JP2005167237A - フリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層５０が順次に積層されており、ｐ型クラッド層５０上にＳｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも何れか一つがドーピングされた錫酸化物により形成されたオーミックコンタクト層６０と、オーミックコンタクト層６０の上部に光反射素材により形成された反射層７０と、を備えるフリップチップ型窒化物系発光素子。このフリップチップ型窒化物系発光素子及び製造方法によれば、低い面抵抗と高いキャリア濃度を有する伝導性酸化物電極構造体の適用により電流−電圧特性が改善され、かつ耐久性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法に係り、詳細には発光素子の発光効率を高めうるフリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法に関する。

従来の商用化されている窒化ガリウム系発光素子は、トップエミット型発光素子とフリップチップ型発光素子に分類される。トップエミット型発光素子は、ｐ型クラッド層と接触しているオーミックコンタクト層を通じて光が出射されるように形成される。このようなトップエミット型発光素子は、一般的にｐ型クラッド層上にＮｉとＡｕを順次に積層した電極構造が利用されている。

しかし、Ｎｉ／Ａｕにより形成される電極構造の場合、薄膜の不透明性によって内部的に形成された光が外部に出射される過程で相当量の光が内部で吸収されて発光素子の発光効率が低下する問題点がある。すなわち、トップエミット型構造の発光素子は大容量及び高輝度の発光素子として利用し難い短所がある。

したがって、大容量及び高輝度の発光素子の具現のために高反射層素材として脚光を浴びているＡｇ、Ａｌなどを用いたフリップチップ方式の発光素子の開発が要求されている。特許文献１にはｐ型クラッド層上に反射率の高いＡｇを厚く積層してフリップチップ方式の高効率発光素子を具現した内容が開示されている。

しかし、このような構造のフリップチップ型発光素子は、ｐ型クラッド層とＡｇ層間の接触力が非常に弱くて熱処理後に大部分のＡｇが酸化されるか、多量の気孔が発生することによって、接触抵抗が上昇し、反射率が急激に低下する問題点がある。

一方、反射層とｐ型クラッド層間に発生する前記のような問題点を解決するために、伝導性酸化物の一種であるＩＴＯを中間挿入層として形成したフリップチップ形態の発光素子が提案された。特に、このようなフリップチップ形態の発光素子は、既存に使われているＮｉ／Ａｕ電極構造のトップエミット型発光素子に比べて優れた出力特性を表している。しかし、ＩＴＯ／Ａｇ電極構造のフリップチップ発光素子は、相対的に高い出力特性にもかかわらず、ＩＴＯ自体の抵抗がＮｉ／Ａｕ構造に比べて約３倍以上高くて動作電圧が急激に上昇する問題点がある。
米国特許第６，１９４，７４３号明細書

本発明は前記問題点を改善するために創案されたものであって、本発明の目的は、低い接触抵抗と高反射率が提供できる電極構造体を有するフリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、動作電圧を下げ、出力特性を向上させうるフリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法を提供することである。

前記目的を達成するために本発明に係るフリップチップ型窒化物系発光素子は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層間に活性層を有するフリップチップ型窒化物系発光素子において、前記ｐ型クラッド層上に添加元素がドーピングされた錫酸化物により形成されたオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタクト層の上部に光反射素材により形成された反射層と、を備える。

望ましくは、前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つである。

また、前記添加元素の添加比は、０．１〜４０アトミックパーセントが適用される。

前記光反射素材は、Ａｇ、Ｒｈのうち少なくとも何れか一つであることが望ましい。

本発明の他の側面によれば、前記反射層上にＮｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金、及び添加元素がドーピングされた錫酸化物よりなる群から選択された何れか一つより形成された拡散防止層をさらに備える。ここで望ましくは、前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つである。

また、前記目的を達成するために本発明に係るフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層間に活性層を有するフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法において、（ａ）基板上にｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層が順次に積層された発光構造体の前記ｐ型クラッド層上に添加元素がドーピングされた錫酸化物によりオーミックコンタクト層を形成する段階と、（ｂ）前記オーミックコンタクト層の上部に光反射素材により反射層を形成する段階と、（ｃ）前記（ｂ）段階を経て形成された結果物を熱処理する段階と、を含む。

