ａがＴｉ、最上層８ｂがＡｕ、中間層８ｃがＮｉ又はＡｌである構造とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流分散層として金属酸化物の透明導電膜を用いた構造の発光ダイオード、特にその透明導電膜上のパッド電極の剥がれを防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）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系の結晶層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長できるようになったことから、橙色、黄色、緑色、青色の高輝度ＬＥＤが製作できるようになってきた。
【０００３】
ＭＯＶＰＥ法で形成したＬＥＤ用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。
【０００４】
従来の高輝度ＬＥＤでは、光の取り出し面中にある表面側電極（パッド電極）で反射されて、その直下での発光が外部に取り出せないことから、発光の取出し方向に在る上部クラッド層の上に電流分散層（ウィンドウ層）を設けて、上部電極から供給された電流を電流分散層中でチップ横方向に広げ、上部電極直下以外の領域での発光割合を高くしている。しかし、高輝度を得るために、電流分散層の膜厚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ことが問題であった。
【０００５】
これら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の低い値が得られる材料を用いる方法がある。例えばＡｌＧａＩｎＰ４元系の場合には、電流分散層としてＧａＰやＡｌＧａＡｓが用いられる。しかし、これらの抵抗率の低い材料を用いてもやはり電流分散を良くするためには、膜厚を８μｍ以上まで厚くする必要がある。
【０００６】
そこで、電流分散層を薄くするために、電流分散層の抵抗率を低くすることが考えられる。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しようと試みられているが、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。
【０００７】
この解決手段として、半導体の電流分散層の代わりに、酸化インジウム・錫（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）のような金属酸化物から成る透明導電膜を電流分散層に用いる方法が提案されている。この金属酸化物を用いた透明導電膜は、キャリア濃度が非常に高く、薄い膜厚で十分な電流分散を得ることができる。
【０００８】
この透明導電膜は半導体エピタキシャル層の表面に形成され、その上にワイヤボンディング用の金属電極（パッド電極）が形成される。ところが、この時、透明導電膜が金属酸化物である場合、その上に形成した上部電極（パッド電極）が、エッチングやダイシング等のプロセス加工中やワイヤボンディング中に剥がれるという大きな問題があった。
【０００９】
この問題を解決する技術としては、ｎ形酸化亜鉛を含む酸化物窓層（電流分散層）上の電極を重層構造とすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、電極の最下層を、遷移金属の金属酸化物を含む層から構成するものであり、具体的には、酸化ニッケル（ＮｉＯ）（最下層）／Ａｕ（最上層）或いは酸化チタン（ＴｉＯ２）／Ａｌ等の重層構造電極とするものである。
【００１０】
この重層電極は、最下層の酸化物層を構成する金属元素であるＮｉ或いはチタン（Ｔｉ）単体膜と最上層をなす金属膜との積層構造、即ち、Ｎｉ／Ａｕ或いはＴｉ／Ａｌ重層構造を基として構成する。電極にオーミック性を付与するための熱処理（アロイング）或いはＬＥＤ製造プロセスにおける加熱処理に伴い、かくの如く構成された単体金属の重層構造電極においては、最下層のＮｉ層或いはＴｉ層が下地の酸化物窓層から侵入する酸素により酸化され、酸化物を含む層となり、結果としてＮｉＯ／Ａｕ或いはＴｉＯ２／Ａｌ重層構造の電極が帰結される。
【００１１】
上記特許文献１には、最上層をＡｕとする重層電極にあって、最下層と最上層との間に、モリブデン（Ｍｏ）またはＰｔからなる層を配備する構成例も開示されている。この様に、高融点金属からなる中間層が挿入された構成とすると、Ａｕ電極層との接合界面近傍の領域に酸素原子が濃縮されるのが避けられ、相互に強固に密着した重層電極がもたらされる利点がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−４４５０３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記問題を解決するために、電極剥がれ防止用電極として、最上層と最下層との間にモリブデンまたは白金を用いる方法の場合、これらの金属が高価であるという問題がある。
【００１４】
また、これらの金属は高融点金属であることから、その形成方法には高価な装置であるスパッタ法を用いなくてはならない。こられの理由のため、発光ダイオードの価格が高くなる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エピタキシャルウェハの表面に電流分散層として金属酸化物の透明導電膜を用いた構造のＬＥＤにおいて、透明導電膜上に形成したパッド電極の剥がれの問題を解決することのできる安価な電極構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１７】
請求項１の発明に係る発光ダイオードは、半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造またはダブルヘテロ（ＤＨ）構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＮｉであることを特徴とする。
【００１８】
これは透明導電膜上の表面側電極（パッド電極）がＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造である発光ダイオードである。
【００１９】
請求項２の発明は、半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造またはダブルヘテロ（ＤＨ）構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＡｌであることを特徴とする。
【００２０】
