JP2006120764A - Gallium nitride system light-emitting diode equipped with high reverse reactive voltage and high static electricity preventing function - Google Patents

Gallium nitride system light-emitting diode equipped with high reverse reactive voltage and high static electricity preventing function Download PDF

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JP2006120764A JP2004305365A JP2004305365A JP2006120764A JP 2006120764 A JP2006120764 A JP 2006120764A JP 2004305365 A JP2004305365 A JP 2004305365A JP 2004305365 A JP2004305365 A JP 2004305365A JP 2006120764 A JP2006120764 A JP 2006120764A
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Liang-Wen Wu
良文 武
如欽 ▲じょ▼
Ru-Chin Tu
Cheng-Tsang Yu
正璋 游
Tzu-Chi Wen
子稷 温
Honin Kan
奉任 簡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gallium nitride system light-emitting diode, having high reverse reactive voltage and high static electricity preventing function. <P>SOLUTION: On one side surface of a substrate 10, a buffer layer 20 is constituted with nitride aluminum gallium indium of a specific composition (Al<SB>a</SB>Ga<SB>b</SB>In<SB>1-a-b</SB>N, 0≤a, b<1, a+b≤1). Thereafter, an n-type contact layer 30 and an active layer 40 are formed thereon, and moreover a negative electrode 42, a p-type clad layer 50, a p-type contact layer 60, a static electricity preventing thin layer 70, a non-superimposed positive electrode 80, and a transparent conductive layer 82 are sequentially formed on the non-covered portion. This antistatic thin layer clearly improves the inverse reactive voltage and antistatic capability of the gallium nitride system light-emitting diode, and thereby the operating lifetime of the gallium nitride system light-emitting diode can be prolonged. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は一種の窒化ガリウム系発光ダイオードに係り、特に、高い逆方向反抵抗電圧と高い静電防止能力を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードに関する。   The present invention relates to a kind of gallium nitride light emitting diode, and more particularly, to a gallium nitride light emitting diode having a high reverse anti-resistance voltage and a high antistatic ability.

窒化ガリウム(GaN)系発光ダイオードは、材料の組成を制御することにより、各種の色光の発光ダイオードを形成でき、その関係技術は近年業界の積極的な研究開発の焦点となっている。窒化ガリウム系発光ダイオードは、各種の例えば電子時計、携帯電話などの電子装置の表示機能の伝統的な応用のほかに、その輝度と発光効率等の方面での技術改革により、次第に屋外表示看板、車用照明装置等の領域に応用されるようになった。   Gallium nitride (GaN) light-emitting diodes can form light-emitting diodes of various colors by controlling the composition of the materials, and related technologies have recently become the focus of active research and development in the industry. In addition to traditional applications of display functions of various electronic devices such as electronic watches and mobile phones, gallium nitride-based light-emitting diodes are increasingly used for outdoor signboards due to technological reforms in terms of their brightness and luminous efficiency. It has come to be applied to areas such as car lighting equipment.

屋外照明表示設備に応用される時、窒化ガリウム系発光ダイオードには高輝度と高発光効率のほか、極めて重要な要求として相当高い逆方向反抗電圧(Reverse Withstanding Voltage)と静電防止(Electrostatic Discharg;ESD)能力が、長時間屋外の過酷な環境下で運転でき実用価値を有するために要求される。   When applied to outdoor lighting display equipment, in addition to high brightness and high luminous efficiency, gallium nitride-based light emitting diodes have extremely high requirements, such as Reverse Withstand Voltage and Electrostatic Discharge; ESD) capability is required in order to be able to operate in harsh environments outdoors for long periods of time and have practical value.

伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードは、その周知の構造によると、窒化ガリウム系の窒化物エピタキシャル層が通常はサファイヤで構成された基板上に成長させられる。窒化ガリウム系窒化物とサファイヤ基板の格子定数はミスマッチで、過大な応力の累積を形成しがちで、このため周知の窒化ガリウム系発光ダイオードのエピタキシャル結晶品質は不良であり、その静電防止能力に影響が生じた。   Traditional gallium nitride-based light-emitting diodes, according to their well-known structure, have a gallium nitride-based nitride epitaxial layer grown on a substrate typically made of sapphire. The lattice constants of gallium nitride-based nitride and sapphire substrate are mismatched and tend to form excessive stress accumulation. Therefore, the epitaxial crystal quality of known gallium nitride-based light-emitting diodes is poor, and its antistatic ability An impact has occurred.

