JP2006253240A - ＧａＮ系発光ダイオードおよび発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンタクト層の上に上部電極と反射膜とを別に設けることによって、上部電極の接触抵抗の増大を抑えながら、フリップチップ実装時の光取り出し効率を改善するとともに、上部電極と反射膜との積層状態のバラツキにより、コンタクト層と上部電極との接触抵抗の変動が生じるという問題を改善した、ＧａＮ系ＬＥＤを提供することを目的とする。
【解決手段】ＧａＮ系発光ダイオードのコンタクト層１５の表面に、金属材料からなる上部電極Ｐ１２を部分的に形成するとともに、前記上部電極Ｐ１２が形成されていない部分に、前記上部電極Ｐ１２と接しないように、金属材料からなる反射膜Ｐ１３を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＧａＮ系発光ダイオードのコンタクト層１５の表面に、金属材料からなる上部電極Ｐ１２を部分的に形成するとともに、前記上部電極Ｐ１２が形成されていない部分に、前記上部電極Ｐ１２と接しないように、金属材料からなる反射膜Ｐ１３を形成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、フリップチップ実装に適したＧａＮ系発光ダイオードと、フリップチップ実装されたＧａＮ系発光ダイオードを含む発光装置に関する。
ＧａＮ系発光ダイオード（以下「ＧａＮ系ＬＥＤ」ともいう。）は、ＧａＮ系半導体からなる発光層を挟んでｐ型およびｎ型のＧａＮ系半導体が接合されてなる、ｐｎ接合ダイオード構造を有する半導体発光素子であり、発光層を構成するＧａＮ系半導体の組成を選択することによって、赤色〜紫外に至る光を発光させることが可能である。
ＧａＮ系半導体は、化学式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で決定される３族窒化物からなる化合物半導体であって、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなど、任意の組成のものが例示される。また、上記化学式において、３族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）などで置換したもの、また、Ｎ（窒素）の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）などで置換したものも、ＧａＮ系半導体に含まれる。
ＧａＮ系ＬＥＤは、有機金属化合物気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法等の気相成長法を用いて、サファイア等からなる結晶基板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層、発光層、ｐ型ＧａＮ系半導体層をこの順に成長し、ｎ型ＧａＮ系半導体層とｐ型ＧａＮ系半導体層のそれぞれに給電するための電極を形成することによって、作製される。
なお、本明細書では、ＧａＮ系半導体層を気相成長法により製造する際に、結晶基板が下側にあり、その上にＧａＮ系半導体層が積み重ねられるものとみなして、この上下の区別を、素子構造の説明においても適用する。また、上下方向（結晶基板やＧａＮ系半導体層の厚み方向でもある。）と直交する方向を、横方向とも呼ぶ。また、ｐ型ＧａＮ系半導体層を単にｐ型層と呼び、ｎ型ＧａＮ系半導体層を単にｎ型層とも呼ぶ。
なお、本明細書では、ＧａＮ系半導体層を気相成長法により製造する際に、結晶基板が下側にあり、その上にＧａＮ系半導体層が積み重ねられるものとみなして、この上下の区別を、素子構造の説明においても適用する。また、上下方向（結晶基板やＧａＮ系半導体層の厚み方向でもある。）と直交する方向を、横方向とも呼ぶ。また、ｐ型ＧａＮ系半導体層を単にｐ型層と呼び、ｎ型ＧａＮ系半導体層を単にｎ型層とも呼ぶ。
図１４に、従来のＧａＮ系ＬＥＤの断面構造の一例を示す。図１４において、１はサファイアからなる結晶基板、２はＳｉドープＧａＮからなるｎ型層、３はＧａＮとＩｎＧａＮとからなるＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層、４はＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型層、５はＭｇドープＧａＮからなるｐ型のコンタクト層、Ｐ１はＴｉ（チタン）とＡｌ（アルミニウム）とを積層してなる下部電極、Ｐ２はＮｉ（ニッケル）とＡｕ（金）とを積層してなる上部電極である。下部電極Ｐ１はｎ型層２に電流を供給するための電極であり、上部電極Ｐ２は、当該上部電極Ｐ２が形成される層であるコンタクト層５を介して、ｐ型層４に電流を供給するための電極である。
このようなＧａＮ系ＬＥＤの実装形態の一つとして、素子の上面側を実装用基材の実装面に向けて固定する、フリップチップ実装がある。図１４に示す素子がフリップチップ実装されたとき、発光層３で発生される光は、結晶基板１の下面側から素子外に取り出されることになる。
図１４に示す素子では、発光層３から上方に向かって進行する光が、上部電極Ｐ２の下面で反射されるので、上部電極Ｐ２を光反射性の良好な材料で形成することにより、フリップチップ実装したときの光取り出し効率を向上させることができる（特許文献１）。そこで、上部電極Ｐ２は、コンタクト層５との接触抵抗が低く、かつ、光反射性が良好な材料で形成することが望ましい。しかし、これらの要求を同時に満足する材料を見つけることは簡単ではない。
このようなＧａＮ系ＬＥＤの実装形態の一つとして、素子の上面側を実装用基材の実装面に向けて固定する、フリップチップ実装がある。図１４に示す素子がフリップチップ実装されたとき、発光層３で発生される光は、結晶基板１の下面側から素子外に取り出されることになる。
図１４に示す素子では、発光層３から上方に向かって進行する光が、上部電極Ｐ２の下面で反射されるので、上部電極Ｐ２を光反射性の良好な材料で形成することにより、フリップチップ実装したときの光取り出し効率を向上させることができる（特許文献１）。そこで、上部電極Ｐ２は、コンタクト層５との接触抵抗が低く、かつ、光反射性が良好な材料で形成することが望ましい。しかし、これらの要求を同時に満足する材料を見つけることは簡単ではない。
図１５に示すのは、従来技術に係る他のＧａＮ系ＬＥＤの断面構造である。この素子では、上記問題を解決するために、コンタクト層５との接触抵抗が小さな金属からなる上部電極Ｐ２が、コンタクト層５の表面に部分的に形成され、更に、その上を覆って、光反射性の良好なＡｇ、Ａｌからなる反射膜Ｐ３が別に形成されている（特許文献２）。しかし、この構造では、上面形状の異なる上部電極Ｐ２と反射膜Ｐ３とを別々の工程で形成することが必要となるため、上部電極Ｐ２と反射膜Ｐ３との積層状態を常に一定に保つことが難しく、素子間やウェハ間でバラツキが生じ易い。そのために、電極形成時に通常行われる熱処理工程や、フリップチップ実装時の加熱工程で、上部電極Ｐ２と反射膜Ｐ３との間での材料の拡散や合金化反応が生じる際の、拡散や合金化の状態が安定せず、その結果、上部電極Ｐ２とコンタクト層５との間の接触抵抗が、素子間やウェハ間で変動し易いという問題がある。
特開平１１−２２０１７０
特開２００４−１１９９８３
本発明の目的は、コンタクト層の上に上部電極と反射膜とを別に設けることによって、上部電極の接触抵抗の増大を抑えながら、フリップチップ実装時の光取り出し効率を改善するとともに、更に、上部電極と反射膜との積層状態のバラツキにより、コンタクト層と上部電極との接触抵抗の変動が生じるという従来技術の問題を改善した、ＧａＮ系ＬＥＤを提供することを目的とする。
本発明は、以下の特徴を有する。
（１）少なくともｎ型ＧａＮ系半導体層と、ＧａＮ系半導体からなる発光層と、ｐ型ＧａＮ系半導体層と、コンタクト層とを、この順に含む半導体積層体と、前記コンタクト層の表面に部分的に形成された、金属材料からなる上部電極と、前記コンタクト層の表面の前記上部電極が形成されていない部分に、前記上部電極と接しないように形成された、金属材料からなる反射膜と、を有するＧａＮ系発光ダイオード。
