JP2006128631A - 多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子を提供する。
【解決手段】 化合物半導体の発光素子のｐ型化合物半導体層（２０）上に形成される電極において、ｐ型化合物半導体層（２０）上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第１電極層（２２ａ）と、第１電極層（２２ａ）上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第２電極層（２２ｂ）とを備える化合物半導体の発光素子の多層電極。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子に係わり、さらに詳細には、低い接触抵抗、向上された電気伝導性、及び高い透光率を有する多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子に関する。

化合物半導体の特性を利用し、電気的信号を光に変化させる化合物半導体の発光素子、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）またはレーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）のような半導体レーザダイオードのレーザ光は、光通信、多重通信、または宇宙通信のような応用分野で現在実用化されつつある。半導体レーザは、光通信のような通信分野またはコンパクトディスクプレーヤ（ＣＤＰ：Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｐｌａｙｅｒ）及びデジタル多機能ディスクプレーヤ（ＤＶＤＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｐｌａｙｅｒ）のような装置で、データの伝送やデータの記録及び判読のための手段の光源として広く使われている。

化合物半導体の発光素子は、光の出射方向により、トップエミット型ＬＥＤ（ＴＬＥＤ：Ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＥＤ）とフリップチップＬＥＤ（ＦＣＬＥＤ：Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ ＬＥＤ）に分類される。

ＦＣＬＥＤの場合は、活性層から発生した光がｐ型化合物半導体層上に形成されている反射電極によって反射され、前記反射光は、基板を介して放射される構造を有する。

一方、ＴＬＥＤは、ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトと形成するｐ型電極を介して光が出射される構造を有する。ここで、前記ｐ型電極は、一般的に、ｐ型化合物半導体層上にＮｉ層とＡｕ層とが順次に積層されている構造を有する。しかし、従来のＮｉ層／Ａｕ層から形成されているｐ型電極は、半透明性であり、前記ｐ型電極を有するＴＬＥＤは、光利用効率及び輝度特性が低いという問題点がある。

このような問題点を解決するために、低い接触抵抗及び高い透光率を有する電極物質または電極構造についての研究が進められている。

本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の従来技術の問題点を改善するためになされたものであり、低い接触抵抗、向上された電気伝導性、及び高い透光率を有する多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子を提供することにある。

本発明によれば、化合物半導体の発光素子のｐ型化合物半導体層上に形成される電極において、前記ｐ型化合物半導体層上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第１電極層と、前記第１電極層上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第２電極層とを備える化合物半導体の発光素子の多層電極が提供される。

また、本発明によれば、ｎ型電極及びｐ型電極と、前記ｎ型電極及び前記ｐ型電極との間に少なくともｎ型化合物半導体層、活性層、及びｐ型化合物半導体層とを備える化合物半導体の発光素子において、前記ｐ型電極は、前記ｐ型化合物半導体層上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第１電極層と、前記第１電極層上に透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第２電極層とを備える化合物半導体の発光素子が提供される。

ここで、前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物である。そして、前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物である。そして、前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物である。

前記第１電極層及び第２電極層は、それぞれ前記化合物半導体の発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さから形成される。

望ましくは、前記第２電極層上に少なくとも一層の電極層がさらに形成され、前記電極層は、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される。ここで、前記電極層は、前記化合物半導体の発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さから形成される。

望ましくは、前記ｐ型化合物半導体層と前記第１電極層との間には、Ａｇ、Ａｇ系合金、Ｚｎ系合金、Ｎｉ系合金、Ｌａ系合金、Ｍｇ系合金、添加元素が含まれているインジウム酸化物、及び添加元素が含まれているＳｎＯ_２からなる群から選択されるいずれか一つから形成されるオーミックコンタクト層がさらに備わる。前記添加元素は、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、Ｓｂ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つである。ここで、前記インジウム酸化物及びＳｎＯ_２に対する前記添加元素の含有比は、それぞれ０．００１から４９ａｔ％である。また、前記オーミックコンタクト層の厚さは、０．１ｎｍから５００ｎｍの範囲にある。