現在、この問題を解決するために最も広く採用されている方法は、フリップチップ(Flip Chip)の工程を採用し、窒化ガリウム系発光ダイオードとシリコンで構成されたツェナーダイオード(Zener Diode)を一体に結合させる方法である。この方法は確実に窒化ガリウム系発光ダイオードが受ける静電防止能力の問題を解決できるが、このようなフリップチップの製造工程は周知の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造工程に較べて非常に複雑である。   At present, the most widely adopted method for solving this problem employs a flip chip process, and integrates a gallium nitride light emitting diode and a Zener diode composed of silicon. It is a method of combining. Although this method can reliably solve the problem of antistatic ability that gallium nitride light emitting diodes are subjected to, the manufacturing process of such a flip chip is very complicated compared to the manufacturing process of known gallium nitride light emitting diodes. .

本発明の提供する窒化ガリウム系発光ダイオードは前述の関係技術中の制限と欠点を解決するものである。   The gallium nitride light emitting diode provided by the present invention solves the limitations and disadvantages of the related art described above.

本発明の提供する窒化ガリウム系発光ダイオードはその構造の周知の窒化ガリウム系発光ダイオードとの主要な差異は、アンドープの窒化インジウムガリウム(InGaN)、或いは低バンドギャップ(Eg<3.4eV)のアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムを利用し、周知の窒化ガリウム系発光ダイオードのp型コンタクト層の上に1層の静電防止薄層を形成し、この静電防止薄層により窒化ガリウム系発光ダイオードの逆方向反抗電圧と静電防止能力を明らかに改善し、これにより窒化ガリウム系発光ダイオードの使用寿命を延長したことにある。   The main difference between the gallium nitride-based light-emitting diodes provided by the present invention and known gallium nitride-based light-emitting diodes is that they are undoped indium gallium nitride (InGaN) or low-bandgap (Eg <3.4 eV). A single antistatic thin layer is formed on the p-type contact layer of a well-known gallium nitride light emitting diode using aluminum indium gallium nitride, and this antistatic thin layer is used to reverse the gallium nitride light emitting diode. The directional repulsion voltage and antistatic ability are clearly improved, thereby extending the service life of the gallium nitride light emitting diode.

図1と図2は三種類の異なる材料の静電防止薄層の静電防止電圧と逆方向反抗電圧の異なる静電防止薄層厚さに対する実験データ図である。図1と図2に示されるように、アンドープの窒化インジウムガリウム(In0.2 Ga0.8 N)で形成され、厚さが5Å〜100Åの間の静電防止薄層は、明らかに同様にIn0.2 Ga0.8 Nを採用し、同じ厚さの、ただしシリコン(Si)とマグネシウム(Mg)ドープの静電防止薄層に較べ、良好な静電防止能力と逆方向反抗電圧を有している。 FIG. 1 and FIG. 2 are experimental data diagrams for antistatic thin layer thicknesses having different antistatic voltages and reverse resistance voltages of antistatic thin layers of three different materials. As shown in FIGS. 1 and 2, an antistatic thin layer formed of undoped indium gallium nitride (In 0.2 Ga 0.8 N) and having a thickness of between 5 and 100 mm is clearly similarly In 0.2 Ga. Adopting 0.8 N, it has good antistatic ability and reverse repulsion voltage compared to the same antistatic thin layer of the same thickness, but doped with silicon (Si) and magnesium (Mg).

上述の長所のほか、アンドープの窒化インジウムガリウム、或いは低バンドギャップのアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムで形成した静電防止薄層は、このような材料の低バンドギャップ特性により、さらに静電防止薄層とその上の金属電極或いは透明導電電極の間の電気抵抗が、金属電極或いは透明導電電極とp型コンタクト層よりもさらに低いため、オームコンタクトを容易に形成できる。   In addition to the above-mentioned advantages, the antistatic thin layer formed of undoped indium gallium nitride or low bandgap undoped aluminum indium gallium nitride is further reduced by the low bandgap characteristics of such materials. The ohmic contact can be easily formed because the electrical resistance between the metal electrode or the transparent conductive electrode and the transparent conductive electrode is lower than that of the metal electrode or the transparent conductive electrode and the p-type contact layer.