（２）前記上部電極と前記反射膜との間には、無機材料からなる拡散阻止部材が充填されている、前記（１）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（３）前記拡散阻止部材の一部が、前記上部電極と前記反射膜の少なくとも一方を膜状に覆っている、前記（２）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（４）前記拡散阻止部材の一部が前記上部電極を膜状に覆うとともに、前記反射膜は、その一部が前記上部電極を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、前記（３）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（５）前記拡散阻止部材の一部が前記反射膜を膜状に覆うとともに、前記上部電極は、その一部が前記反射膜を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、前記（３）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（６）前記拡散阻止部材が、絶縁性の無機材料からなる、前記（２）〜（５）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（７）前記上部電極の、前記コンタクト層の表面に接する部分の少なくとも一部が、電極部分と開口部分とからなるパターンに形成されている、前記（１）〜（６）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（８）前記発光層が紫色〜近紫外の光を発生するＩｎＧａＮを含み、前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体層からなり、前記パターンが細分化されており、かつ、前記パターンに含まれる電極部分の面積比が２０％〜４０％である、前記（７）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（９）前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇ、Ａｇ合金、Ａｌ、Ａｌ合金のいずれかである、前記（１）〜（８）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（１０）前記コンタクト層がｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇまたはＡｇ合金のいずれかである、前記（１）〜（７）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（１１）実装用基材と、その表面にフリップチップ実装された、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオードとを含む、発光装置。
（１）少なくともｎ型ＧａＮ系半導体層と、ＧａＮ系半導体からなる発光層と、ｐ型ＧａＮ系半導体層と、コンタクト層とを、この順に含む半導体積層体と、前記コンタクト層の表面に部分的に形成された、金属材料からなる上部電極と、前記コンタクト層の表面の前記上部電極が形成されていない部分に、前記上部電極と接しないように形成された、金属材料からなる反射膜と、を有するＧａＮ系発光ダイオード。
（２）前記上部電極と前記反射膜との間には、無機材料からなる拡散阻止部材が充填されている、前記（１）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（３）前記拡散阻止部材の一部が、前記上部電極と前記反射膜の少なくとも一方を膜状に覆っている、前記（２）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（４）前記拡散阻止部材の一部が前記上部電極を膜状に覆うとともに、前記反射膜は、その一部が前記上部電極を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、前記（３）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（５）前記拡散阻止部材の一部が前記反射膜を膜状に覆うとともに、前記上部電極は、その一部が前記反射膜を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、前記（３）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（６）前記拡散阻止部材が、絶縁性の無機材料からなる、前記（２）〜（５）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（７）前記上部電極の、前記コンタクト層の表面に接する部分の少なくとも一部が、電極部分と開口部分とからなるパターンに形成されている、前記（１）〜（６）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（８）前記発光層が紫色〜近紫外の光を発生するＩｎＧａＮを含み、前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体層からなり、前記パターンが細分化されており、かつ、前記パターンに含まれる電極部分の面積比が２０％〜４０％である、前記（７）に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（９）前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇ、Ａｇ合金、Ａｌ、Ａｌ合金のいずれかである、前記（１）〜（８）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（１０）前記コンタクト層がｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇまたはＡｇ合金のいずれかである、前記（１）〜（７）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
（１１）実装用基材と、その表面にフリップチップ実装された、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオードとを含む、発光装置。
上記（１）に記載されたＧａＮ系ＬＥＤは、コンタクト層の表面に、上部電極と、該上部電極とは別に反射膜を設けるにあたり、該上部電極と該反射膜とが相互に接しないように形成されるという、特徴的な構造を有する。この構造により、上部電極と反射膜との間での材料の拡散や合金化反応の発生が抑制され、上部電極とコンタクト層との間の接触抵抗が不安定化する問題が改善される。
以下、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤの構造を示す模式図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｙ線における断面図である。
図１において、１１は結晶基板、１２はｎ型層、１３は発光層、１４はｐ型層、１５はコンタクト層、Ｐ１１は下部電極、Ｐ１２は上部電極、Ｐ１３は反射膜、Ｐ１５はボンディングパッドである。
図１は、本発明の一実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤの構造を示す模式図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｙ線における断面図である。
図１において、１１は結晶基板、１２はｎ型層、１３は発光層、１４はｐ型層、１５はコンタクト層、Ｐ１１は下部電極、Ｐ１２は上部電極、Ｐ１３は反射膜、Ｐ１５はボンディングパッドである。
図１に示す素子の、各部位の具体的な構成を以下に例示する。
結晶基板１１は、例えば、サファイア基板である。
ｎ型層１２は、例えば、Ｓｉ（ケイ素）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした、膜厚３μｍのｎ型ＧａＮである。
発光層１３は、例えば、膜厚８ｎｍのＧａＮ障壁層と膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とを各１０層交互に積層してなる、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層である。
ｐ型層１４は、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚３０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎである。
コンタクト層１５は、例えば、Ｍｇを５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚２００ｎｍのｐ型ＧａＮである。
下部電極Ｐ１１は、例えば、ｎ型層１２と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚８００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
上部電極Ｐ１２は、例えば、コンタクト層１５と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＮｉ、膜厚１００ｎｍのＡｕ（金）を積層し、熱処理したものである。
ボンディングパッドＰ１５は、例えば、上部電極Ｐ１２と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚３００ｎｍのＡｕを積層したものである。
反射膜Ｐ１３は、例えば、膜厚２００ｎｍのＡｌである。
結晶基板１１は、例えば、サファイア基板である。
ｎ型層１２は、例えば、Ｓｉ（ケイ素）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした、膜厚３μｍのｎ型ＧａＮである。
発光層１３は、例えば、膜厚８ｎｍのＧａＮ障壁層と膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とを各１０層交互に積層してなる、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層である。
ｐ型層１４は、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚３０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎである。
コンタクト層１５は、例えば、Ｍｇを５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚２００ｎｍのｐ型ＧａＮである。