本発明による多層電極は、低い接触抵抗と向上された電気伝導性とを有し、特に電極での光反射率が最小化され、高い透光率を有する。

また、本発明の多層電極を備える化合物半導体の発光素子は、電流−電圧特性にすぐれ、電極での透光率が向上することにより、光利用効率及び輝度特性が向上する。

以下、本発明の一実施形態による多層電極及びこれを備える化合物半導体の発光素子を添付された図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態による多層電極を示す断面図である。

図１を参照すれば、ｐ型化合物半導体層２０の上面に多層（反射）電極２２が形成されている。本発明の第１実施形態による多層電極２２は、ｐ型化合物半導体層２０の上面に順に積層される第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂを備える。

第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂは、それぞれ透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される。

ここで、前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物である。そして、前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物である。そして、前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物である。

第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂは、それぞれ前記化合物半導体の発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さから形成される。２％以下の反射率、さらに望ましくは、最小の反射率を有する第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂの厚さは、それぞれ数式１及び数式２から求めることができる。

ここで、ｄ_１及びｄ_２は、それぞれ第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂの厚さであり、ｎ_１及びｎ_２は、それぞれ第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂを形成する物質の屈折率、λは前記電極層を透過する光の波長である。また、ｎ_０は、空気の屈折率であり、ｎ_ｓｕｂは、前記第１電極層２２ａと接触するｐ型化合物半導体層２０の屈折率である。Ｆ_１及びＦ_２は、それぞれ置換関数である。

第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂは、電子ビーム及び熱による蒸着器（Ｅ−ｂｅａｍ ＆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または二重型の熱蒸着器（Ｄｕａｌ−ｔｙｐｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）などにより形成することができる。この場合、蒸着温度は、２０℃から１５００℃であり、反応器内の圧力は、大気圧から１０^−１２ｔｏｒｒである。

第２電極層２２ｂを形成した後、その結果物に対してアニーリング工程が行われる。具体的には、第２電極層２２ｂが形成されている結果物は、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、及び空気のうち少なくとも一つを含む気体雰囲気でアニーリングされる。前記アニーリングは、２００℃から７００℃の温度範囲で、１０秒から２時間行われる。

このように、最小の反射率を有する厚さに形成される第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂを備える多層電極２２は、電極での光反射率が最小化されて高い透光率を有する。

図２は、本発明の第２実施形態による多層電極を示す断面図である。

本発明の第２実施形態では、前述の第１実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、同じ部材については、同じ参照番号をそのまま使用する。

図２を参照すれば、本発明の第２実施形態による多層（反射）電極２３は、ｐ型化合物半導体層２０の上面に順に積層されるオーミックコンタクト層２１、第１電極層２２ａ、及び第２電極層２２ｂを備える。前述の第１実施形態と異なる点は、本発明の第２実施形態による多層電極２３は、前記ｐ型化合物半導体層２０と前記第１電極層２２ａとの間にオーミックコンタクト層２１をさらに備えるという点である。

オーミックコンタクト層２１は、ｐ型化合物半導体層２０とオーミックコンタクトを形成し、低い接触抵抗を有する。オーミックコンタクト層２１は、Ａｇ、Ａｇ系合金、Ｚｎ系合金、Ｎｉ系合金、Ｌａ系合金、Ｍｇ系合金、添加元素が含まれているインジウム酸化物、及び添加元素が含まれているＳｎＯ_２からなる群から選択されるいずれか一つから形成される。ここで、前記添加元素は、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、Ｓｂ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つである。

オーミックコンタクト層２１は、０．１ｎｍから５００ｎｍの厚さに形成される。

前記添加元素は、前記インジウム酸化物及びＳｎＯ_２のバンドギャップ、電子親和度及び仕事関数を調節し、オーミックコンタクト層２１のオーミック接触特性を向上させる。具体的には、前記添加元素は、ｐ型化合物半導体層２０の実効キャリア濃度を高め、ｐ型化合物半導体層２０を構成している化合物のうち、窒素以外の成分と反応性が良好である。

例えば、ｐ型化合物半導体層２０がＧａＮ系化合物である場合、前記添加元素は、窒素よりＧａに対して優先的に反応する。この場合、ｐ型化合物半導体層２０のＧａと前記添加元素との反応により、ｐ型化合物半導体層２０の表面にガリウム空洞を形成する。ｐ型化合物半導体層２０に形成されるガリウム空洞は、ｐ型ドーパントとして作用し、ｐ型化合物半導体層２０の表面の実効キャリア濃度を向上させる。