これは透明導電膜の上のパッド電極がＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造である発光ダイオードである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発光ダイオードにおいて、上記表面側電極の最上層が、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造からなることを特徴とする。
【００２２】
＜発明の要点＞
上記目的を達するために、本発明では、金属酸化物の電流分散膜の上に形成するための剥がれにくい電極構造として、電流分散層としての金属酸化物からなる透明導電膜、例えばＩＴＯ膜の表面に、まずＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の上に、ＮｉとＡｕ、もしくはＡｌとＡｕを順次積層することにより、電極剥がれの問題を解決した。
【００２３】
この構造の電極は、金属酸化物からなる透明導電膜からの電極剥がれを生じないという特長に加えて、最上層と最下層との間の中間層にＮｉ又はＡｌを用いているため、従来の高価なモリブデンまたは白金を用いた構造に比べ、材料が安価である。また、スパッタ法を用いなくても、Ｎｉ又はＡｌは通常の真空蒸着法により製造できるという長所がある。従って、従来よりも発光ダイオードをより安価に提供することができる。
【００２４】
透明導電膜は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の酸化物であってよいが、特に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなるのが好ましい。ＩＴＯの比抵抗は約３×１０−６Ωｍで、ｐ型ＧａＰの比抵抗の約百分の一であるので、透明導電膜をＩＴＯで形成することにより、透明導電膜の厚さを大幅に減少することができる。
【００２５】
表面側電極は、結線が容易であること（良好なボンディング特性）、下部層との低いオーミック接触抵抗が安定して得られること（良好なオーミック特性）及び下部層との密着性が良好であることが要求される。これらを満たすものとして、本発明では表面側電極（パッド電極）をＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造又はＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造とする。最上層がＡｕであるためボンディング特性も良好である。
【００２６】
表面側電極（パッド電極）の最上層の材料は、ワイヤボンディング性の点からは、より柔らかい方が良い。このためパッド電極の最上層は、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造からなることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２８】
本発明の一実施形態を説明するための発光ダイオードの構造を図１に示す。この発光ダイオードの構造は、第一導電型基板としてのｎ型のＧａＡｓ基板１上に、第一導電型バッファ層であるｎ型ＧａＡｓバッファ層１０、第一導電型クラッド層であるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３と、第二導電型クラッド層であるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４とから成る発光部１１があり、その上にｐ型ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）５、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６が、さらにその上に、十分な透光性を有し、且つ電流分散を得られる電気特性を有する透明導電膜として、ＳｎドープＩｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）から成るＩＴＯ膜７がある。そして、チップの表面側中央つまりＩＴＯ膜（透明導電膜）７の中央には円形のパッド電極（部分電極）から成る表面側電極８が設けられており、またチップの裏面には金属電極から成る基板側電極９が設けられている。
【００２９】
ここまでの構造は従来の透明導電膜を用いた構造の発光ダイオードと同じであり、本発明はこの構造の発光ダイオードにおいて、電流分散層として作用する金属酸化膜（ＩＴＯ膜７）上に設ける表面側電極８が三層の重層構造を持ち、その最下層８ａがＴｉ、最上層８ｂがＡｕ、中間層８ｃがＮｉ又はＡｌから成ることに特徴がある。
【００３０】
かかる重層構造の表面側電極を持つ本発明の作用効果を確認するため、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の従来例と実施例を作製した。
【００３１】
［従来例］
従来例として、図１に示したエピタキシャル層の積層構造を持つ発光波長６３０ｎｍ付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウェハであって、表面側電極８の重層構造の材料のみ相違するものを作製した。
【００３２】
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層１０、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層３、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層４、ｐ型ＧａＰ電流分散層５を成長させ、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６をＭＯＶＰＥ成長で成長させた。
【００３３】
このエピタキシャルウェハにＩＴＯ膜７をスパッタ法にて形成した。この膜エピタキシャルウェハに対し、基板側全面にｎ型電極（基板側電極９）を形成し、またＩＴＯ膜側に直径１３０μｍの円形のパッド電極から成るｐ型電極（表面側電極８）を形成して、ＬＥＤチップとした。
【００３４】
従来例の試料は３種作製した。まず、それらのｎ側電極（基板側電極９）は、真空蒸着法により、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕを、それぞれ基板側から順に６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍ蒸着した。
【００３５】
またチップ上面のｐ側電極（表面側電極８）については、その最下層８ａ、中間層８ｃ、最上層８ｂとして、第１試料ではＡｕＺｎ、Ｎｉ、Ａｕの三層、第２試料ではＡｕＢｅ、Ｎｉ、Ａｕの三層、または第３試料ではＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕの三層を、それぞれＩＴＯ膜側から順に６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍ真空蒸着法により蒸着した。