望ましくは、オーミックコンタクト層に適用される前記前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つである。

また、前記反射層上にＮｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金、及び添加元素がドーピングされた錫酸化物よりなる群から選択された何れか一つより拡散防止層を形成する段階をさらに含む。ここで望ましくは、前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つである。

さらに望ましくは、前記オーミックコンタクト層の形成段階は、酸素を含んだ気体雰囲気で蒸着により行われる。

前記オーミックコンタクト層形成段階において、前記反応器内に供給される酸素の供給圧力は、１〜３００ｍＴｏｒｒである。

また、前記熱処理は、２００〜８００℃の温度範囲で行われることが望ましい。

前記熱処理は、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、空気のうち少なくとも一つを含む気体雰囲気で１０秒〜２時間行われることが望ましい。

本発明に係るフリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法によれば、低い面抵抗と高いキャリア濃度を有する伝導性酸化物電極構造体の適用により電流−電圧特性が改善され、かつ耐久性が向上する。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例によるフリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体を示す断面図である。

図面を参照すれば、ｐ型電極構造体はオーミックコンタクト層６０と反射層７０とを備える。

示された例では、基板１０上にＩＩＩ族窒化物系ｐ型クラッド層５０が形成されており、ｐ型クラッド層５０上にオーミックコンタクト層６０と反射層７０とが順次に積層されている。

ｐ型クラッド層５０は、ＩＩＩ族窒化化合物にｐ型ドーパントが添加されたものが適用される。

ここで、ＩＩＩ族窒化化合物は、一般式であるＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表現される化合物である。

また、ｐ型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが適用されうる。

オーミックコンタクト層６０は、添加元素がドーピングされた錫酸化物により形成される。

オーミックコンタクト層６０に適用される添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも一つが適用される。

ここで、錫酸化物に対してドーピングされる添加元素の添加比率は０．０１〜４０アトミックパーセントを適用する。ここで、アトミックパーセントは添加される元素数相互間の比率をいう。

一般的に、ドーピングしていない錫酸化物（ＳｎＯ_２）は、数十ないし数百オーム（Ω・ｃｍ）に達する非常に大きい抵抗率の値と低いキャリア濃度とを有する。

一方、酸化物を常温で蒸着した後に高温で熱処理するか、蒸着時に適用する蒸着温度を常温より高い温度を適用する方法などによって、ＳｎＯ_２のような伝導性酸化物の抵抗値を下げることができるが、このような方法によって生成された伝導性酸化物もやはり数ないし数十Ω・ｃｍに達する比較的高い抵抗率の値を有する。

したがって、ドーピングされていない錫酸化物単独ではオーミックコンタクト層として適用し難い。

本発明においては、錫酸化物にＳｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓなどの添加元素をドーピングして酸化物自体の抵抗率の値を下げてこのような問題点を解決した。

また、ドーピングされた酸化物の蒸着後、追加的な熱処理工程を行うか、または常温以上で蒸着すれば、１０^−２Ω・ｃｍ以下の低い抵抗率が得られることを確認した。

オーミックコンタクト層６０は、０．１ないし５００ｎｍの厚さに形成することが望ましい。

反射層７０は、可視光線及び紫外線領域で８５％以上の高い反射率を示す素材、例えばＡｇまたはＲｈのうち何れか一つより形成されることが望ましい。

また、反射層７０は、１０〜２０００ｎｍの厚さに形成することが望ましい。

本発明の第２実施例によるｐ型電極構造体が図２に示されている。

図１と同じ機能をする要素は、同じ参照符号で表す。

図面を参照すれば、ｐ型電極構造体は、オーミックコンタクト層６０、反射層７０、及び拡散防止層８０を含む。

示された例では、基板１０上にＩＩＩ族窒化物系ｐ型クラッド層５０が形成されており、ｐ型クラッド層５０上にオーミックコンタクト層６０、反射層７０、及び拡散防止層８０が順次に積層されている。

オーミックコンタクト層６０は、前述したように、錫酸化物にＳｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも何れか一つがドーピングされて形成される。