また、前記添加元素が添加されたインジウム酸化物は、ｐ型化合物半導体層２０の表面に残留し、ｐ型化合物半導体層２０とオーミックコンタクト層２１との界面でキャリアフローに対して障害物の役割を果たす自然酸化層であるガリウム酸化物（Ｇａ_２Ｏ_３）と反応する。前記反応により、ｐ型化合物半導体層２０とオーミックコンタクト層２１との界面に透明伝導性酸化物が形成され、前記透明伝導性酸化物によりオーミックコンタクト層２１とｐ型化合物半導体層２０との界面でトンネリング伝導現象（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）が発生し、オーミックコンタクト層２１のオーミック接触特性が向上する。結果として、オーミックコンタクト層２１を備える多層電極２３は、低い接触抵抗と向上された電気伝導性とを有する。

前記インジウム酸化物及びＳｎＯ_２に対し、前記添加元素の含有比は、それぞれ０．００１から４９ａｔ％である。ここで、ａｔ％は添加される元素相互間の比率をいう。

オーミックコンタクト層２１は、電子ビーム及び熱による蒸着器、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＬＤ、または二重型の熱蒸着器などにより形成することができる。この場合、蒸着温度は、２０℃から１５００℃であり、反応器内の圧力は大気圧から１０^−１２ｔｏｒｒである。

オーミックコンタクト層２１を形成した後、アニーリング工程が行われ、アニーリング法は、第１電極２２ａ及び第２電極層２２ｂでのアニーリング法と同一である。

図３は、本発明の第３実施形態による多層電極を示す断面図である。

本発明の第３実施形態では、前述の第２実施形態と異なる部分についてだけ説明する。また、同じ部材については、同じ参照番号をそのまま使用する。

図３を参照すれば、本発明の第３実施形態による多層（反射）電極２４は、図２に示された多層電極２３の第２電極層２２ｂ上に第３電極層２２ｃをさらに備える。

第３電極層２２ｃは、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される。第３電極層２２ｃは、前記化合物半導体の発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さに形成される。

第３電極層２２ｃの形成方法は、第１電極２２ａ及び第２電極層２２ｂの形成方法と同一である。また、第３電極層２２ｃを形成した後、その結果物に対してアニーリング工程がさらに行われ、アニーリング法は、第１電極２２ａ及び第２電極層２２ｂでのアニーリング法と同一である。

本発明の第３実施形態による多層電極２４は、オーミックコンタクト層２１を備え、低い接触抵抗と向上された電気伝導性とを有する。本発明の第３実施形態による多層電極２４は、特に、最小の反射率を有する厚さに形成されている第１電極層２２ａ、第２電極層２２ｂ、及び第３電極層２２ｃを備えることにより、電極での光反射率が最小化されて高い透光率を有する。

第３電極層２２ｃの上面には、少なくとも一層の電極層（図示せず）、例えば、第４電極層（図示せず）、第５電極層（図示せず）などがさらに形成可能であり、それぞれの電極層は、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される。同様に、それぞれの電極層は、２％以下の反射率、望ましくは、最小の反射率を有する厚さに形成される。

図４は、図２の多層電極が備わった化合物半導体の発光素子を示す断面図である。図２で説明された構成要素については、説明を省略する。また、同じ部材については、同じ参照番号をそのまま使用する。

図４を参照すれば、本発明の第２実施形態による反射電極２３が備わった化合物半導体の発光素子は、ｎ型電極１２０及びｐ型電極１０８と、ｎ型電極１２０及びｐ型電極１０８との間に少なくともｎ型化合物半導体層１０２、活性層１０４、及びｐ型化合物半導体層１０６とを備える。ｐ型電極１０８として、図２に示された多層電極２３がそのまま採択されている。すなわち、ｐ型電極１０８は、オーミックコンタクト層２１、第１電極層２２ａ、及び第２電極層２２ｂを備え、ｐ型電極１０８は、ボンディング層１１０と連結される。図に示されているように、第１電極層２２ａ及び第２電極層２２ｂは、それぞれ透明伝導性酸化物及び非伝導性酸化物から形成することができる。この場合には、第１電極層２２ａの表面部が現れるように、第２電極層２２ｂの所定部分がエッチングされ、その結果、ボンディング層１１０は、伝導性を有する第１電極層２２ａと接触する。ボンディング層１１０は、例えば、Ａｕのような伝導性物質から形成される。