【００３６】
また別の第４試料として、Ｔｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に２０ｎｍ、１０００ｎｍ蒸着し、二層の重層構造を持つ表面側電極８としたものを作製した。
【００３７】
上記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウェハを、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードにするため、エッチングやダイシング等のプロセス加工及びワイヤボンディングを行った。この結果、第１試料であるＡｕＺｎ、Ｎｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に蒸着したＡｕＺｎ／Ｎｉ／Ａｕの電極構造のものと、第２試料及び第３試料であるＡｕＢｅ、Ｎｉ、Ａｕ及びＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に蒸着したＡｕＢｅ／Ｎｉ／Ａｕ及びＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極構造のものは、エッチングやダイシング等のプロセス加工中にパッド電極（表面側電極８）が約５０％以上剥がれた。更にワイヤボンディング工程を行うと、電極パッド（表面側電極８）が９８％以上剥がれた。
【００３８】
また第４試料であるＴｉ／Ａｕ電極構造のものは、ワイヤボンディング工程で、電極パッドのＡｕ層がＴｉ層から９０％剥がれた（金属酸化膜とＴｉは密着していて剥がれない）。
【００３９】
［実施例１］
図１の構造を持つ発光波長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。ＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル層の成長方法、エピタキシャル層１〜６と１０の積層構造等は、基本的に上記の従来例の場合と同じとした。また、スパッタ法によるＩＴＯ膜７の形成方法、真空蒸着法による電極の形成方法及び電極形状も基本的に前記の従来例と同じとした。更にプロセス加工及びワイヤボンディング工程も、前記の従来例と同じとした。
【００４０】
すなわち、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層１０、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層３、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層４、ｐ型ＧａＰ電流分散層５を成長させ、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６をＭＯＶＰＥ成長で成長させた。このエピタキシャルウェハにＩＴＯ膜７をスパッタ法にて形成した。
【００４１】
このエピタキシャルウェハに対し、基板側全面にｎ型電極（基板側電極９）を形成し、またＩＴＯ膜側に直径１３０μｍの円形のパッド電極から成るｐ型電極（表面側電極８）を形成して、ＬＥＤチップとした。
【００４２】
ｎ型電極（基板側電極９）は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造であり、真空蒸着法によりＡｕＧｅを６０ｎｍ、Ｎｉを１０ｎｍ、Ａｕを５００ｎｍ順に蒸着した。
【００４３】
チップ上面側のＩＴＯ膜７上のｐ側電極（表面側電極８）については、その最下層８ａ、中間層８ｃ、最上層８ｂとして、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕを、真空蒸着法により、それぞれＩＴＯ膜側から順に２０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍ蒸着した。
【００４４】
上記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウェハを、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードにするため、上記従来例と同じエッチングやダイシング等のプロセス加工及びワイヤボンディング（超音波ボンディング法による結線）を行なった。この結果、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれは０〜１％と少なく、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれも０〜１％にすることが出来た。更にワイヤボンディング工程でのＡｕ層のみの剥がれも、０〜１％にすることが出来た。
【００４５】
［実施例２］
チップ上面電極つまり表面側電極８に関し、実施例１と同じＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造であるが、そのＡｕの膜厚を１０００ｎｍ、Ｔｉの膜厚を２０ｎｍと一定にして、Ｎｉの膜厚を５〜５００ｎｍに変えたものを作製した。この構造の表面側電極８を持つエピタキシャルウェハにおいても、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれを０〜１％に、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれを０〜１％にすることが出来た。
【００４６】
［実施例３］
この実施例３では、上記実施例１及び２の電極構造におけるＮｉの代わりにＡｌを用いた。すなわち、チップ上面電極つまり金属酸化膜上の表面側電極８を、最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＡｌである重層構造とした。
【００４７】
このようにＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造から成るパッド電極を用いた場合にも、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれを０〜１％に、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれを０〜１％にすることが出来た。このことから、上記実施例１及び２の電極構造におけるＮｉの代わりにＡｌを用いた構成の場合にも、全く同様に電極剥がれの問題が起こらないことを確認できた。
【００４８】
［実施例４］