下部電極Ｐ１１は、例えば、ｎ型層１２と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚８００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
上部電極Ｐ１２は、例えば、コンタクト層１５と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＮｉ、膜厚１００ｎｍのＡｕ（金）を積層し、熱処理したものである。
ボンディングパッドＰ１５は、例えば、上部電極Ｐ１２と接する側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚３００ｎｍのＡｕを積層したものである。
反射膜Ｐ１３は、例えば、膜厚２００ｎｍのＡｌである。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、上部電極Ｐ１２は、ボンディングパッドＰ１５の下となった部分を除き、正方形状の開口部分が多数設けられた、格子状パターンに形成されており、コンタクト層１５の表面を部分的に覆いながら、その表面上に拡がっている。この格子状パターンの寸法は、例えば、正方形状の開口部分の一辺の長さが８μｍであり、隣り合った開口部分の間隔（線状の電極部分の幅）が２μｍである。反射膜Ｐ１３は、上部電極Ｐ１２の開口部分に露出された、コンタクト層１５の表面に形成されている。上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間の間隙ｃの幅は、例えば、１μｍである。
図１に示すＧａＮ系ＬＥＤは、次の手順により作製することができる。
（結晶成長）
結晶基板１１の上に、ＭＯＶＰＥ法など、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を、順次形成する。結晶成長の終了後、必要に応じて、ｐ型層１４およびコンタクト層１５に添加したｐ型不純物を活性化するために、熱処理を行う。
（結晶成長）
結晶基板１１の上に、ＭＯＶＰＥ法など、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を、順次形成する。結晶成長の終了後、必要に応じて、ｐ型層１４およびコンタクト層１５に添加したｐ型不純物を活性化するために、熱処理を行う。
（上部電極の形成）
コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を形成する。上部電極Ｐ１２のパターニングは、公知のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。
例えば、リフトオフ法の場合、まず、コンタクト層１５の表面全体にフォトレジスト膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技法を用いて、上部電極Ｐ１２の電極部分を形成すべき領域から、該フォトレジスト膜を除去し、コンタクト層１５の表面を露出させる。次に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等、公知の金属薄膜の形成方法を適宜用いて、上部電極Ｐ１２の電極膜を形成する。フォトレジスト膜をリフトオフすると、電極膜のうち、コンタクト層１５の表面に形成された部分だけが残る。これによって、上部電極Ｐ１２が所定のパターンに形成される。
他の方法として、先に上部電極Ｐ１２の電極膜を、コンタクト層１５の表面に全面的に形成した後、フォトリソグラフィ技法によりパターニングしたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして用い、不要部分をエッチング除去することにより、上部電極Ｐ１２を所定のパターンに形成することもできる。
コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を形成する。上部電極Ｐ１２のパターニングは、公知のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。
例えば、リフトオフ法の場合、まず、コンタクト層１５の表面全体にフォトレジスト膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ技法を用いて、上部電極Ｐ１２の電極部分を形成すべき領域から、該フォトレジスト膜を除去し、コンタクト層１５の表面を露出させる。次に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等、公知の金属薄膜の形成方法を適宜用いて、上部電極Ｐ１２の電極膜を形成する。フォトレジスト膜をリフトオフすると、電極膜のうち、コンタクト層１５の表面に形成された部分だけが残る。これによって、上部電極Ｐ１２が所定のパターンに形成される。
他の方法として、先に上部電極Ｐ１２の電極膜を、コンタクト層１５の表面に全面的に形成した後、フォトリソグラフィ技法によりパターニングしたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして用い、不要部分をエッチング除去することにより、上部電極Ｐ１２を所定のパターンに形成することもできる。
（反射膜の形成）
上部電極Ｐ１２の開口部分に露出したコンタクト層１５の表面に、反射膜Ｐ１３を形成する。この反射膜Ｐ１３の形成およびパターニングは、上部電極Ｐ１２の形成およびパターニングと同様の方法により行うことができる。
上部電極Ｐ１２の開口部分に露出したコンタクト層１５の表面に、反射膜Ｐ１３を形成する。この反射膜Ｐ１３の形成およびパターニングは、上部電極Ｐ１２の形成およびパターニングと同様の方法により行うことができる。
（下部電極の形成）
反応性イオンエッチング法により、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部を除去し、露出したｎ型層１２の表面に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等、公知の金属薄膜の形成方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１を形成する。
反応性イオンエッチング法により、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部を除去し、露出したｎ型層１２の表面に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等、公知の金属薄膜の形成方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１を形成する。
（ボンディングパッドの形成）
ボンディングパッドは、従来公知の方法を用いて、上部電極Ｐ１２の上の、所定の箇所に形成することができる。
ボンディングパッドは、従来公知の方法を用いて、上部電極Ｐ１２の上の、所定の箇所に形成することができる。
（熱処理）
各電極とＧａＮ系半導体との接触抵抗を低下させるために、ウェハ全体を熱処理し、電極とＧａＮ系半導体との密着を促進させる。熱処理は、半導体の表面にオーミック電極を形成する際に行われる通常の処理であり、その温度と時間は、電極の材料にもよるが、温度は３５０℃〜９００℃、時間は１分間〜６０分間とすることができる。
各電極とＧａＮ系半導体との接触抵抗を低下させるために、ウェハ全体を熱処理し、電極とＧａＮ系半導体との密着を促進させる。熱処理は、半導体の表面にオーミック電極を形成する際に行われる通常の処理であり、その温度と時間は、電極の材料にもよるが、温度は３５０℃〜９００℃、時間は１分間〜６０分間とすることができる。
（素子分離）
必要に応じて、結晶基板１１の下面を研削および／または研磨して、結晶基板１１の厚さを薄くした後、スクライビング、ダイシング、レーザ溶断など、公知の方法を適宜用いて、素子分離を行う。
必要に応じて、結晶基板１１の下面を研削および／または研磨して、結晶基板１１の厚さを薄くした後、スクライビング、ダイシング、レーザ溶断など、公知の方法を適宜用いて、素子分離を行う。
図１に示すＧａＮ系ＬＥＤでは、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に間隙ｃが設けられることにより、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間での材料の拡散や合金化反応が抑制されるために、上部電極Ｐ１２とコンタクト層１５との接触抵抗が不安定化する問題が改善される。間隙ｃは、この目的が達成される範囲で、小さくすることが望ましい。なぜなら、間隙ｃを小さくする程、反射膜Ｐ１３の面積を大きく取ることができ、光取り出し効率が改善されるからである。したがって、間隙ｃは、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３を形成する際の寸法精度を考慮のうえ、これらが積層された部分が生じない大きさに設定する。
上部電極と反射膜の接触を確実に防止するために、これらの間に、金属材料の拡散を阻止するための拡散阻止部材を充填してもよい。図２は、そのような素子の構造例を示す模式図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｙ線における断面図である。図２に示す素子と、図１に示す素子との構造上の相違点は、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に、拡散阻止部材Ｐ１４が充填されている点である。