反射層７０は、前述したようなＡｇまたはＲｈにより形成する。

拡散防止層８０は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金、及びＳｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも一つを含む添加元素がドーピングされた錫酸化物よりなる群から選択された何れか一つより形成されたことが望ましい。

拡散防止層８０は、１〜１０００ｎｍの厚さに形成することが望ましい。

図１及び図２を通じて説明されたｐ型電極構造体、すなわち、オーミックコンタクト層６０／反射層７０よりなるｐ型電極構造体、またはオーミックコンタクト層６０／反射層７０／拡散防止層８０よりなるｐ型電極構造体は蒸着後に熱処理工程を経る。

まず、蒸着工程は、電子ビームまたは熱蒸着器、スパッタリング、レーザー蒸着器のうち何れか一つにより形成されることが望ましい。

望ましくは、オーミックコンタクト層６０を蒸着工程を通じて形成時に蒸着器の反応器内に酸素を１〜３００ｍＴｏｒｒ程度の圧力で供給しつつ蒸着する。

熱処理は、２００〜８００℃で真空またはガス雰囲気で１０秒〜２時間行う。

熱処理時、反応器内に投入されるガスは窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、空気のうち少なくとも一つ以上の気体が適用されうる。

図３は、本発明の一実施例によってＳｂが５アトミックパーセントにドーピングされた錫酸化物（５ａｔｍ％Ｓｂ−ＳｎＯ_２）により形成されたオーミックコンタクト層６０に対して熱処理後の抵抗率及びキャリア濃度の変化を示すグラフである。図面において、ａで表記されたグラフは抵抗率を示し、ｂで表記されたグラフはキャリア濃度を示す。

ここで、オーミックコンタクト層６０は、レーザー蒸着器を用いて３０ｍＴｏｒｒ酸素分圧下で３００ｎｍ厚さに常温で錫酸化物にＳｂがドーピングされるように蒸着して形成した後、４００〜６００℃温度で熱処理工程を実施し、ホール測定機を用いて熱処理温度による抵抗率の変化とキャリア濃度変化を測定した。

図３から分かるように、熱処理温度が増加するほど抵抗は低くなり、キャリア濃度は増加する。すなわち、本実験に使われたＳｂのドーピングされた錫酸化物が酸素雰囲気で常温でレーザー蒸着器で蒸着後に４００〜６００℃に熱処理した場合、７．０６×１０^−３ないし２．６２×１０^−３の非常に低い抵抗率の値を表している。

下記表１は、ドーピングしない錫酸化物（ＳｎＯ_２）とＳｂがドーピングされた錫酸化物（Ｓｂ−ＳｎＯ_２）を多様な条件でレーザー蒸着器で蒸着した後に得た実験結果を表す。

表１においてＲは抵抗を、Ｎはキャリア濃度を表す。

表１から分かるように、ドーピングしていない錫酸化物は常温より高い温度の６００℃で蒸着したにもかかわらず、数Ω程度の高い抵抗値を表している。

一方、本実験によるＳｂがドーピングされた錫酸化物は、同じ条件で蒸着時に３．０１×１０^−３Ω・ｃｍの低い抵抗率を表す。また、常温で蒸着後、熱処理を行った場合には２．６２×１０^−３Ω・ｃｍのさらに低い抵抗率を表す。

一方、酸素を注入していない真空条件で蒸着した場合には１．７４×１０^−１Ω・ｃｍの比較的に高い抵抗率を表した。このような結果は、オーミックコンタクト層６０の蒸着時、酸素雰囲気で行われることが望ましいことを示す。

すなわち、オーミックコンタクト層６０の蒸着時に酸素が注入されていない場合、多量の酸素欠乏が起きて蒸着された薄膜の抵抗が急増し、結局、蒸着された薄膜が格段に低いキャリア濃度を表す。

図４は、Ｓｂがドーピングされた錫酸化物を酸素雰囲気で約３００ｎｍの厚さに常温で蒸着した後、６００℃で熱処理した試片に対するＸ線回折試験（ＸＲＤ）の結果を表す。図面から分かるように、錫酸化物（ＳｎＯ_２）に対するピークが明確に観察された。