表面側電極（パッド電極）８の最上層８ｂの材料Ａｕは、ワイヤボンディング性の点からは、より柔らかい方が良い。そこで、本実施例４では、上記実施例１〜３における三層の重層構造から成るパッド電極の最上層８ｂを、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造とした。このようにＡｕ層の二層構造からなるパッド電極（アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層）を用いたところ、よりワイヤボンダビリティが良くなった。
【００４９】
［変形例］
上記実施例では、ｐｎ接合により、より効率よく光を発光させるために活性層の両側にヘテロ構造を設け、電子と正孔とを活性層に閉じ込めるダブルヘテロ（ＤＨ）構造が採用されている。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、ｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造の発光ダイオードについても適用することができる。又、上記実施例では金属酸化物である透明導電膜（ＩＴＯ膜７）の成膜方法をスパッタ法としたが、透明導電膜（ＩＴＯ膜７）の成膜方法はスパッタ法に限定されるものではなく、塗布法、スプレー熱分解法、真空蒸着法で透明導電膜（ＩＴＯ膜７）を形成しても良い。
【００５０】
本発明は、電流分散層として作用する金属酸化物からなる透明導電膜上に設けたパッド電極の剥がれをなくすることを本質とするものであり、ＬＥＤのエピタキシャル層の積層構造については、基本的に制約がなく、任意の構造とすることがきる。例えば、上記の実施の形態ではＡｌＧａＩｎＰ系のＤＨ型ＬＥＤについて述べたが、本発明はＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＡｌＧａＡｓ系あるいはＺｎＳｅ系等他のＤＨ型ＬＥＤにも適用できることはもちろんである。また以上の実施例の説明においてｐとｎとを全く逆に置き換えてもよい。さらにまた、上記のバッファ層１０や表面半導体層６を省略した構成としたり、シングルヘテロ（ＳＨ）構造とすることができる。
【００５１】
また本発明は、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体による青色発光ダイオードの電極構造に適用することもできる。
【００５２】
図２は、ＧａＮよりなるホモ接合の発光ダイオード（ＬＥＤ）に本発明の電極構造を適用した例を示す。２１はサファイア基板、２２はｎ型ＧａＮ層、２３は非常に高抵抗なｐ型ＧａＮ（ｉ型ＧａＮ）層、２４は透明導電膜、２５はｐ型電極（表面側電極）、２６はｎ型電極である。この図２に示すようにｎ型電極２６はｎ型ＧａＮ層２２の側面に設けられるが、本明細書においては、このｎ型電極２６もチップの裏面側に通電のために形成した金属電極であって、上記基板側電極の概念に含まれるものとする。
【００５３】
ｐ型電極（表面側電極）２５は、ｐ型ＧａＮ層２３上に形成された透明導電膜２４上に設けられており、これらの電極に金線をワイヤーボンドして通電することにより、ＬＥＤより発する光を取り出す構造としている。この表面側電極２５の構造は、既に実施例１〜４として説明した重層構造、つまり剥がれの生じない電極として形成される。図２には、代表的に最下層２５ａ、最上層２５ｂ、中間層２５ｃから成る重層構造の表面側電極２５として示してある。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００５５】
本発明では、金属酸化膜上の電極であるパッド電極をＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造又はＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造としている。すなわち、本発明は、金属酸化物からなる透明導電膜の表面に、まず剥がれにくい層としてＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の上に、ＮｉとＡｕ、もしくはＡｌとＡｕを順次積層する構成であるため、パッド電極全体として金属酸化物の透明導電膜上から電極剥がれを生じなくなる。そして、最上層はＡｕから成るため、これに対するワイヤボンディング性も良好である。よって、本発明の電極構造を用いることにより、ＩＴＯ膜等の金属酸化物の透明導電膜を用いたＬＥＤの製作を実現することができる。
【００５６】
更に、本発明で用いた電極材料は低融点材料であることから、一般的、且つ安価な装置である真空蒸着法でパッド電極を形成することができる。
【００５７】
また本発明で用いた電極材料は比較的安価である。このため、発光ダイオード用の電極形成を、従来よりも高価にすること無く、形成することができる。
【００５８】
本発明の対象とする発光ダイオードは、電流分散層としてＩＴＯ膜等の金属酸化物からなる透明導電膜を用いて電流分散する構成であり、電流分散層を厚くする必要が無い。この技術により、ＬＥＤ用のエピタキシャル層の膜厚は五分の一から数十分の一まで薄くすることができる。これは、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もっとも厚かったためである。これにより、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの価格を大幅に低くすることができる。
【００５９】
また、これまでは半導体のエピタキシャル層を用いており、このエピタキシャル層を厚くしても十分な電流分散特性を得ることができなかったが、本発明では金属酸化物から成る透明導電膜を電流分散層に用いることを実現しているため、ＬＥＤの輝度を約５０％程度高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＧａＡｓ基板（第一導電型基板）
２ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッド層）
３ ＡｌＧａＩｎＰ活性層
４ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッド層）
５ ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）
６ ＡｌＩｎＰ表面半導体層
７ ＩＴＯ膜（透明導電膜）
８ 表面側電極
８ａ 最下層
８ｂ 最上層
８ｃ 中間層
９ 基板側電極