ｎ型化合物半導体層１０２は、基板１００の上面に積層され、段差を有する下部コンタクト層としての第１化合物半導体層と、第１化合物半導体層の上面に積層される下部クラッド層とを含む。第１化合物半導体層の段差が形成されている部分には、ｎ型下部電極１２０が位置する。

基板１００は、サファイア基板またはフリースタンディングＧａＮ基板が主に利用され、第１化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層から形成するが、特に、ｎ−ＧａＮ層から形成することが望ましい。しかし、これに限定されず、レーザ発振可能なIII−Ｖ族の他の化合物半導体層から形成することもできる。下部クラッド層は、所定の屈折率を有するｎ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましいが、これに限定されず、レーザ発振可能な他の化合物半導体層で形成することもできる。

活性層１０４は、レーザ発振の起こる物質層であれば、いかなる物質層でも使用することができるが、臨界電流値が小さく、横モード特性が安定しているレーザ光を発振できる物質層を使用することが望ましい。活性層１０４は、Ａｌが所定比率含まれているＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層を使用することが望ましい。ここで、活性層１０４は、多重量子ウェル及び単一量子ウェルのうちいずれか一つの構造を有し、活性層１０４の構造は、本発明の技術的範囲を制限するものではない。

活性層１０４の上面及び下面に、上部導波層及び下部導波層がさらに形成される。上部導波層及び下部導波層は、活性層１０４より屈折率の小さい物質から形成するが、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族の化合物半導体層から形成することが望ましい。下部導波層は、ｎ−ＧａＮ層から、上部導波層は、ｐ−ＧａＮ層から形成する。

ｐ型化合物半導体層１０６は、活性層１０４の上面に積層され、活性層１０４より屈折率の小さい上部クラッド層と、前記上部クラッド層の上面にオーミックコンタクト層として積層される第２化合物半導体層とを含む。第２化合物半導体層は、ｐ−ＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層から形成するが、特に、ｐ−ＧａＮ層から形成することが望ましい。しかし、これに限定されず、レーザ発振可能なIII−Ｖ族の他の化合物半導体層から形成することもできる。上部クラッド層は、所定の屈折率を有するｐ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましいが、レーザ発振可能な他の化合物半導体層で形成することもできる。

下部オーミックコンタクト層としての第１化合物半導体層の段差部分には、ｎ型電極１２０が形成されている。ｎ型電極１２０は、ｐ型電極１０８と対向するように、基板１００の底面に形成することができるが、この場合、基板１００は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはＧａＮから形成することが望ましい。

本発明のｐ型電極（多層電極）１０８を備える化合物半導体の発光素子は、電流−電圧特性にすぐれ、電極での透光率が向上することにより、光出力及び発光効率が向上する。

図５は、本発明の一実施形態による多層電極（ＩＴＯ／ＳｉＯ_２）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。

第１電極層及び第２電極層は、それぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＳｉＯ_２から形成され、それぞれ１９０ｎｍ及び１００ｎｍの厚さに形成されている。ここで、ＩＴＯの屈折率（ｎ_１）及び消滅係数（ｋ_１）は、それぞれ２．０５８及び０．０４である。また、ＳｉＯ_２の屈折率（ｎ_２）及び消滅係数（ｋ_２）は、それぞれ１．４７及び０である。グラフを参照すれば、４７０ｎｍの波長で、多層電極（ＩＴＯ／ＳｉＯ_２）の反射率は、０％に近接している。従って、前記多層電極（ＩＴＯ／ＳｉＯ_２）は、高い透光率を有することが分かる。

図６は、本発明の一実施形態による多層電極（ＩＴＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。

第１電極層及び第２電極層は、それぞれＩＴＯ及びＡｌ_２Ｏ_３から形成され、それぞれ１１５ｎｍ及び７０ｎｍの厚さに形成されている。ここで、ＩＴＯの屈折率（ｎ_１）及び消滅係数（ｋ_１）は、それぞれ２．０５８及び０．０４である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の屈折率（ｎ_２）及び消滅係数（ｋ_２）は、それぞれ１．６８４及び０である。グラフを参照すれば、４７０ｎｍの波長で、多層電極（ＩＴＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）の反射率は、０％に近接している。従って、前記多層電極（ＩＴＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）は、高い透光率を有することが分かる。