拡散阻止部材Ｐ１４を、金属酸化物、金属窒化物など、１０００℃以上の高温でも安定な無機材料で形成することによって、金属材料からなる上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間での、材料の拡散や合金化反応を効果的に抑制することができる。拡散阻止部材Ｐ１４の材料として、具体的には、酸化ケイ素、アルミナ、スピネル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどが例示される。
拡散阻止部材Ｐ１４を、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物（酸化物半導体）で形成した場合には、その導電性によって、素子の横方向の電流拡散性が補われることが期待できる。一方、拡散阻止部材Ｐ１４を絶縁性の無機材料で形成する場合には、屈折率が特に小さい酸化ケイ素、アルミナ、スピネルなどの材料を用いると、コンタクト層１５と拡散阻止部材Ｐ１３との界面で、屈折率差による反射が生じ易くなるために、光取り出し効率を改善するうえで好ましい。
金属酸化物、金属窒化物などからなる拡散阻止部材を形成する方法としては、各種のＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、スプレー熱分解法、ゾルーゲル法など、公知の無機薄膜の形成方法を適宜用いることができる。
拡散阻止部材Ｐ１４を、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物（酸化物半導体）で形成した場合には、その導電性によって、素子の横方向の電流拡散性が補われることが期待できる。一方、拡散阻止部材Ｐ１４を絶縁性の無機材料で形成する場合には、屈折率が特に小さい酸化ケイ素、アルミナ、スピネルなどの材料を用いると、コンタクト層１５と拡散阻止部材Ｐ１３との界面で、屈折率差による反射が生じ易くなるために、光取り出し効率を改善するうえで好ましい。
金属酸化物、金属窒化物などからなる拡散阻止部材を形成する方法としては、各種のＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、スプレー熱分解法、ゾルーゲル法など、公知の無機薄膜の形成方法を適宜用いることができる。
図２に示す素子は、例えば、次の手順により作製することができる。
（結晶成長）
結晶基板１１の上に、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を、順次形成する。図３（ａ）は、コンタクト層１５の成長が完了したウェハの断面構造を示す模式図である。便宜上、ひとつの素子に相当する領域のみを表示しているが、実際の工程はウェハ単位で行われる。図３（ｂ）および（ｃ）、図４（ｄ）〜（ｆ）図５（ｇ）〜（ｉ）も同様である。
（結晶成長）
結晶基板１１の上に、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を、順次形成する。図３（ａ）は、コンタクト層１５の成長が完了したウェハの断面構造を示す模式図である。便宜上、ひとつの素子に相当する領域のみを表示しているが、実際の工程はウェハ単位で行われる。図３（ｂ）および（ｃ）、図４（ｄ）〜（ｆ）図５（ｇ）〜（ｉ）も同様である。
（拡散阻止部材の形成）
コンタクト層１５の表面に、図３（ｂ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。この拡散阻止部材Ｐ１４は、例えば、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜である。ＳｉＯ２膜の好ましい形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ゾルゲル法などが挙げられる。
コンタクト層１５の表面に、図３（ｂ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。この拡散阻止部材Ｐ１４は、例えば、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜である。ＳｉＯ２膜の好ましい形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ゾルゲル法などが挙げられる。
（上部電極の形成）
拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜ＰＲを形成した後、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき上部電極の電極部分の形状に開口部を形成する。この状態を図３（ｃ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図４（ｄ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、上部電極Ｐ１２の電極膜を形成し、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図４（ｅ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、上部電極Ｐ１２が形成される。
拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜ＰＲを形成した後、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき上部電極の電極部分の形状に開口部を形成する。この状態を図３（ｃ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図４（ｄ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、上部電極Ｐ１２の電極膜を形成し、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図４（ｅ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、上部電極Ｐ１２が形成される。
（反射膜の形成）
上部電極Ｐ１２が形成されたウェハの上面を全面的に覆うフォトレジスト膜ＰＲを形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき反射膜Ｐ１３の形状に、開口部を形成する。この状態を、図４（ｆ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図５（ｇ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、反射膜Ｐ１３の製膜を行い、その後、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図５（ｈ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、反射膜Ｐ１３が形成される。
上部電極Ｐ１２が形成されたウェハの上面を全面的に覆うフォトレジスト膜ＰＲを形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき反射膜Ｐ１３の形状に、開口部を形成する。この状態を、図４（ｆ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図５（ｇ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、反射膜Ｐ１３の製膜を行い、その後、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図５（ｈ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、反射膜Ｐ１３が形成される。
（電極の形成等）
反射膜Ｐ１３を形成した後は、図１に示す素子を作製するときと同様の方法により、下部電極Ｐ１１の形成、ボンディングパッドＰ１５の形成、熱処理、素子分離を行うことができる。
反射膜Ｐ１３を形成した後は、図１に示す素子を作製するときと同様の方法により、下部電極Ｐ１１の形成、ボンディングパッドＰ１５の形成、熱処理、素子分離を行うことができる。
上部電極と反射膜との間に充填する拡散阻止部材は、その一部を延長して、上部電極および／または反射膜を膜状に覆うように形成してもよい。拡散阻止部材をこのように形成した素子の断面構造例を図６に模式的に示す。
図６（ａ）に示す素子では、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に充填された拡散阻止部材Ｐ１４の一部が、上部電極Ｐ１２を膜状に覆っている。
図６（ｂ）に示す素子では、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に充填された拡散阻止部材Ｐ１４の一部が、反射膜Ｐ１３を膜状に覆っている。
図６（ａ）に示す素子では、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に充填された拡散阻止部材Ｐ１４の一部が、上部電極Ｐ１２を膜状に覆っている。
図６（ｂ）に示す素子では、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３との間に充填された拡散阻止部材Ｐ１４の一部が、反射膜Ｐ１３を膜状に覆っている。
図６（ａ）に示す素子を作製する手順は、例えば、次の通りである。