１０ ＧａＡｓバッファ層（第一導電型）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流分散層として金属酸化物の透明導電膜を用いた構造の発光ダイオード、特にその透明導電膜上のパッド電極の剥がれを防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）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系の結晶層を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）で成長できるようになったことから、橙色、黄色、緑色、青色の高輝度ＬＥＤが製作できるようになってきた。
【０００３】
ＭＯＶＰＥ法で形成したＬＥＤ用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。
【０００４】
従来の高輝度ＬＥＤでは、光の取り出し面中にある表面側電極（パッド電極）で反射されて、その直下での発光が外部に取り出せないことから、発光の取出し方向に在る上部クラッド層の上に電流分散層（ウィンドウ層）を設けて、上部電極から供給された電流を電流分散層中でチップ横方向に広げ、上部電極直下以外の領域での発光割合を高くしている。しかし、高輝度を得るために、電流分散層の膜厚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ことが問題であった。
【０００５】
これら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の低い値が得られる材料を用いる方法がある。例えばＡｌＧａＩｎＰ４元系の場合には、電流分散層としてＧａＰやＡｌＧａＡｓが用いられる。しかし、これらの抵抗率の低い材料を用いてもやはり電流分散を良くするためには、膜厚を８μｍ以上まで厚くする必要がある。
【０００６】
そこで、電流分散層を薄くするために、電流分散層の抵抗率を低くすることが考えられる。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しようと試みられているが、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。
【０００７】
この解決手段として、半導体の電流分散層の代わりに、酸化インジウム・錫（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）のような金属酸化物から成る透明導電膜を電流分散層に用いる方法が提案されている。この金属酸化物を用いた透明導電膜は、キャリア濃度が非常に高く、薄い膜厚で十分な電流分散を得ることができる。
【０００８】
この透明導電膜は半導体エピタキシャル層の表面に形成され、その上にワイヤボンディング用の金属電極（パッド電極）が形成される。ところが、この時、透明導電膜が金属酸化物である場合、その上に形成した上部電極（パッド電極）が、エッチングやダイシング等のプロセス加工中やワイヤボンディング中に剥がれるという大きな問題があった。
【０００９】
この問題を解決する技術としては、ｎ形酸化亜鉛を含む酸化物窓層（電流分散層）上の電極を重層構造とすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、電極の最下層を、遷移金属の金属酸化物を含む層から構成するものであり、具体的には、酸化ニッケル（ＮｉＯ）（最下層）／Ａｕ（最上層）或いは酸化チタン（ＴｉＯ２）／Ａｌ等の重層構造電極とするものである。
【００１０】
この重層電極は、最下層の酸化物層を構成する金属元素であるＮｉ或いはチタン（Ｔｉ）単体膜と最上層をなす金属膜との積層構造、即ち、Ｎｉ／Ａｕ或いはＴｉ／Ａｌ重層構造を基として構成する。電極にオーミック性を付与するための熱処理（アロイング）或いはＬＥＤ製造プロセスにおける加熱処理に伴い、かくの如く構成された単体金属の重層構造電極においては、最下層のＮｉ層或いはＴｉ層が下地の酸化物窓層から侵入する酸素により酸化され、酸化物を含む層となり、結果としてＮｉＯ／Ａｕ或いはＴｉＯ２／Ａｌ重層構造の電極が帰結される。
【００１１】
上記特許文献１には、最上層をＡｕとする重層電極にあって、最下層と最上層との間に、モリブデン（Ｍｏ）またはＰｔからなる層を配備する構成例も開示されている。この様に、高融点金属からなる中間層が挿入された構成とすると、Ａｕ電極層との接合界面近傍の領域に酸素原子が濃縮されるのが避けられ、相互に強固に密着した重層電極がもたらされる利点がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−４４５０３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記問題を解決するために、電極剥がれ防止用電極として、最上層と最下層との間にモリブデンまたは白金を用いる方法の場合、これらの金属が高価であるという問題がある。
【００１４】
また、これらの金属は高融点金属であることから、その形成方法には高価な装置であるスパッタ法を用いなくてはならない。こられの理由のため、発光ダイオードの価格が高くなる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エピタキシャルウェハの表面に電流分散層として金属酸化物の透明導電膜を用いた構造のＬＥＤにおいて、透明導電膜上に形成したパッド電極の剥がれの問題を解決することのできる安価な電極構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１７】
請求項１の発明に係る発光ダイオードは、半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造またはダブルヘテロ（ＤＨ）構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＮｉであることを特徴とする。
【００１８】
これは透明導電膜上の表面側電極（パッド電極）がＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造である発光ダイオードである。
【００１９】
請求項２の発明は、半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造またはダブルヘテロ（ＤＨ）構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＡｌであることを特徴とする。
【００２０】
これは透明導電膜の上のパッド電極がＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造である発光ダイオードである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発光ダイオードにおいて、上記表面側電極の最上層が、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造からなることを特徴とする。
【００２２】