図７は、本発明の一実施形態による多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＯ）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。

第１電極層及び第２電極層は、それぞれＩＴＯ及びＺｎＯから形成され、それぞれ１９０ｎｍ及び１００ｎｍの厚さに形成されている。ここで、ＩＴＯの屈折率（ｎ_１）及び消滅係数（ｋ_１）は、それぞれ２．０５８及び０．０４である。また、ＺｎＯの屈折率（ｎ_２）及び消滅係数（ｋ_２）は、それぞれ１．５及び０である。グラフを参照すれば、４７０ｎｍの波長で、多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＯ）の反射率は、０％に近接している。従って、前記多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＯ）は、高い透光率を有することが分かる。

図８は、本発明の一実施形態による多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＭｇＯ／ＳｉＯ_２）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。

第１電極層、第２電極層及び第３電極層は、それぞれＩＴＯ、ＺｎＭｇＯ及びＳｉＯ_２から形成され、それぞれ６０ｎｍ、６０ｎｍ及び８０ｎｍの厚さに形成されている。ここで、ＩＴＯの屈折率（ｎ_１）及び消滅係数（ｋ_１）は、それぞれ２．０５８及び０．０４である。また、ＺｎＭｇＯの屈折率（ｎ_２）及び消滅係数（ｋ_２）は、それぞれ１．９及び０である。また、ＳｉＯ２の屈折率（ｎ_３）及び消滅係数（ｋ_３）は、それぞれ１．４７及び０である。グラフを参照すれば、４７０ｎｍの波長で、多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＭｇＯ／ＳｉＯ_２）の反射率は０％に近接している。従って、前記多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＭｇＯ／ＳｉＯ_２）は高い透光率を有することが分かる。

以下に、本発明の実施形態による多層（反射）電極の形成方法について、本発明者の実施した実施例を用いて、説明する。本発明の真の技術的範囲は、下記の本発明者の実施した反射電極の形成方法に例示された工程により制限されるものではない。

まず、本発明者は、基板上にＧａＮを主成分にしたｐ型化合物半導体層が形成されている構造体をトリクロロエチレン、アセトン、メタノール、及び蒸溜水で、６０℃の超音波洗浄器中でそれぞれ５分ずつ表面洗浄した後、試料に残っている水分を除去するために、１００℃で１０分間ハードベーキングした。

その後、フォトレジストをｐ型化合物半導体層上に４５００ｒｐｍでスピンコーティングした。その後、８５℃で１５分間ソフトベーキングし、マスクパターンを現像するために、マスクと試料とを一致させた後、２２．８ｍＷ強度の紫外線（ＵＶ）に１５秒間露出させた。そして、現像液と蒸溜水との比率を１：４にして混合した溶液中に試料を浸漬させ、２５秒ほど経過させて現像した。

その後、ＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｔｃｈａｎｔ）溶液を利用し、現像された試料にある汚染層を除去するために、５分間浸漬させた。その後、電子ビーム蒸着器を利用し、ＩＴＯで第１電極層を蒸着した。

前記第１電極層上にＺｎＯで第２電極層を蒸着し、アセトンでリフトオフ工程を経た後、急速加熱（ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）炉中に試料を入れ、酸素または窒素雰囲気下で、４３０℃から５３０℃で１分間アニーリングした。

本実施例は、図４に示した発光素子を製造する方法にそのまま適用可能である。

本願発明の理解を助けるために、図面に示された模範的ないくつかの実施形態を参考として説明されたが、これら実施形態は、単に本発明を例示するものである。従って、本発明は、添付された図面に示した構造と配列とに限定されるものではないという点が理解されなければならず、当業者ならば、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。