まず、結晶成長工程が完了したウェハの、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を所定の形状に形成する。そして、この上部電極Ｐ１２を埋め込んで、ウェハの表面全体に拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。この状態を図７（ａ）に示す。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜ＰＲを形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき反射膜の形状に開口部を形成する。この状態を図７（ｂ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図７（ｃ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、反射膜Ｐ１３の製膜を行い、その後、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図８（ｄ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、反射膜Ｐ１３が形成される。
次に、図８（ｅ）に示すように、反応性イオンエッチング法により、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部を除去し、露出したｎ型層１２の表面に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１を形成する。
次に、反射膜Ｐ１３を形成するときと同様の方法を用いて、図８（ｆ）に示すように、ボンディングパッドＰ１５を形成すべき部位の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、それによって露出した上部電極Ｐ１２の上に、ボンディングパッドＰ１５を形成する。その後は、図１に示す素子を作製するときと同様の方法で、熱処理、素子分離を行う。
まず、結晶成長工程が完了したウェハの、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を所定の形状に形成する。そして、この上部電極Ｐ１２を埋め込んで、ウェハの表面全体に拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。この状態を図７（ａ）に示す。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜ＰＲを形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜ＰＲに、形成すべき反射膜の形状に開口部を形成する。この状態を図７（ｂ）に示す。
次に、このフォトレジスト膜ＰＲをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、フォトレジスト膜ＰＲの開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、図７（ｃ）に示すように、コンタクト層１５の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、反射膜Ｐ１３の製膜を行い、その後、フォトレジスト膜ＰＲをリフトオフすると、図８（ｄ）に示すように、拡散阻止部材Ｐ１４をエッチング除去した部分に、反射膜Ｐ１３が形成される。
次に、図８（ｅ）に示すように、反応性イオンエッチング法により、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部を除去し、露出したｎ型層１２の表面に、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１を形成する。
次に、反射膜Ｐ１３を形成するときと同様の方法を用いて、図８（ｆ）に示すように、ボンディングパッドＰ１５を形成すべき部位の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、それによって露出した上部電極Ｐ１２の上に、ボンディングパッドＰ１５を形成する。その後は、図１に示す素子を作製するときと同様の方法で、熱処理、素子分離を行う。
図６（ｂ）に示す素子を作製するには、前述の、図６（ａ）に示す素子の作製方法において、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３の形成の順序を入れ替えて、反射膜Ｐ１３をまずコンタクト層１５の表面に形成しておいて、これを拡散阻止部材Ｐ１４で埋め込んだ後、マスクプロセスを用いて所定の領域から拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、上部電極Ｐ１２を形成すればよい。
図６（ａ）（ｂ）に示す素子では、拡散阻止部材が、上部電極と反射膜のいずれか一方を覆うように形成されているが、拡散阻止部材は、これらを両方とも覆うように形成してもよい。そのような構成の素子は、例えば、図１に示す素子を形成した後で、その上から拡散阻止部材を膜状に形成することにより、作製することができる。
図６（ａ）に示す素子の反射膜Ｐ１３を、その一部が上部電極Ｐ１２を覆う拡散阻止部材Ｐ１４の上面に達するように、形成することができる。図９（ａ）に、このような構成を有する素子の構造例を示す。また、図６（ｂ）に示す素子の上部電極Ｐ１２を、その一部が反射膜Ｐ１３を覆う拡散阻止部材Ｐ１４の上面に達するように、形成することができる。図９（ｂ）に、このような構成を有する素子の構造例を示す。
図９（ａ）に示す素子では、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３が形成され、その間には、拡散阻止部材Ｐ１４が充填されている。拡散阻止部材Ｐ１４の一部は、上部電極Ｐ１２の表面を膜状に覆っている。また、反射膜Ｐ１３は、その一部が上部電極Ｐ１２を覆う拡散阻止部材Ｐ１４の上面を覆うように形成されている。このような構成を有する素子では、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３の間から、拡散阻止部材Ｐ１４の内部に入射した光が、拡散阻止部材Ｐ１４の上面を覆う反射膜Ｐ１３により反射され、再びコンタクト層１５に戻ってくる可能性が高くなるために、フリップチップ実装時の光取り出し効率が改善される。
図９（ｂ）に示す素子では、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２と、反射膜Ｐ１３が形成され、その間には、拡散阻止部材Ｐ１４が充填されている。拡散阻止部材Ｐ１４の一部は、反射膜Ｐ１３の表面を膜状に覆っている。また、上部電極Ｐ１２は、その一部が反射膜Ｐ１３を覆う拡散阻止部材Ｐ１４の上面を覆うように形成されている。このような構成を有する素子では、上部電極Ｐ１２の断面積が大きくなるために、該上部電極Ｐ１２による横方向の電流拡散性が良好となる。
図９（ａ）に示す素子を作製する手順は、例えば、次の通りである。
まず、結晶成長工程が完了したウェハの、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を所定の形状に形成する。
次に、この上部電極Ｐ１２を埋め込んで、ウェハの表面全体に拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜に、開口部を形成する。この開口部の形状は、反射膜Ｐ１３がコンタクト層１５の表面に接する部分の形状とする。
次に、該フォトレジスト膜をエッチングマスクとして、該フォトレジスト膜の開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、コンタクト層１５の表面を部分的に露出させる。
次に、このフォトレジスト膜を除去し、反射膜Ｐ１３を、露出されたコンタクト層１５の表面と、拡散阻止部材Ｐ１４の表面の両方を覆うように形成する。ここで、反射膜Ｐ１３を形成する前に、反射膜Ｐ１３を形成すべきでない箇所は、フォトレジスト膜からなるマスクで覆っておく。
その後は、前述の、図６に示す素子を作製するときと同様の方法により、下部電極Ｐ１１、ボンディングパッドＰ１５の形成、熱処理、素子分離を行う。
まず、結晶成長工程が完了したウェハの、コンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を所定の形状に形成する。
次に、この上部電極Ｐ１２を埋め込んで、ウェハの表面全体に拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜に、開口部を形成する。この開口部の形状は、反射膜Ｐ１３がコンタクト層１５の表面に接する部分の形状とする。
次に、該フォトレジスト膜をエッチングマスクとして、該フォトレジスト膜の開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、コンタクト層１５の表面を部分的に露出させる。
次に、このフォトレジスト膜を除去し、反射膜Ｐ１３を、露出されたコンタクト層１５の表面と、拡散阻止部材Ｐ１４の表面の両方を覆うように形成する。ここで、反射膜Ｐ１３を形成する前に、反射膜Ｐ１３を形成すべきでない箇所は、フォトレジスト膜からなるマスクで覆っておく。
その後は、前述の、図６に示す素子を作製するときと同様の方法により、下部電極Ｐ１１、ボンディングパッドＰ１５の形成、熱処理、素子分離を行う。