図５は、Ｓｂがドーピングされた錫酸化物を酸素雰囲気で約３００ｎｍ厚さに常温で蒸着した後、４００〜６００℃で熱処理した試片に対する光透過度を測定した結果を表す。図５から分かるように、あらゆる試片に対して４００〜８００ｎｍの広い領域で８５％以上の高い透過度を有する。

図６は、５×１０^１７ｃｍ^−３のキャリア濃度を有する窒化ガリウムを主成分にしたｐ型クラッド層５０上に酸素雰囲気下で常温で蒸着させたＳｂがドーピングされた錫酸化物（Ｓｂ−ＳｎＯ_２）であって、オーミックコンタクト層６０を５ｎｍ及び１０ｎｍ厚さにそれぞれ蒸着した後、その上部にＡｇにより形成された反射層７０を１７５ｎｍ厚さに蒸着し、空気雰囲気で５３０℃で熱処理した後の電気的特性を測定した結果を示すグラフである。

図示しないが、常温で蒸着されたＳｂがドーピングされた錫酸化物は熱処理前には比較的高い抵抗値を有し、整流性挙動を示すが、熱処理後には図６に示すように、オーミック接触挙動を意味する線形的な電流−電圧特性を示し、１０^−４Ωｃｍ^２程度の低い非接触抵抗を有することが分かる。

一方、比較のためにＡｇにより形成された単一オーミック電極層を形成させた場合の非接触抵抗を計算した結果、３×１０^−３Ωｃｍ^２の高い抵抗値を有することを確認した。

図７は、Ｓｂがドーピングされた錫酸化物とＡｇとが順次に形成された本実施例によるｐ型電極構造体に対するオージェ電子分光分析（ＡＥＳ）結果を表す。Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂのみならず、ガリウムと窒素に対する明確な成分とそれぞれの境界を確認することができる。

図８Ａは、Ａｇ単独で形成された従来の電極構造体に対して５３０℃で熱処理したサンプルに対する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真であり、図８Ｂは、ｐ型ＧａＮにより形成されたｐ型クラッド層５０上にＳｂがドーピングされた５ｎｍ厚さの錫酸化物でオーミックコンタクト層６０を形成し、その上部にＡｇを１７５ｎｍ厚さに反射層７０を形成した電極構造体に対して５３０℃で熱処理後にＳＥＭで撮影した写真であり、図８Ｃは、ｐ型ＧａＮにより形成されたｐ型クラッド層５０上にＳｂがドーピングされた１０ｎｍ厚さの錫酸化物でオーミックコンタクト層６０を形成し、その上にＡｇを１７５ｎｍ厚さに反射層７０を形成した電極構造体に対して５３０℃で熱処理した後にＳＥＭで撮影した写真である。

図８Ａの写真から分かるように、Ａｇだけで構成された従来の電極構造体は窒化ガリウムとの低い接触特性によってその境界部位が著しく膨らみ、かつ気孔が多く発生した。このような結果は、前記の熱処理したＡｇ単一電極構造体が比較的高い非接触抵抗を表した結果と直接的な連関性を持っている。

一方、図８Ｂ及び図８Ｃから分かるように、本実施例によってＳｂがドーピングされた錫酸化物でオーミックコンタクト層６０を形成し、その上部にＡｇにより反射層７０を形成した後に５３０℃で熱処理した場合、ｐ型クラッド層５０と電極構造体間に優秀な接触特性により気孔が発生せず、膨潤現象も発生しなかった。

図９は、図１のｐ型電極構造体が逆に適用されたフリップチップ型発光素子の一例を示す断面図である。

図面を参照すれば、発光素子は、透明な基板１１０、バッファ層１２０、ｎ型クラッド層１３０、活性層１４０、ｐ型クラッド層１５０、オーミックコンタクト層１６０、反射層１７０が垂直方向に積層された構造よりなっている。参照符号２１０はｎ型電極パッド、２２０はｐ型電極パッド、２３０はフリップチップ型発光素子に必要なソルダー、２４０はサブマウントである。

基板１１０は、透明素材、例えばサファイアまたはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）により形成される。