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、
サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs、スピネル、(MgAl24 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成された基板と、
該基板の一側面に位置し、特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成されたバッファ層と、
このバッファ層の上に位置し、窒化ガリウム(GaN)系材料で形成されたn型コンタクト層と、
該n型コンタクト層の上に位置し且つ一部のn型コンタクト層の上表面を被覆し、窒化インジウムガリウムで形成されたアクティブ層と、
該n型コンタクト層の上表面のアクティブ層により未被覆の上表面に形成された負電極と、
該アクティブ層の上に位置しp型窒化ガリウム系材料で構成されたp型クラッド層と、 該p型クラッド層の上に位置し、p型窒化ガリウムで形成されたp型コンタクト層と、 該p型コンタクト層の上に位置し、アンドープの窒化インジウムガリウム、バンドギャップが3.4eVより小さいアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウム、及びアンドープの窒化インジウムガリウムとバンドギャップが3.4eVより小さいアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムで形成された超格子構造の三種類の材料のいずれかで構成された静電防止薄層と、
該静電防止薄層の上に位置し、且つその一部表面を被覆する金属導電層と透明酸化層のいずれかとされ、金属導電層は、Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Cr/Au合金、Ni/Au/Be合金、Ni/Cr/Au合金、Ni/Pt/Au合金、Ni/Pd/Au合金及びその他の類似材料のいずれかで形成され、透明酸化層は、ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa24 、SnO2 :Sb、Ga23 :Sn、AgInO2 :Sn、In23 :Zn、CuAlO2 、LaCuOS、NiO、CuGaO2 ,SrCu22 のいずれかで形成される、透明導電層と、
該静電防止薄層の上の、透明導電層で未被覆の表面上に位置し、Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx (x≧0)、WSiy (y≧0)のいずれかで形成された正電極と、
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記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、アンドープで、特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ind Ga1-d N,0<d≦1)で構成され、その厚さは5Å〜100Åの間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3の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、アンドープで、特定組成を有し、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Ale Inf Ga1-e-f N,0<e,f<1,e+f<1)で構成され、その厚さが5Å〜100Åの間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4の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、窒化インジウムガリウム薄層と窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層が交互に重複して堆積されてなる超格子構造とされ、その重複回数は少なくとも2回とされ、且つ総厚さが200Å以下とされ、各窒化インジウムガリウム薄層は、いずれもその厚さが5Å〜20Åの間とされ、且ついずれもアンドープで、それぞれがその特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ink Ga1-k N,0<k≦1)で構成され、各窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層は、いずれもその厚さが5Å〜20Åの間とされ、且ついずれもアンドープで、それぞれの特定組成を具え、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Alp Inq Ga1-p-q N,0<p,q<1,p+q<1)で構成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。
The invention of claim 1 is a gallium nitride based light emitting diode,
A substrate formed of sapphire, 6H—SiC, 4H—SiC, Si, ZnO, GaAs, spinel, (MgAl 2 O 4 ), or a single crystal oxide whose lattice constant approaches a nitride semiconductor;
A buffer layer which is located on one side of the substrate and is made of aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b <1, a + b ≦ 1) having a specific composition;
An n-type contact layer located on the buffer layer and formed of a gallium nitride (GaN) -based material;
An active layer located on the n-type contact layer and covering an upper surface of a part of the n-type contact layer and formed of indium gallium nitride;
A negative electrode formed on an uncoated upper surface by an active layer on the upper surface of the n-type contact layer;
A p-type cladding layer made of a p-type gallium nitride-based material located on the active layer; a p-type contact layer located on the p-type cladding layer and made of p-type gallium nitride; Undoped indium gallium nitride, undoped aluminum indium gallium nitride with a band gap of less than 3.4 eV, and undoped indium gallium nitride and undoped aluminum nitride with a band gap of less than 3.4 eV located on the p-type contact layer An antistatic thin layer composed of one of three types of materials with a superlattice structure formed of indium gallium;
It is either a metal conductive layer or a transparent oxide layer that is located on the antistatic thin layer and covers a part of the surface, and the metal conductive layer is made of Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd Alloy, Pd / Au alloy, Pt / Au alloy, Cr / Au alloy, Ni / Au / Be alloy, Ni / Cr / Au alloy, Ni / Pt / Au alloy, Ni / Pd / Au alloy and other similar materials The transparent oxide layer formed of any one of ITO, CTO, ZnO: Al, ZnGa 2 O 4 , SnO 2 : Sb, Ga 2 O 3 : Sn, AgInO 2 : Sn, In 2 O 3 : Zn, CuAlO 2 A transparent conductive layer formed of any one of LaCuOS, NiO, CuGaO 2 , and SrCu 2 O 2 ;
Located on the surface of the antistatic thin layer, which is uncoated with a transparent conductive layer, Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd alloy, Ni / Co alloy, Pd / Au alloy, Pt / A positive electrode formed of any one of Au alloy, Ti / Au alloy, Cr / Au alloy, Sn / Au alloy, Ta / Au alloy, TiN, TiWN x (x ≧ 0), and WSi y (y ≧ 0); ,
A gallium nitride-based light-emitting diode characterized by comprising:
According to a second aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the first aspect, the antistatic thin layer is undoped and has a specific composition (In d Ga 1-d N, 0 <d ≦ 1). The gallium nitride light-emitting diode is characterized in that the thickness is between 5 and 100 mm.
The invention according to claim 3, in claim 1, wherein the gallium nitride based light-emitting diodes, antistatic thin layer, an undoped, having a specific composition, the aluminum band gap 3.4eV smaller indium gallium nitride (Al e The gallium nitride based light-emitting diode is composed of In f Ga 1 -ef N, 0 <e, f <1, e + f <1), and has a thickness of 5 to 100 mm.
According to a fourth aspect of the present invention, in the gallium nitride based light-emitting diode according to the first aspect, the antistatic thin layer is a superlattice in which indium gallium nitride thin layers and aluminum indium gallium nitride thin layers are alternately stacked. And the number of overlaps is at least 2 and the total thickness is 200 mm or less. Each indium gallium nitride thin layer has a thickness between 5 mm and 20 mm, and both are undoped. Each of the thin layers of aluminum indium gallium nitride has a thickness of 5 to 20 Å, each of which is composed of indium gallium nitride (In k Ga 1-k N, 0 <k ≦ 1) having the specific composition. Aluminum nitride indium gallium nitride, both of which are undoped, each having a specific composition and a band gap of less than 3.4 eV. Characterized in that it consists of um (Al p In q Ga 1- pq N, 0 <p, q <1, p + q <1), and a gallium nitride based light-emitting diode.