本発明による多層電極は、ＬＥＤまたはＬＤのような同じ発光素子に適用可能である。

本発明の第１実施形態による多層電極を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による多層電極を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による多層電極を示す断面図である。 図２の多層電極が備わった化合物半導体の発光素子を示す断面図である。 本発明の一実施形態によって形成されている多層電極（ＩＴＯ／ＳｉＯ_２）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態によって形成されている多層電極（ＩＴＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態によって形成されている多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＯ）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態によって形成されている多層電極（ＩＴＯ／ＺｎＭｇＯ／ＳｉＯ_２）に対し、光反射率を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

２０ ｐ型化合物半導体層、
２１ オーミックコンタクト層、
２２，２３，２４ 多層電極、
２２ａ 第１電極層、
２２ｂ 第２電極層、
２２ｃ 第３電極層。

Claims (20)

1. 化合物半導体の発光素子のｐ型化合物半導体層上に形成される電極において、
   前記ｐ型化合物半導体層上に、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第１電極層と、
   前記第１電極層上に、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第２電極層と、
   を備えることを特徴とする化合物半導体の発光素子の多層電極。
2. 前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
   前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
   前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物であることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
3. 前記第１電極層及び第２電極層は、それぞれ前記化合物半導体発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
4. 前記第２電極層上に少なくとも一層の電極層がさらに形成され、
   前記電極層は、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
5. 前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
   前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
   前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物であることを特徴とする請求項４に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
6. 前記電極層は、前記化合物半導体発光素子から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さに形成されていることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
7. 前記ｐ型化合物半導体層と前記第１電極層との間に、Ａｇ、Ａｇ系合金、Ｚｎ系合金、Ｎｉ系合金、Ｌａ系合金、Ｍｇ系合金、添加元素が含まれているインジウム酸化物、及び添加元素が含まれているＳｎＯ_２からなる群から選択されるいずれか一つから形成されるオーミックコンタクト層がさらに備わることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
8. 前記添加元素は、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、Ｓｂ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項７に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
9. 前記インジウム酸化物及びＳｎＯ_２に対する前記添加元素の含有比は、それぞれ０．００１から４９ａｔ％であることを特徴とする請求項８に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
10. 前記オーミックコンタクト層の厚さは、０．１ｎｍから５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の化合物半導体の発光素子の多層電極。
11. ｎ型電極及びｐ型電極と、前記ｎ型電極と前記ｐ型電極との間に少なくともｎ型化合物半導体層、活性層、及びｐ型化合物半導体層と、を備える化合物半導体発光素子において、
    前記ｐ型電極は、前記ｐ型化合物半導体層上に、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第１電極層と、
    前記第１電極層上に、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成される第２電極層と、
    を備えることを特徴とする化合物半導体の発光素子。
12. 前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
    前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
    前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物であることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
13. 前記第１電極層及び第２電極層は、それぞれ前記活性層から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さに形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の化合物半導体の発光素子。
14. 前記第２電極層上に少なくとも１層の電極層がさらに形成され、
    前記電極層は、透明伝導性酸化物、非伝導性酸化物、及び窒化物からなる群から選択されるいずれか一つから形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
15. 前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
    前記非伝導性酸化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＨｆからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の酸化物であり、
    前記窒化物は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、及びＭｏからなる群から選択される少なくともいずれか一つの元素の窒化物であることを特徴とする請求項１４に記載の化合物半導体の発光素子。
16. 前記電極層は、前記活性層から発生した光に対し、２％以下の反射率を有する厚さに形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体の発光素子。
17. 前記ｐ型化合物半導体層と前記第１電極層との間に、Ａｇ、Ａｇ系合金、Ｚｎ系合金、Ｎｉ系合金、Ｌａ系合金、Ｍｇ系合金、添加元素が含まれているインジウム酸化物、及び添加元素が含まれているＳｎＯ_２からなる群から選択されるいずれか一つから形成されるオーミックコンタクト層がさらに備わることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
18. 前記添加元素は、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、Ｓｂ、及びＬａからなる群から選択される少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１７に記載の化合物半導体の発光素子。
19. 前記インジウム酸化物及びＳｎＯ_２に対する前記添加元素の含有比は、それぞれ０．００１から４９ａｔ％であることを特徴とする請求項１８に記載の化合物半導体の発光素子。
20. 前記オーミックコンタクト層の厚さは、０．１ｎｍから５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１７に記載の化合物半導体の発光素子。

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