＜発明の要点＞
上記目的を達するために、本発明では、金属酸化物の電流分散膜の上に形成するための剥がれにくい電極構造として、電流分散層としての金属酸化物からなる透明導電膜、例えばＩＴＯ膜の表面に、まずＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の上に、ＮｉとＡｕ、もしくはＡｌとＡｕを順次積層することにより、電極剥がれの問題を解決した。
【００２３】
この構造の電極は、金属酸化物からなる透明導電膜からの電極剥がれを生じないという特長に加えて、最上層と最下層との間の中間層にＮｉ又はＡｌを用いているため、従来の高価なモリブデンまたは白金を用いた構造に比べ、材料が安価である。また、スパッタ法を用いなくても、Ｎｉ又はＡｌは通常の真空蒸着法により製造できるという長所がある。従って、従来よりも発光ダイオードをより安価に提供することができる。
【００２４】
透明導電膜は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の酸化物であってよいが、特に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなるのが好ましい。ＩＴＯの比抵抗は約３×１０−６Ωｍで、ｐ型ＧａＰの比抵抗の約百分の一であるので、透明導電膜をＩＴＯで形成することにより、透明導電膜の厚さを大幅に減少することができる。
【００２５】
表面側電極は、結線が容易であること（良好なボンディング特性）、下部層との低いオーミック接触抵抗が安定して得られること（良好なオーミック特性）及び下部層との密着性が良好であることが要求される。これらを満たすものとして、本発明では表面側電極（パッド電極）をＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造又はＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造とする。最上層がＡｕであるためボンディング特性も良好である。
【００２６】
表面側電極（パッド電極）の最上層の材料は、ワイヤボンディング性の点からは、より柔らかい方が良い。このためパッド電極の最上層は、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造からなることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２８】
本発明の一実施形態を説明するための発光ダイオードの構造を図１に示す。この発光ダイオードの構造は、第一導電型基板としてのｎ型のＧａＡｓ基板１上に、第一導電型バッファ層であるｎ型ＧａＡｓバッファ層１０、第一導電型クラッド層であるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３と、第二導電型クラッド層であるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４とから成る発光部１１があり、その上にｐ型ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）５、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６が、さらにその上に、十分な透光性を有し、且つ電流分散を得られる電気特性を有する透明導電膜として、ＳｎドープＩｎ２Ｏ３（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）から成るＩＴＯ膜７がある。そして、チップの表面側中央つまりＩＴＯ膜（透明導電膜）７の中央には円形のパッド電極（部分電極）から成る表面側電極８が設けられており、またチップの裏面には金属電極から成る基板側電極９が設けられている。
【００２９】
ここまでの構造は従来の透明導電膜を用いた構造の発光ダイオードと同じであり、本発明はこの構造の発光ダイオードにおいて、電流分散層として作用する金属酸化膜（ＩＴＯ膜７）上に設ける表面側電極８が三層の重層構造を持ち、その最下層８ａがＴｉ、最上層８ｂがＡｕ、中間層８ｃがＮｉ又はＡｌから成ることに特徴がある。
【００３０】
かかる重層構造の表面側電極を持つ本発明の作用効果を確認するため、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の従来例と実施例を作製した。
【００３１】
［従来例］
従来例として、図１に示したエピタキシャル層の積層構造を持つ発光波長６３０ｎｍ付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウェハであって、表面側電極８の重層構造の材料のみ相違するものを作製した。
【００３２】
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層１０、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層３、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層４、ｐ型ＧａＰ電流分散層５を成長させ、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６をＭＯＶＰＥ成長で成長させた。
【００３３】
このエピタキシャルウェハにＩＴＯ膜７をスパッタ法にて形成した。この膜エピタキシャルウェハに対し、基板側全面にｎ型電極（基板側電極９）を形成し、またＩＴＯ膜側に直径１３０μｍの円形のパッド電極から成るｐ型電極（表面側電極８）を形成して、ＬＥＤチップとした。
【００３４】
従来例の試料は３種作製した。まず、それらのｎ側電極（基板側電極９）は、真空蒸着法により、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕを、それぞれ基板側から順に６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍ蒸着した。
【００３５】
またチップ上面のｐ側電極（表面側電極８）については、その最下層８ａ、中間層８ｃ、最上層８ｂとして、第１試料ではＡｕＺｎ、Ｎｉ、Ａｕの三層、第２試料ではＡｕＢｅ、Ｎｉ、Ａｕの三層、または第３試料ではＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕの三層を、それぞれＩＴＯ膜側から順に６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍ真空蒸着法により蒸着した。
【００３６】
また別の第４試料として、Ｔｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に２０ｎｍ、１０００ｎｍ蒸着し、二層の重層構造を持つ表面側電極８としたものを作製した。