本発明の提供する窒化ガリウム系発光ダイオードはアンドープの窒化インジウムガリウム(InGaN)、或いは低バンドギャップ(Eg<3.4eV)のアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムを利用し、周知の窒化ガリウム系発光ダイオードのp型コンタクト層の上に1層の静電防止薄層を形成し、この静電防止薄層により窒化ガリウム系発光ダイオードの逆方向反抗電圧と静電防止能力を明らかに改善し、これにより窒化ガリウム系発光ダイオードの使用寿命を延長する。   The gallium nitride-based light emitting diode provided by the present invention uses undoped indium gallium nitride (InGaN) or undoped aluminum indium gallium nitride with a low band gap (Eg <3.4 eV). An antistatic thin layer is formed on the p-type contact layer, and this antistatic thin layer clearly improves the reverse resistance voltage and antistatic ability of the GaN-based light emitting diode, thereby nitriding Extend the service life of gallium-based light-emitting diodes.

図3は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第1実施例の表示図である。図3に示されるように、この実施例はC−Plane或いはR−Plane或いはA−Planeのサファイヤ或いは炭化シリコン(6H−SiC或いは4H−SiC)を基板10とし、その他の基板10に使用できる材料には、Si、ZnO、GaAs或いはスピネル(MgAl24 )、或いは格子定数が窒化物半導体に近い単結晶酸化物がある。その後、この基板10の一側面に特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成されたバッファ層20が形成され、このバッファ層の上にn型コンタクト層30が形成され、このn型コンタクト層30は窒化ガリウム(GaN)系材料で構成される。その後、このn型コンタクト層30の上にアクティブ層40が形成され、このアクティブ層40は窒化インジウムガリウムで構成され、且つ一部のn型コンタクト層30の上表面を被覆する。n型コンタクト層30の上表面の未被覆の部分にこのほかに負電極42が形成される。 FIG. 3 is a display diagram of the first embodiment of the gallium nitride light emitting diode of the present invention. As shown in FIG. 3, this embodiment uses C-Plane, R-Plane, or A-Plane sapphire or silicon carbide (6H-SiC or 4H-SiC) as a substrate 10, and other materials that can be used for the substrate 10. Examples include Si, ZnO, GaAs, spinel (MgAl 2 O 4 ), or a single crystal oxide having a lattice constant close to that of a nitride semiconductor. Thereafter, a buffer layer 20 composed of aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b <1, a + b ≦ 1) having a specific composition is formed on one side of the substrate 10. An n-type contact layer 30 is formed on the buffer layer, and the n-type contact layer 30 is made of a gallium nitride (GaN) -based material. Thereafter, an active layer 40 is formed on the n-type contact layer 30. The active layer 40 is made of indium gallium nitride and covers the upper surface of a part of the n-type contact layer 30. In addition to this, a negative electrode 42 is formed on the uncovered portion of the upper surface of the n-type contact layer 30.