図９（ｂ）に示す素子を作製するには、前述の、図９（ａ）に示す素子の作製方法において、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３の形成の順序を入れ替えて、反射膜Ｐ１３をまずコンタクト層１５の表面に形成しておいて、これを拡散阻止部材Ｐ１４で埋め込んだ後、マスクプロセスを用いて所定の領域から拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、上部電極Ｐ１２を形成すればよい。
図９（ｂ）に示す素子構成を変形し、ボンディングパッドを省略することもできる。図１０は、そのような、ボンディングパッドを省略したＧａＮ系ＬＥＤの断面構造を示す模式図である。図１０に示す素子においては、上部電極Ｐ１２が、コンタクト層１５とオーミック接触する電極であると同時に、実装時には、ろう材等が接合される、ボンディング用の電極でもある。
上部電極Ｐ１２は、例えば、コンタクト層１５と接する部分から順に、膜厚２０ｎｍのＮｉ、膜厚１００ｎｍのＡｕ、膜厚１００ｎｍのＰｔ（白金）、膜厚１００ｎｍのＡｕ、膜厚１００ｎｍのＰｔ、膜厚２００ｎｍのＡｕを積層し、熱処理したものである。コンタクト層１５と接する最下層部分は、コンタクト層１５との接触抵抗が小さくなるように、ＮｉおよびＡｕの積層体とされる一方、最上層部分は、ろう材との濡れ性が良好となるよう、Ａｕで形成されている。最下層部分と最上層部分の間のＰｔ層は、最下層部分と最上層部分との間での、材料の相互拡散を抑制するバリア層の働きを有する。
上部電極Ｐ１２は、例えば、コンタクト層１５と接する部分から順に、膜厚２０ｎｍのＮｉ、膜厚１００ｎｍのＡｕ、膜厚１００ｎｍのＰｔ（白金）、膜厚１００ｎｍのＡｕ、膜厚１００ｎｍのＰｔ、膜厚２００ｎｍのＡｕを積層し、熱処理したものである。コンタクト層１５と接する最下層部分は、コンタクト層１５との接触抵抗が小さくなるように、ＮｉおよびＡｕの積層体とされる一方、最上層部分は、ろう材との濡れ性が良好となるよう、Ａｕで形成されている。最下層部分と最上層部分の間のＰｔ層は、最下層部分と最上層部分との間での、材料の相互拡散を抑制するバリア層の働きを有する。
以上、本発明を、図面に即して説明したが、本発明は前記説明した実施形態に限定されない。
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤにおいて、コンタクト層１５は、ｐ型ＧａＮ系半導体の他、ｎ型ＧａＮ系半導体や、酸化物半導体で形成することもできる。いずれの場合も、その表面に形成される上部電極Ｐ１２との接触抵抗が低くなるように、層内のキャリア濃度を十分に高くすることが望ましい。
コンタクト層１５を、ｎ型ＧａＮ系半導体や酸化物半導体で形成する場合には、ｐ型層１４とコンタクト層１５との接合部での抵抗が低くなるように、ｐ型層１４およびコンタクト層１５のキャリア濃度を、特に、該接合部の近傍で十分に高くすることが望ましい。更に、ｐ型層１４とコンタクト層１５との間に、透明または島状の金属薄膜を介在させるなど、該接合部の抵抗を低下させるための公知の構成も、適宜採用することができる。
コンタクト層１５を酸化物半導体で形成する場合、その作製には、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー熱分解法など、公知の酸化物半導体薄膜の形成方法を適宜用いることができる。
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤにおいて、コンタクト層１５は、ｐ型ＧａＮ系半導体の他、ｎ型ＧａＮ系半導体や、酸化物半導体で形成することもできる。いずれの場合も、その表面に形成される上部電極Ｐ１２との接触抵抗が低くなるように、層内のキャリア濃度を十分に高くすることが望ましい。
コンタクト層１５を、ｎ型ＧａＮ系半導体や酸化物半導体で形成する場合には、ｐ型層１４とコンタクト層１５との接合部での抵抗が低くなるように、ｐ型層１４およびコンタクト層１５のキャリア濃度を、特に、該接合部の近傍で十分に高くすることが望ましい。更に、ｐ型層１４とコンタクト層１５との間に、透明または島状の金属薄膜を介在させるなど、該接合部の抵抗を低下させるための公知の構成も、適宜採用することができる。
コンタクト層１５を酸化物半導体で形成する場合、その作製には、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー熱分解法など、公知の酸化物半導体薄膜の形成方法を適宜用いることができる。
下部電極Ｐ１１および上部電極Ｐ１２の材料としては、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｙ（イットリウム）などの単体や合金を適宜用いることができる。また、下部電極Ｐ１１および上部電極Ｐ１２は、単層膜構造としてもよいし、多層膜構造であってもよい。
ｎ型層１２と下部電極Ｐ１１との間には、酸化物半導体層を介在させることもできる。
ｎ型層１２と下部電極Ｐ１１との間には、酸化物半導体層を介在させることもできる。
上部電極Ｐ１２は、発光層１３で発生される光を反射し得る厚さに形成することが望ましく、例えば、２０ｎｍ〜５μｍとすることができる。十分な光反射性を有するようにするには、上部電極Ｐ１２の厚さは５０ｎｍ以上とすることが好ましく、１００ｎｍ以上とすることがより好ましい。
コンタクト層１５をｐ型ＧａＮ系半導体で形成する場合には、上部電極Ｐ１２とコンタクト層１５との接触抵抗が低くなるように、上部電極Ｐ１２の、少なくとも、コンタクト層１５と接する部分である最下層部分を、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕから選ばれるひとつ以上の材料で形成することが好ましい。
一方、コンタクト層１５をｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体で形成する場合、上部電極Ｐ１２とコンタクト層１５との接触抵抗が低くなるように、上部電極Ｐ１２の、少なくとも最下層部分を、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕから選ばれるひとつ以上の材料で形成することが好ましい。
一方、コンタクト層１５をｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体で形成する場合、上部電極Ｐ１２とコンタクト層１５との接触抵抗が低くなるように、上部電極Ｐ１２の、少なくとも最下層部分を、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕから選ばれるひとつ以上の材料で形成することが好ましい。
上部電極Ｐ１２は、発光層１３で発生された光を反射する部分に、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒから選ばれる材料で形成された反射部を含むように構成することが好ましい。これらの金属は、ＧａＮ系ＬＥＤの典型的な発光波長である、可視短波長〜近紫外領域において高い反射率を有する材料である。発光層１３で発生された光を反射する部分とは、上部電極Ｐ１２の最下層部分、または、最下層部分が光を透過する膜厚に形成される場合には、該最下層部分の直上の部分である。前記反射部は、膜厚を５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
反射膜Ｐ１３は、発光層１３で発生される光に対する反射性が、上部電極Ｐ１２よりも良好となるように形成する。反射膜Ｐ１３は、十分な光反射性を有するように、膜厚を５０ｎｍ以上とすることが好ましく、１００ｎｍ以上とすることがより好ましい。
反射膜Ｐ１３の好ましい材料は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒである。特に好ましい材料は、ＡｇとＡｌである。ＡｇやＡｌは、光反射性の観点からは、単体を用いることが好ましいが、これらの金属の耐候性や耐熱性を改善するために、他の元素が添加された、Ａｇ合金やＡｌ合金も好ましく用い得る。これらの合金は、反射率が単体の８０％以下とならない程度に、他の元素が添加されたものを用いることが望ましい。反射性の良好な、各種のＡｇ合金やＡｌ合金が、液晶表示装置等における高反射性の配線膜用途に開発されているが、それらのいずれも、反射膜Ｐ１３の材料として好適に用いることができる。
反射膜Ｐ１３の好ましい材料は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒである。特に好ましい材料は、ＡｇとＡｌである。ＡｇやＡｌは、光反射性の観点からは、単体を用いることが好ましいが、これらの金属の耐候性や耐熱性を改善するために、他の元素が添加された、Ａｇ合金やＡｌ合金も好ましく用い得る。これらの合金は、反射率が単体の８０％以下とならない程度に、他の元素が添加されたものを用いることが望ましい。反射性の良好な、各種のＡｇ合金やＡｌ合金が、液晶表示装置等における高反射性の配線膜用途に開発されているが、それらのいずれも、反射膜Ｐ１３の材料として好適に用いることができる。
ｐ型ＧａＮ系半導体は導電性が低いために、ｐ型ＧａＮ系半導体からなる層の内部では、電流の横方向の拡散が殆ど生じない。従って、コンタクト層１５をｐ型ＧａＮ系半導体で形成する場合には、上部電極Ｐ１２によって電流を横方向に拡散させる必要がある。また、コンタクト層１５をｎ型ＧａＮ系半導体や酸化物半導体で形成する場合についても、コンタクト層１５の膜厚を小さくしたときには、コンタクト層１５の内部での電流の横方向の拡散性が低下するので、上部電極Ｐ１２によってこれを補助することが好ましい場合がある。