バッファ層１２０は省略されうる。

バッファ層１２０からｐ型クラッド層１５０までの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表現される化合物のうち選択された何れか一つの化合物を基本として形成され、ｎ型クラッド層１３０及びｐ型クラッド層１５０は、該当ドーパントが添加される。

また、活性層１４０は、単層またはＭＱＷ層などの公知の多様な方式で構成されうる。

一例として、ＧａＮ半導体を適用する場合、バッファ層１２０はＧａＮにより形成され、ｎ型クラッド層１３０はＧａＮにｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、活性層はＩｎＧａＮ／ＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷにより形成され、ｐ型クラッド層１５０はＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが添加されて形成される。

ｎ型クラッド層１３０とｎ型電極パッド２１０間にはｎ型オーミックコンタクト層（図示せず）が介在し、ｎ型オーミックコンタクト層はＴｉとＡｌが順次に積層された層構造など公知の多様な構造が適用されうる。

ｐ型電極パッド２２０は、Ｎｉ／Ａｕが順次に積層された層構造など公知の多様な構造が適用されうる。

オーミックコンタクト層１６０は、図１を通じて説明したように、添加元素がドーピングされた錫酸化物により形成される。

前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも一つを含んで形成される。

また、反射層１７０も、図１を通じて説明したように、反射度の高いＡｇ、Ｒｈのうち少なくとも一つにより形成される。

各層の形成方法は、電子ビーム蒸着器、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型の熱蒸着器（Ｄｕａｌ−ｔｙｐｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、スパッタリング等により形成される。特に、オーミックコンタクト層１６０を形成するために添加元素がドーピングされた錫酸化物の蒸着時、反応器内に酸素を１〜３００ｍＴｏｒｒ注入することが望ましい。

このような発光素子は、前述したように基板１１０からｐ型クラッド層１５０まで発光構造体を形成した後にｐ型クラッド層１５０上に添加元素がドーピングされた錫酸化物でオーミックコンタクト層１６０を形成し、ＡｇまたはＲｈで反射層１７０を順次に蒸着して形成した後に熱処理すれば良い。

図１０は、図９の反射層１７０とｐ型電極パッド２２０間に拡散防止層１８０を適用した発光素子の一例を示す図面である。示された図面と同じ機能をする要素は、同じ参照符号で表記する。

拡散防止層１８０は、ＡｇまたはＲｈにより形成された反射層１７０とｐ型電極パッド２２０間に良好な接触特性を誘導し、特にｐ型電極パッド２２０として使われる物質が反射層１７０に拡散することを防止することによって、オーミック接触抵抗の増加及び反射度の低下を防止するために適用されたものである。

図１０に示された発光素子も、前記のような方式により基板１１０からｐ型クラッド層１５０まで発光構造体を形成した後にｐ型クラッド層１５０上に添加元素がドーピングされた錫酸化物でオーミックコンタクト層１６０を形成し、ＡｇまたはＲｈで反射層１７０を蒸着した後、添加元素がドーピングされた錫酸化物、Ｎｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金のうち一つで形成された拡散防止層１８０を形成した後に熱処理すれば良い。

前記拡散防止層１８０に適用される錫酸化物に添加される元素としては、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、Ａｓのうち少なくとも一つが適用される。

図１１は、図９を通じて説明された電極構造が適用されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造の青色発光ダイオードに対する動作電圧を測定した結果を示すグラフである。この時に適用された熱処理条件は、５３０℃で空気雰囲気下で行われた。また、図１１には本発明に係る電極構造体を有する発光ダイオードの特性を従来構造と比較するために既存に使われているＡｇ単独で電極が形成された発光素子に対しても動作電圧を測定した結果を共に表した。

図１１から分かるように、本発明に係るＳｂドーピングされた錫酸化物を５ｎｍ及び１０ｎｍ厚さにそれぞれ形成したオーミックコンタクト層上にＡｇを１７５ｎｍに形成した電極構造体が適用された発光素子の動作電圧は２０ｍＡでそれぞれ３．１６、３．１８Ｖであって、Ａｇを１７５ｎｍの厚さに単独で形成した従来の電極構造体が適用された従来の発光ダイオードの動作電圧（３．３６Ｖ）より顕著に低くなった。