この実施例では続いてアクティブ層40の上にp型クラッド層50が形成され、このp型クラッド層50は窒化ガリウム系材料で構成される。このp型クラッド層50の上に、p型窒化ガリウムを材料としてp型コンタクト層60が形成される。このp型コンタクト層60の上に、本発明の重点である静電防止薄層70が形成される。この実施例では、静電防止薄層70はアンドープで、特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ind Ga1-d N,0<d≦1)で構成され、その厚さは5Å〜100Åの間、成長温度は摂氏600度から1100度の間とされる。 In this embodiment, a p-type cladding layer 50 is subsequently formed on the active layer 40, and the p-type cladding layer 50 is made of a gallium nitride material. A p-type contact layer 60 is formed on the p-type cladding layer 50 using p-type gallium nitride as a material. On this p-type contact layer 60, an antistatic thin layer 70 which is an important point of the present invention is formed. In this embodiment, the antistatic thin layer 70 is undoped and is composed of indium gallium nitride having a specific composition (In d Ga 1-d N, 0 <d ≦ 1), and its thickness is between 5 and 100 mm. The growth temperature is between 600 degrees Celsius and 1100 degrees Celsius.

静電防止薄層70の上方に、この実施例ではさらに相互に不重畳の正電極80と透明導電層82が形成される。この正電極80はNi/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx (x≧0)、WSiy (y≧0)のいずれか、或いはその他の類似金属材料で構成される。この透明導電層82は金属導電層或いは透明酸化層とされる。この金属導電層はNi/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Cr/Au合金、Ni/Au/Be合金、Ni/Cr/Au合金、Ni/Pt/Au合金、Ni/Pd/Au合金及びその他の類似材料のいずれかで構成される。この透明酸化層は、ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa24 、SnO2 :Sb、Ga23 :Sn、AgInO2 :Sn、In23 :Zn、CuAlO2 、LaCuOS、NiO、CuGaO2 ,SrCu22 のいずれかで構成される。 In this embodiment, a positive electrode 80 and a transparent conductive layer 82 that do not overlap each other are further formed above the antistatic thin layer 70. The positive electrode 80 is made of Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd alloy, Ni / Co alloy, Pd / Au alloy, Pt / Au alloy, Ti / Au alloy, Cr / Au alloy, Sn / Au alloy, It is made of any one of Ta / Au alloy, TiN, TiWN x (x ≧ 0), WSi y (y ≧ 0), or other similar metal materials. The transparent conductive layer 82 is a metal conductive layer or a transparent oxide layer. This metal conductive layer is made of Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd alloy, Pd / Au alloy, Pt / Au alloy, Cr / Au alloy, Ni / Au / Be alloy, Ni / Cr / Au alloy, Ni / Pt / Au alloy, Ni / Pd / Au alloy and other similar materials. This transparent oxide layer is made of ITO, CTO, ZnO: Al, ZnGa 2 O 4 , SnO 2 : Sb, Ga 2 O 3 : Sn, AgInO 2 : Sn, In 2 O 3 : Zn, CuAlO 2 , LaCuOS, NiO, It is composed of either CuGaO 2 or SrCu 2 O 2 .

図4は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第2実施例の表示図である。図4に示されるように、この実施例は第1実施例と同じ構造と成長方式を有する。唯一の違いは静電防止薄層に使用されている材料にある。この実施例では、静電防止薄層72はアンドープで、特定組成を有し、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Ale Inf Ga1-e-f N,0<e,f<1,e+f<1)で構成され、その厚さは5Å〜100Åの間、成長温度は摂氏600度から1100度の間とされる。 FIG. 4 is a display diagram of a second embodiment of the gallium nitride light emitting diode of the present invention. As shown in FIG. 4, this embodiment has the same structure and growth method as the first embodiment. The only difference is in the materials used for the antistatic thin layer. In this embodiment, the antistatic thin layer 72 is undoped, has a specific composition, and an aluminum indium gallium nitride (Al e In f Ga 1 -ef N, 0 <e, f <) whose band gap is smaller than 3.4 eV. 1, e + f <1), the thickness is between 5 and 100 and the growth temperature is between 600 and 1100 degrees Celsius.