これらの場合には、上部電極Ｐ１２が、コンタクト層１５の表面を部分的に覆いながら、該表面上に拡がったパターンをなすように、即ち、該上部電極Ｐ１２の、コンタクト層１５の表面に接する部分の少なくとも一部を、電極部分と開口部分とからなるパターンに形成することが望ましい。そのようなパターンとして、電極部分が、ネット状（格子状を含む）、櫛状、樹枝状、放射状、ミアンダ状、分散配置されたドット状、分散配置された細線状、などを呈すパターンが例示される。電極部分が分散配置されたドット状や細線状を呈すパターン、即ち、上部電極Ｐ１２の、コンタクト層１５の表面に接する部分が、不連続となるパターンは、図１０に示す素子のように、上部電極Ｐ１２が拡散阻止部材Ｐ１４の上で横方向に連続した構造を有する素子において、採用することができる。
これらの場合には、上部電極Ｐ１２が、コンタクト層１５の表面を部分的に覆いながら、該表面上に拡がったパターンをなすように、即ち、該上部電極Ｐ１２の、コンタクト層１５の表面に接する部分の少なくとも一部を、電極部分と開口部分とからなるパターンに形成することが望ましい。そのようなパターンとして、電極部分が、ネット状（格子状を含む）、櫛状、樹枝状、放射状、ミアンダ状、分散配置されたドット状、分散配置された細線状、などを呈すパターンが例示される。電極部分が分散配置されたドット状や細線状を呈すパターン、即ち、上部電極Ｐ１２の、コンタクト層１５の表面に接する部分が、不連続となるパターンは、図１０に示す素子のように、上部電極Ｐ１２が拡散阻止部材Ｐ１４の上で横方向に連続した構造を有する素子において、採用することができる。
図１１は、前記パターンの具体例であり、塗り潰された部分を電極部分、塗り潰されていない部分を開口部分と見なすと、図１１（ａ）（ｂ）は、それぞれ電極部分がネット状を呈するパターンの例、図１１（ｃ）は電極部分が櫛状を呈するパターンの例、図１１（ｄ）は電極部分がミアンダ状を呈するパターンの例、図１１（ｅ）は、電極部分が分散配置されたドット状を呈するパターンの例、図１１（ｆ）は電極部分が同心状に分散配置された環状の細線状を呈するパターンの例である。
特に、コンタクト層１５をｐ型ＧａＮ系半導体で形成する場合には、コンタクト層１５の内部で電流が殆ど横方向に拡散しないことから、発光層１３では、実質的に、上部電極Ｐ１２がコンタクト層１５の表面に接して形成された部分、即ち、電極部分の下方の領域でしか、発光が生じない。そこで、発光層１３での発光が、横方向にできるだけ均一に生じるように、前記電極部分と開口部分とからなるパターンを細分化することが好ましい。細分化とは、具体的には、該パターンが形成された領域の中の、任意の５０μｍ四方の領域を見たときに、該領域内に、電極部分と開口部分とが、少なくともひとつづつ含まれるように、パターンを形成することをいう。
前記電極部分と開口部分とからなるパターンを細分化する場合、該パターンに含まれる電極部分の面積比（電極部分と開口部分とを合わせた面積に占める電極部分の面積の比率）は、例えば、１０％〜８０％とすることができ、好ましくは２０％〜５０％とすることができる。
特に、ＩｎＧａＮを発光層に用いたＧａＮ系ＬＥＤでは、発光層のＩｎ組成が低い程、すなわち、発光波長が短い程、電流密度の増加に伴う発光効率の低下が小さく、また、発光波長のシフトも小さいので、高電流密度での駆動に適していることが知られている。そこで、紫色（約４２０ｎｍ）〜近紫外（約３６５ｎｍ）の光を発生するＩｎＧａＮを含む発光層を有するＧａＮ系ＬＥＤでは、反射膜Ｐ１３が形成される開口部分の面積を広く取り、発光層１３の一部の領域（電極部分の下方）に電流を集中させて、高電流密度で発光させた方が効率上有利となるため、前記電極部分の面積比は、２０％〜４０％とすることが好ましく、２０％〜３０％とすることがより好ましい。
特に、ＩｎＧａＮを発光層に用いたＧａＮ系ＬＥＤでは、発光層のＩｎ組成が低い程、すなわち、発光波長が短い程、電流密度の増加に伴う発光効率の低下が小さく、また、発光波長のシフトも小さいので、高電流密度での駆動に適していることが知られている。そこで、紫色（約４２０ｎｍ）〜近紫外（約３６５ｎｍ）の光を発生するＩｎＧａＮを含む発光層を有するＧａＮ系ＬＥＤでは、反射膜Ｐ１３が形成される開口部分の面積を広く取り、発光層１３の一部の領域（電極部分の下方）に電流を集中させて、高電流密度で発光させた方が効率上有利となるため、前記電極部分の面積比は、２０％〜４０％とすることが好ましく、２０％〜３０％とすることがより好ましい。
コンタクト層１５をｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体で形成する場合は、その膜厚を適度な大きさに設定すれば、コンタクト層１５のシート抵抗が低くなり、コンタクト層１５の内部で電流が横方向に十分に拡散するようになる。また、反射膜Ｐ１３を、コンタクト層１５との接触抵抗の小さい材料で形成すると、反射膜Ｐ１３によっても、電流の横方向の拡散が補われることになる。コンタクト層１５によって、または、コンタクト層１５と反射膜Ｐ１３によって、電流の横方向の拡散が十分に生じる場合には、上部電極Ｐ１２を、コンタクト層１５の表面に拡がったパターンに形成する必要がなくなり、上部電極Ｐ１２の大きさを、ボンディングパッドとして必要な最小限の大きさとすることができる。
図１２は、そのような、上部電極Ｐ１２がボンディングパッドの大きさに形成されたＧａＮ系ＬＥＤの構造を示す模式図であり、図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ−Ｙ線における断面図である。
図１２に示す素子の、各部位の具体的な構成を以下に例示する。
結晶基板１１は、例えば、サファイア基板である。
ｎ型層１２は、例えば、Ｓｉ（ケイ素）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした、膜厚３μｍのｎ型ＧａＮである。
発光層１３は、例えば、膜厚８ｎｍのＧａＮ障壁層と膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とを各１０層交互に積層してなる、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層である。
ｐ型層１４は、例えば、発光層１３と接する部分を、Ｍｇを５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚３０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とし、その直上に、Ｍｇを５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚１００ｎｍのＧａＮ層を形成した積層体である。
コンタクト層１５は、例えば、膜厚４００ｎｍのＩＴＯである。
下部電極Ｐ１１は、例えば、下層側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚１３００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
上部電極Ｐ１２は、例えば、下層側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚７００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
反射膜Ｐ１３は、例えば、膜厚２００ｎｍのＡｇである。この反射膜Ｐ１３は、コンタクト層１５の表面を、ほぼ一様に覆うように形成されている。
拡散阻止部材Ｐ１４は、例えば、膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２である。この拡散阻止部材Ｐ１４は、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３の間に充填されるだけでなく、その一部が延長され、反射膜Ｐ１３の表面を覆うとともに、発光層１３の端面や、ｎ型層１２の表面をも覆うように、形成されている。
図１２に示す素子の、各部位の具体的な構成を以下に例示する。
結晶基板１１は、例えば、サファイア基板である。
ｎ型層１２は、例えば、Ｓｉ（ケイ素）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした、膜厚３μｍのｎ型ＧａＮである。
発光層１３は、例えば、膜厚８ｎｍのＧａＮ障壁層と膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層とを各１０層交互に積層してなる、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層である。
ｐ型層１４は、例えば、発光層１３と接する部分を、Ｍｇを５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚３０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とし、その直上に、Ｍｇを５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚１００ｎｍのＧａＮ層を形成した積層体である。
コンタクト層１５は、例えば、膜厚４００ｎｍのＩＴＯである。
下部電極Ｐ１１は、例えば、下層側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚１３００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