【００３７】
上記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウェハを、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードにするため、エッチングやダイシング等のプロセス加工及びワイヤボンディングを行った。この結果、第１試料であるＡｕＺｎ、Ｎｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に蒸着したＡｕＺｎ／Ｎｉ／Ａｕの電極構造のものと、第２試料及び第３試料であるＡｕＢｅ、Ｎｉ、Ａｕ及びＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＡｕをＩＴＯ膜側から順に蒸着したＡｕＢｅ／Ｎｉ／Ａｕ及びＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極構造のものは、エッチングやダイシング等のプロセス加工中にパッド電極（表面側電極８）が約５０％以上剥がれた。更にワイヤボンディング工程を行うと、電極パッド（表面側電極８）が９８％以上剥がれた。
【００３８】
また第４試料であるＴｉ／Ａｕ電極構造のものは、ワイヤボンディング工程で、電極パッドのＡｕ層がＴｉ層から９０％剥がれた（金属酸化膜とＴｉは密着していて剥がれない）。
【００３９】
［実施例１］
図１の構造を持つ発光波長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。ＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャル層の成長方法、エピタキシャル層１〜６と１０の積層構造等は、基本的に上記の従来例の場合と同じとした。また、スパッタ法によるＩＴＯ膜７の形成方法、真空蒸着法による電極の形成方法及び電極形状も基本的に前記の従来例と同じとした。更にプロセス加工及びワイヤボンディング工程も、前記の従来例と同じとした。
【００４０】
すなわち、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓバッファ層１０、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層３、ｐ型（亜鉛ドープ）（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層４、ｐ型ＧａＰ電流分散層５を成長させ、その上にＡｌＩｎＰ表面半導体層６をＭＯＶＰＥ成長で成長させた。このエピタキシャルウェハにＩＴＯ膜７をスパッタ法にて形成した。
【００４１】
このエピタキシャルウェハに対し、基板側全面にｎ型電極（基板側電極９）を形成し、またＩＴＯ膜側に直径１３０μｍの円形のパッド電極から成るｐ型電極（表面側電極８）を形成して、ＬＥＤチップとした。
【００４２】
ｎ型電極（基板側電極９）は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造であり、真空蒸着法によりＡｕＧｅを６０ｎｍ、Ｎｉを１０ｎｍ、Ａｕを５００ｎｍ順に蒸着した。
【００４３】
チップ上面側のＩＴＯ膜７上のｐ側電極（表面側電極８）については、その最下層８ａ、中間層８ｃ、最上層８ｂとして、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕを、真空蒸着法により、それぞれＩＴＯ膜側から順に２０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍ蒸着した。
【００４４】
上記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウェハを、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードにするため、上記従来例と同じエッチングやダイシング等のプロセス加工及びワイヤボンディング（超音波ボンディング法による結線）を行なった。この結果、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれは０〜１％と少なく、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれも０〜１％にすることが出来た。更にワイヤボンディング工程でのＡｕ層のみの剥がれも、０〜１％にすることが出来た。
【００４５】
［実施例２］
チップ上面電極つまり表面側電極８に関し、実施例１と同じＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造であるが、そのＡｕの膜厚を１０００ｎｍ、Ｔｉの膜厚を２０ｎｍと一定にして、Ｎｉの膜厚を５〜５００ｎｍに変えたものを作製した。この構造の表面側電極８を持つエピタキシャルウェハにおいても、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれを０〜１％に、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれを０〜１％にすることが出来た。
【００４６】
［実施例３］
この実施例３では、上記実施例１及び２の電極構造におけるＮｉの代わりにＡｌを用いた。すなわち、チップ上面電極つまり金属酸化膜上の表面側電極８を、最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＡｌである重層構造とした。
【００４７】
このようにＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造から成るパッド電極を用いた場合にも、エッチングやダイシング等のプロセス加工中での電極パッド剥がれを０〜１％に、またワイヤボンディング工程での電極パッド剥がれを０〜１％にすることが出来た。このことから、上記実施例１及び２の電極構造におけるＮｉの代わりにＡｌを用いた構成の場合にも、全く同様に電極剥がれの問題が起こらないことを確認できた。
【００４８】
［実施例４］
表面側電極（パッド電極）８の最上層８ｂの材料Ａｕは、ワイヤボンディング性の点からは、より柔らかい方が良い。そこで、本実施例４では、上記実施例１〜３における三層の重層構造から成るパッド電極の最上層８ｂを、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造とした。このようにＡｕ層の二層構造からなるパッド電極（アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層）を用いたところ、よりワイヤボンダビリティが良くなった。
【００４９】
［変形例］