図5は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第3実施例の表示図である。図5に示されるように、この実施例と第1、第2実施例は同じ構造と成長方式を有する。唯一の違いは、静電防止薄層の構造、材質及び成長方式にある。この実施例では、静電防止薄層74は窒化インジウムガリウム薄層741と窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742が交互に重畳するよう堆積されてなる超格子構造とされる。各窒化インジウムガリウム薄層741は、アンドープで、特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ing Ga1-g N,0<g≦1)で構成され、その厚さは5Å〜20Åの間、成長温度は摂氏600度から1100度の間とされる。異なる窒化インジウムガリウム薄層741の窒化インジウムガリウム組成(則ち前述の分子式中のパラメータg)は必ずしも同じでない。各窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742は、いずれもアンドープで、特定組成を具え、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Alh Ini Ga1-h-i N,0<h,i<1,h+i<1)で構成され、その厚さは5Å〜20Åの間、成長温度は摂氏600度から1100度の間とされる。異なる窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742の窒化アルミニウムインジウムガリウム組成(則ち前述の分子式のパラメータh,i)は必ずしも同じでない。 FIG. 5 is a display diagram of a third embodiment of the gallium nitride light emitting diode of the present invention. As shown in FIG. 5, this embodiment and the first and second embodiments have the same structure and growth method. The only difference is in the structure, material and growth method of the antistatic thin layer. In this embodiment, the antistatic thin layer 74 has a superlattice structure in which indium gallium nitride thin layers 741 and aluminum indium gallium nitride thin layers 742 are alternately stacked. Each indium gallium nitride thin layer 741 is made of undoped indium gallium nitride having a specific composition (In g Ga 1-g N, 0 <g ≦ 1), and has a thickness between 5 and 20 mm. Is between 600 and 1100 degrees Celsius. The indium gallium nitride composition (that is, the parameter g in the above molecular formula) of the different indium gallium nitride thin layers 741 is not necessarily the same. Each of the aluminum indium gallium nitride thin layers 742 is undoped, has a specific composition, and has a band gap of less than 3.4 eV (Al h In i Ga 1-hi N, 0 <h, i <1 , H + i <1), the thickness is between 5 and 20 and the growth temperature is between 600 and 1100 degrees Celsius. The different aluminum indium gallium nitride thin layers 742 have different indium gallium nitride composition (that is, the parameters h and i in the above-described molecular formula) are not necessarily the same.

この静電防止薄層74中、最底層(則ち直接p型コンタクト層の上に位置するもの)は窒化インジウムガリウム薄層741とされ得て、その上に更に窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742、窒化インジウムガリウム薄層741が堆積され、その後もこれにより類推されるとおりとされるか、或いは最底層が窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742とされ、更にその上に窒化インジウムガリウム薄層741、窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742が堆積され、その後もこれにより類推されるとおりとされる。窒化インジウムガリウム薄層741と窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742はこの方式で交互に重複して堆積され、その重複回数は2以上(則ち窒化インジウムガリウム薄層741の層数と窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層742の層数がいずれも2以上)とされる。静電防止薄層74の総厚さは200Åを超過しない。   In this antistatic thin layer 74, the bottom layer (that is, the layer directly on the p-type contact layer) can be an indium gallium nitride thin layer 741, and further an aluminum indium gallium nitride thin layer 742 thereon. A thin layer of indium gallium nitride 741 is deposited, and is assumed to be analogized by this, or the bottom layer is an aluminum indium gallium nitride thin layer 742, on which a thin layer of indium gallium nitride 741 and aluminum nitride are further formed. A thin layer of indium gallium 742 is deposited and will continue to be analogized. The indium gallium nitride thin layer 741 and the aluminum indium gallium nitride thin layer 742 are alternately and repeatedly deposited in this manner, and the number of overlaps is two or more (that is, the number of indium gallium nitride thin layers 741 and the thickness of the aluminum indium gallium nitride thin layer The number of the layers 742 is 2 or more). The total thickness of the antistatic thin layer 74 does not exceed 200 mm.

以上は本発明の好ましい実施例の説明であって、本発明の請求範囲を制限するものではなく、以上の実施例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。   The above is a description of the preferred embodiments of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any modification or alteration in detail that can be made based on the above embodiments falls within the scope of the present invention. Shall.