図１２は、図１１の実験に適用されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造の青色発光ダイオードに対する出力特性を測定した結果を示すグラフである。

図面を通じて分かるように、Ｓｂがドーピングされた錫酸化物よりなる電極構造体が適用された本発明の発光素子の出力特性が１００ｍＡ以内の全領域にかけて既存に使われているＡｇ単独の電極構造体を有する発光素子より向上した。

本発明は、フリップチップ型窒化物系発光素子及びその製造方法に係り、ＬＥＤまたはＬｄのような発光素子に適用されうる。

本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体の断面図である。 本発明の第２実施例によるｐ型電極構造体の断面図である。 本発明に係るｐ型電極構造体に適用されたＳｂがドーピングされた錫酸化物に対する熱処理後の抵抗率及びキャリア濃度の変化を示すグラフである。 本発明に係るｐ型電極構造体に適用されたＳｂがドーピングされた錫酸化物に対するＸＲＤに対する結果を示すグラフである。 本発明の一実施例によるｐ型電極構造体を形成するＳｂがドーピングされた錫酸化物に対して透過度を測定した結果を示すグラフである。 本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体に対して熱処理前と後に対して測定した電流−電圧特性を示すグラフである。 本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体に対するオージェ電子分光分析（ＡＥＳ）結果を示すグラフである。 従来のＡｇ単一層で形成した電極構造体に対してＳＥＭで撮影した結果を示す写真である。 本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体に対してＳＥＭで撮影した結果をそれぞれ示す写真である。 本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体に対してＳＥＭで撮影した結果をそれぞれ示す写真である。 本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子の断面図である。 本発明の第２実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子の断面図である。 本発明に係るｐ型電極構造体が適用されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造の青色発光ダイオードに対して熱処理後、動作電圧を測定した結果を示すグラフである。 本発明に係るｐ型電極構造体が適用されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷ構造の青色発光ダイオードに対して熱処理後、出力特性を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０…基板、
５０…ｐ型クラッド層、
６０…オーミックコンタクト層、
７０…反射層。

Claims (13)

1. ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層間に活性層を有するフリップチップ型窒化物系発光素子において、
   前記ｐ型クラッド層上に添加元素がドーピングされた錫酸化物により形成されたオーミックコンタクト層と、
   前記オーミックコンタクト層の上部に光反射素材により形成された反射層と、を備えることを特徴とするフリップチップ型窒化物系発光素子。
2. 前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子。
3. 前記添加元素の添加比は、０．１〜４０アトミックパーセントであることを特徴とする請求項２に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子。
4. 前記光反射素材は、Ａｇ、Ｒｈのうち少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子。
5. 前記反射層上にＮｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金、及び添加元素がドーピングされた錫酸化物よりなる群から選択された何れか一つより形成された拡散防止層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子。
6. 前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項５に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子。
7. ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層間に活性層を有するフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法において、
   （ａ）基板上にｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層が順次に積層された発光構造体の前記ｐ型クラッド層上に添加元素がドーピングされた錫酸化物によりオーミックコンタクト層を形成する段階と、
   （ｂ）前記オーミックコンタクト層の上部に光反射素材により反射層を形成する段階と、
   （ｃ）前記（ｂ）段階を経て形成された結果物を熱処理する段階と、を含むことを特徴とするフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
8. 前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項７に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
9. 前記光反射素材は、Ａｇ、Ｒｈのうち少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項７に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
10. 前記反射層上にＮｉ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｍｇ合金、及び添加元素がドーピングされた錫酸化物よりなる群から選択された何れか一つより拡散防止層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
11. 前記添加元素は、Ｓｂ、Ｆ、Ｐ、及びＡｓよりなる群から選択された少なくとも何れか一つであることを特徴とする請求項１０に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
12. 前記熱処理は、２００〜８００℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項７に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。
13. 前記オーミックコンタクト層の形成段階は、酸素を含んだ気体雰囲気で蒸着により行われることを特徴とする請求項７に記載のフリップチップ型窒化物系発光素子の製造方法。