上記実施例では、ｐｎ接合により、より効率よく光を発光させるために活性層の両側にヘテロ構造を設け、電子と正孔とを活性層に閉じ込めるダブルヘテロ（ＤＨ）構造が採用されている。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、ｐｎ接合のシングルヘテロ（ＳＨ）構造の発光ダイオードについても適用することができる。又、上記実施例では金属酸化物である透明導電膜（ＩＴＯ膜７）の成膜方法をスパッタ法としたが、透明導電膜（ＩＴＯ膜７）の成膜方法はスパッタ法に限定されるものではなく、塗布法、スプレー熱分解法、真空蒸着法で透明導電膜（ＩＴＯ膜７）を形成しても良い。
【００５０】
本発明は、電流分散層として作用する金属酸化物からなる透明導電膜上に設けたパッド電極の剥がれをなくすることを本質とするものであり、ＬＥＤのエピタキシャル層の積層構造については、基本的に制約がなく、任意の構造とすることがきる。例えば、上記の実施の形態ではＡｌＧａＩｎＰ系のＤＨ型ＬＥＤについて述べたが、本発明はＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＡｌＧａＡｓ系あるいはＺｎＳｅ系等他のＤＨ型ＬＥＤにも適用できることはもちろんである。また以上の実施例の説明においてｐとｎとを全く逆に置き換えてもよい。さらにまた、上記のバッファ層１０や表面半導体層６を省略した構成としたり、シングルヘテロ（ＳＨ）構造とすることができる。
【００５１】
また本発明は、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体による青色発光ダイオードの電極構造に適用することもできる。
【００５２】
図２は、ＧａＮよりなるホモ接合の発光ダイオード（ＬＥＤ）に本発明の電極構造を適用した例を示す。２１はサファイア基板、２２はｎ型ＧａＮ層、２３は非常に高抵抗なｐ型ＧａＮ（ｉ型ＧａＮ）層、２４は透明導電膜、２５はｐ型電極（表面側電極）、２６はｎ型電極である。この図２に示すようにｎ型電極２６はｎ型ＧａＮ層２２の側面に設けられるが、本明細書においては、このｎ型電極２６もチップの裏面側に通電のために形成した金属電極であって、上記基板側電極の概念に含まれるものとする。
【００５３】
ｐ型電極（表面側電極）２５は、ｐ型ＧａＮ層２３上に形成された透明導電膜２４上に設けられており、これらの電極に金線をワイヤーボンドして通電することにより、ＬＥＤより発する光を取り出す構造としている。この表面側電極２５の構造は、既に実施例１〜４として説明した重層構造、つまり剥がれの生じない電極として形成される。図２には、代表的に最下層２５ａ、最上層２５ｂ、中間層２５ｃから成る重層構造の表面側電極２５として示してある。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００５５】
本発明では、金属酸化膜上の電極であるパッド電極をＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの重層構造又はＴｉ／Ａｌ／Ａｕの重層構造としている。すなわち、本発明は、金属酸化物からなる透明導電膜の表面に、まず剥がれにくい層としてＴｉ層を形成し、そのＴｉ層の上に、ＮｉとＡｕ、もしくはＡｌとＡｕを順次積層する構成であるため、パッド電極全体として金属酸化物の透明導電膜上から電極剥がれを生じなくなる。そして、最上層はＡｕから成るため、これに対するワイヤボンディング性も良好である。よって、本発明の電極構造を用いることにより、ＩＴＯ膜等の金属酸化物の透明導電膜を用いたＬＥＤの製作を実現することができる。
【００５６】
更に、本発明で用いた電極材料は低融点材料であることから、一般的、且つ安価な装置である真空蒸着法でパッド電極を形成することができる。
【００５７】
また本発明で用いた電極材料は比較的安価である。このため、発光ダイオード用の電極形成を、従来よりも高価にすること無く、形成することができる。
【００５８】
本発明の対象とする発光ダイオードは、電流分散層としてＩＴＯ膜等の金属酸化物からなる透明導電膜を用いて電流分散する構成であり、電流分散層を厚くする必要が無い。この技術により、ＬＥＤ用のエピタキシャル層の膜厚は五分の一から数十分の一まで薄くすることができる。これは、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もっとも厚かったためである。これにより、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハの価格を大幅に低くすることができる。
【００５９】
また、これまでは半導体のエピタキシャル層を用いており、このエピタキシャル層を厚くしても十分な電流分散特性を得ることができなかったが、本発明では金属酸化物から成る透明導電膜を電流分散層に用いることを実現しているため、ＬＥＤの輝度を約５０％程度高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＧａＡｓ基板（第一導電型基板）
２ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッド層）
３ ＡｌＧａＩｎＰ活性層
４ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッド層）
５ ＧａＰ電流分散層（第二導電型電流分散層）
６ ＡｌＩｎＰ表面半導体層
７ ＩＴＯ膜（透明導電膜）
８ 表面側電極
８ａ 最下層
８ｂ 最上層
８ｃ 中間層
９ 基板側電極
１０ ＧａＡｓバッファ層（第一導電型）
Claims (3)
- 半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、
透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＮｉであることを特徴とする発光ダイオード。 - 半導体基板上に発光部となるｐｎ接合のシングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造を形成し、その上に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、その表面側と裏面側に通電のための金属電極を形成した発光ダイオードにおいて、
透明導電膜上の表面側電極が重層構造から成り、その最下層がＴｉ、最上層がＡｕ、中間層がＡｌであることを特徴とする発光ダイオード。 - 請求項１又は２記載の発光ダイオードにおいて、
上記表面側電極の最上層が、アロイ処理したＡｕ層とアロイ処理しないＡｕ層の二層構造からなることを特徴とする発光ダイオード。
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