三種類の異なる材料の静電防止薄層の静電防止電圧と逆方向反抗電圧の異なる静電防止薄層厚さに対する実験データ図である。It is an experimental data figure with respect to the antistatic thin layer thickness from which the antistatic voltage of the antistatic thin layer of three types of different materials and a reverse repulsive voltage differ. 三種類の異なる材料の静電防止薄層の静電防止電圧と逆方向反抗電圧の異なる静電防止薄層厚さに対する実験データ図である。It is an experimental data figure with respect to the antistatic thin layer thickness from which the antistatic voltage of the antistatic thin layer of three types of different materials and a reverse repulsive voltage differ. 本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第1実施例の表示図である。It is a display figure of the 1st example of the gallium nitride system light emitting diode of the present invention. 本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第2実施例の表示図である。It is a display figure of 2nd Example of the gallium nitride type light emitting diode of this invention. 本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第3実施例の表示図である。It is a display figure of 3rd Example of the gallium nitride type light emitting diode of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
20 バッファ層
30 n型コンタクト層
40 アクティブ層
42 負電極
50 p型クラッド層
60 p型コンタクト層
70 静電防止薄層
72 静電防止薄層
74 静電防止薄層
741 窒化インジウムガリウム薄層
742 窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層
80 正電極
82 透明導電層ミニウムインジウムガリウム薄層
80 正電極
82 透明導電層
10 substrate 20 buffer layer 30 n-type contact layer 40 active layer 42 negative electrode 50 p-type cladding layer 60 p-type contact layer 70 antistatic thin layer 72 antistatic thin layer 74 antistatic thin layer 741 indium gallium nitride thin layer 742 Aluminum indium gallium nitride thin layer 80 positive electrode 82 Transparent conductive layer Minium indium gallium thin layer 80 Positive electrode 82 Transparent conductive layer

Claims (4)

窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs、スピネル、(MgAl24 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成された基板と、
該基板の一側面に位置し、特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Ala Gab In1-a-b N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成されたバッファ層と、
このバッファ層の上に位置し、窒化ガリウム(GaN)系材料で形成されたn型コンタクト層と、
該n型コンタクト層の上に位置し且つ一部のn型コンタクト層の上表面を被覆し、窒化インジウムガリウムで形成されたアクティブ層と、
該n型コンタクト層の上表面のアクティブ層により未被覆の上表面に形成された負電極と、
該アクティブ層の上に位置しp型窒化ガリウム系材料で構成されたp型クラッド層と、 該p型クラッド層の上に位置し、p型窒化ガリウムで形成されたp型コンタクト層と、 該p型コンタクト層の上に位置し、アンドープの窒化インジウムガリウム、バンドギャップが3.4eVより小さいアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウム、及びアンドープの窒化インジウムガリウムとバンドギャップが3.4eVより小さいアンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムで形成された超格子構造の三種類の材料のいずれかで構成された静電防止薄層と、
該静電防止薄層の上に位置し、且つその一部表面を被覆する金属導電層と透明酸化層のいずれかとされ、金属導電層は、Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Cr/Au合金、Ni/Au/Be合金、Ni/Cr/Au合金、Ni/Pt/Au合金、Ni/Pd/Au合金及びその他の類似材料のいずれかで形成され、透明酸化層は、ITO、CTO、ZnO:Al、ZnGa24 、SnO2 :Sb、Ga23 :Sn、AgInO2 :Sn、In23 :Zn、CuAlO2 、LaCuOS、NiO、CuGaO2 ,SrCu22 のいずれかで形成される、透明導電層と、
該静電防止薄層の上の、透明導電層で未被覆の表面上に位置し、Ni/Au合金、Ni/Pt合金、Ni/Pd合金、Ni/Co合金、Pd/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Au合金、Cr/Au合金、Sn/Au合金、Ta/Au合金、TiN、TiWNx (x≧0)、WSiy (y≧0)のいずれかで形成された正電極と、
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,
A substrate formed of sapphire, 6H—SiC, 4H—SiC, Si, ZnO, GaAs, spinel, (MgAl 2 O 4 ), or a single crystal oxide whose lattice constant approaches a nitride semiconductor;
A buffer layer which is located on one side of the substrate and is made of aluminum gallium indium nitride (Al a Ga b In 1-ab N, 0 ≦ a, b <1, a + b ≦ 1) having a specific composition;
An n-type contact layer located on the buffer layer and formed of a gallium nitride (GaN) -based material;
An active layer located on the n-type contact layer and covering an upper surface of a part of the n-type contact layer and formed of indium gallium nitride;
A negative electrode formed on an uncoated upper surface by an active layer on the upper surface of the n-type contact layer;
A p-type cladding layer made of a p-type gallium nitride-based material located on the active layer; a p-type contact layer located on the p-type cladding layer and made of p-type gallium nitride; undoped indium gallium nitride, undoped aluminum indium gallium nitride with a band gap of less than 3.4 eV, and undoped indium gallium nitride and undoped aluminum nitride with a band gap of less than 3.4 eV located on the p-type contact layer An antistatic thin layer composed of one of three types of materials with a superlattice structure formed of indium gallium;
It is either a metal conductive layer or a transparent oxide layer that is located on the antistatic thin layer and covers a part of the surface, and the metal conductive layer is made of Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd Alloy, Pd / Au alloy, Pt / Au alloy, Cr / Au alloy, Ni / Au / Be alloy, Ni / Cr / Au alloy, Ni / Pt / Au alloy, Ni / Pd / Au alloy and other similar materials The transparent oxide layer formed of any one of ITO, CTO, ZnO: Al, ZnGa 2 O 4 , SnO 2 : Sb, Ga 2 O 3 : Sn, AgInO 2 : Sn, In 2 O 3 : Zn, CuAlO 2 A transparent conductive layer formed of any one of LaCuOS, NiO, CuGaO 2 , and SrCu 2 O 2 ;
Located on the surface of the antistatic thin layer, which is uncoated with a transparent conductive layer, Ni / Au alloy, Ni / Pt alloy, Ni / Pd alloy, Ni / Co alloy, Pd / Au alloy, Pt / A positive electrode formed of any one of Au alloy, Ti / Au alloy, Cr / Au alloy, Sn / Au alloy, Ta / Au alloy, TiN, TiWN x (x ≧ 0), and WSi y (y ≧ 0); ,
A gallium nitride-based light-emitting diode comprising:
請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、アンドープで、特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ind Ga1-d N,0<d≦1)で構成され、その厚さは5Å〜100Åの間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。 In claim 1 GaN-based light emitting diode according, antistatic thin layer, an undoped, is composed of indium gallium nitride having a specific composition (In d Ga 1-d N , 0 <d ≦ 1), the thickness A gallium nitride based light-emitting diode characterized by having a thickness of 5 to 100 cm. 請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、アンドープで、特定組成を有し、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Ale Inf Ga1-e-f N,0<e,f<1,e+f<1)で構成され、その厚さが5Å〜100Åの間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。 2. The gallium nitride based light-emitting diode according to claim 1, wherein the antistatic thin layer is undoped, has a specific composition, and has a band gap of less than 3.4 eV (Al e In f Ga 1 -ef N). , 0 <e, f <1, e + f <1), and its thickness is between 5 and 100 mm. 請求項1記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、静電防止薄層が、窒化インジウムガリウム薄層と窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層が交互に重複して堆積されてなる超格子構造とされ、その重複回数は少なくとも2回とされ、且つ総厚さが200Å以下とされ、各窒化インジウムガリウム薄層は、いずれもその厚さが5Å〜20Åの間とされ、且ついずれもアンドープで、それぞれがその特定組成を有する窒化インジウムガリウム(Ink Ga1-k N,0<k≦1)で構成され、各窒化アルミニウムインジウムガリウム薄層は、いずれもその厚さが5Å〜20Åの間とされ、且ついずれもアンドープで、それぞれの特定組成を具え、バンドギャップが3.4eVより小さい窒化アルミニウムインジウムガリウム(Alp Inq Ga1-p-q N,0<p,q<1,p+q<1)で構成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。
2. The gallium nitride-based light-emitting diode according to claim 1, wherein the antistatic thin layer has a superlattice structure in which indium gallium nitride thin layers and aluminum indium gallium nitride thin layers are alternately and repeatedly deposited, and the number of overlaps. Is at least twice and has a total thickness of 200 mm or less, each indium gallium nitride thin layer has a thickness between 5 mm and 20 mm, and is undoped, each having its specific composition Indium gallium nitride (In k Ga 1-k N, 0 <k ≦ 1), and each aluminum indium gallium nitride thin layer has a thickness of between 5 and 20 mm. Undoped aluminum indium gallium nitride (Al p In q) with each specific composition and a band gap of less than 3.4 eV A gallium nitride based light-emitting diode comprising Ga 1-pq N, 0 <p, q <1, p + q <1).
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CN101271917B (en) * 2008-05-09 2011-05-25 晶能光电(江西)有限公司 Antistatic structure of semiconductor lighting device and manufacturing method thereof

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