上部電極Ｐ１２は、例えば、下層側から順に、膜厚２０ｎｍのＴｉ、膜厚７００ｎｍのＡｌを積層し、熱処理したものである。
反射膜Ｐ１３は、例えば、膜厚２００ｎｍのＡｇである。この反射膜Ｐ１３は、コンタクト層１５の表面を、ほぼ一様に覆うように形成されている。
拡散阻止部材Ｐ１４は、例えば、膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２である。この拡散阻止部材Ｐ１４は、上部電極Ｐ１２と反射膜Ｐ１３の間に充填されるだけでなく、その一部が延長され、反射膜Ｐ１３の表面を覆うとともに、発光層１３の端面や、ｎ型層１２の表面をも覆うように、形成されている。
図１２に示す素子では、ＩＴＯからなる膜厚４００ｎｍのコンタクト層１５の内部で、電流が横方向に十分に拡散するために、上部電極Ｐ１２の大きさは、ボンディングパッドとして必要な大きさに抑えられ、コンタクト層１５の表面の、残りの大部分は、反射膜Ｐ１３によってほぼ一様に覆われている。
図１２に示す素子を作製する手順は、例えば、次の通りである。
まず、結晶基板１１の上に、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４を、順次形成する。
次に、ｐ型層１４の表面に、ＩＴＯからなるコンタクト層１５をスパッタリングにより形成する。
次に、コンタクト層１５の表面に、反射膜Ｐ１３を所定の形状に形成する。
次に、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部をドライエッチングにより除去し、下部電極Ｐ１１を形成すべきｎ型層１２の表面を露出させる。
次に、ウェハの上面を全面的に覆うように、拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜に、形成すべき下部電極Ｐ１１の形状に開口部を形成する。
次に、このフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、前記フォトレジスト膜の開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、ｎ型層１２の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１の電極膜を形成し、フォトレジスト膜をリフトオフして、下部電極Ｐ１１を形成する。
また、同様の方法を用いて、上部電極Ｐ１２を形成すべき箇所の拡散阻止部材Ｐ１４をドライエッチング法により除去し、それにより露出されたコンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を形成する。
まず、結晶基板１１の上に、公知のＧａＮ系半導体結晶の成長方法を用いて、ｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４を、順次形成する。
次に、ｐ型層１４の表面に、ＩＴＯからなるコンタクト層１５をスパッタリングにより形成する。
次に、コンタクト層１５の表面に、反射膜Ｐ１３を所定の形状に形成する。
次に、コンタクト層１５の表面側から、コンタクト層１５、ｐ型層１４、発光層１３の一部をドライエッチングにより除去し、下部電極Ｐ１１を形成すべきｎ型層１２の表面を露出させる。
次に、ウェハの上面を全面的に覆うように、拡散阻止部材Ｐ１４を膜状に形成する。
次に、この拡散阻止部材Ｐ１４の表面全体を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて、該フォトレジスト膜に、形成すべき下部電極Ｐ１１の形状に開口部を形成する。
次に、このフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、ドライエッチング法により、前記フォトレジスト膜の開口部の下方の拡散阻止部材Ｐ１４を除去し、ｎ型層１２の表面を露出させる。
次に、蒸着法、スパッタリング、ＣＶＤ等の方法を適宜用いて、下部電極Ｐ１１の電極膜を形成し、フォトレジスト膜をリフトオフして、下部電極Ｐ１１を形成する。
また、同様の方法を用いて、上部電極Ｐ１２を形成すべき箇所の拡散阻止部材Ｐ１４をドライエッチング法により除去し、それにより露出されたコンタクト層１５の表面に、上部電極Ｐ１２を形成する。
図１２に示す素子では、Ａｇからなる反射膜Ｐ１３が、端部まで拡散阻止部材Ｐ１４で覆われているので、Ａｇのエレクトロマイグレーションの問題が抑制される。
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤでは、結晶基板として、サファイアだけではなく、ＧａＮ系半導体層の成長に使用し得る公知の基板を、適宜用いることができる（後述の、結晶基板を除去する態様において、不透明基板を使用することができる）。特に、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＺｎＯなどからなる、導電性の透明基板を用いる場合には、下部電極を、エッチングにより露出したｎ型層の表面に形成する代わりに、結晶基板の下面に形成することが可能となる。
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤでは、素子を保護するために、ＧａＮ系半導体層の表面（端面を含む）や、電極の表面（ボンディングのために露出させておく必要がある部位を除く）を、酸化ケイ素、窒化ケイ素などからなるパッシベーション膜で被覆することが好ましい。その場合、拡散阻止部材の材料を酸化ケイ素、窒化ケイ素などとし、図１２に示す素子のように、該拡散阻止部材の一部を、発光層の端面や、露出されたｎ型層の表面まで延長して形成し、パッシベーション膜を兼用させることができる。
本発明に係るＧａＮ系ＬＥＤのいずれの態様においても、金属材料からなる上部電極や反射膜の表面に、無機材料からなる拡散阻止部材やパッシベーション膜を形成する場合には、当該上部電極や反射膜の表面に、密着性強化層として、Ｔｉ、Ｎｉなどの酸化され易い金属材料からなる、厚さ１０ｎｍ程度の薄膜を形成しておくと、その上に形成する拡散阻止部材やパッシベーション膜の剥離が生じ難くなる。
本発明に係るＧａＮ系発光ダイオードは、ＧａＮ系半導体層の成長に用いる結晶基板を、最終的に素子から除去することができる。図１３は、このような実施形態に係るＧａＮ系発光ダイオードの断面構造を示す模式図である。
図１３に示す素子は、結晶基板上にｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を順次成長し、図１０に示す素子と同様の方法により、上部電極Ｐ１２、反射膜Ｐ１３、拡散阻止部材Ｐ１４を形成した後、導電性接合材料Ｃによって、上部電極Ｐ１２に保持基板Ｂを接合し、素子分離する前に、結晶基板を除去し、露出したｎ型層の表面に下部電極Ｐ１１を形成することによって、作製することができる。
ここで、導電性接合材料Ｃは、例えば、Ａｕ−Ｓｎハンダ等のろう材や、導電体微粒子が樹脂バインダに分散されてなる導電性ペーストである。保持基板Ｂは、導電性基板であればよく、各種の半導体基板や、金属基板を用いることができる。また、保持基板Ｂを導電性接合材料Ｃで接合する代わりに、上部電極Ｐ１２を電極とする電気メッキにより、Ｎｉなどの金属の厚膜を上部電極Ｐ１２の表面に堆積させ、これを保持基板Ｂとして用いることもできる。
図１３に示す素子は、結晶基板上にｎ型層１２、発光層１３、ｐ型層１４、コンタクト層１５を順次成長し、図１０に示す素子と同様の方法により、上部電極Ｐ１２、反射膜Ｐ１３、拡散阻止部材Ｐ１４を形成した後、導電性接合材料Ｃによって、上部電極Ｐ１２に保持基板Ｂを接合し、素子分離する前に、結晶基板を除去し、露出したｎ型層の表面に下部電極Ｐ１１を形成することによって、作製することができる。
ここで、導電性接合材料Ｃは、例えば、Ａｕ−Ｓｎハンダ等のろう材や、導電体微粒子が樹脂バインダに分散されてなる導電性ペーストである。保持基板Ｂは、導電性基板であればよく、各種の半導体基板や、金属基板を用いることができる。また、保持基板Ｂを導電性接合材料Ｃで接合する代わりに、上部電極Ｐ１２を電極とする電気メッキにより、Ｎｉなどの金属の厚膜を上部電極Ｐ１２の表面に堆積させ、これを保持基板Ｂとして用いることもできる。
図１３に示す素子を作製するにあたり、結晶基板を除去する方法としては、結晶基板の全部または大部分を、研削・研磨により摩滅させる方法、ｎ型層１２の結晶基板に接する部分をレーザ光により分解して、結晶基板とｎ型層１２との間を剥離させる方法、結晶基板または、結晶基板とｎ型層１２との間に形成されたバッファ層を、溶剤を用いて選択的に溶解することにより、結晶基板とｎ型層１２との間を剥離させる方法などがある。結晶基板を除去する前に素子分離を行い、結晶基板を含んだ状態の素子をフリップチップ実装した後、ｎ型層１２の結晶基板に接する部分をレーザ光により分解して、結晶基板とｎ型層１２との間を剥離させ、結晶基板を除去することもできる。
１１ 結晶基板
１２ ｎ型ＧａＮ系半導体層
１３ 発光層
１４ ｐ型ＧａＮ系半導体層
１５ コンタクト層
Ｐ１１ 下部電極
Ｐ１２ 上部電極
Ｐ１３ 反射膜
Ｐ１４ 拡散阻止部材
Ｐ１５ ボンディングパッド
１２ ｎ型ＧａＮ系半導体層
１３ 発光層
１４ ｐ型ＧａＮ系半導体層
１５ コンタクト層
Ｐ１１ 下部電極
Ｐ１２ 上部電極
Ｐ１３ 反射膜
Ｐ１４ 拡散阻止部材
Ｐ１５ ボンディングパッド
Claims (11)
- 少なくともｎ型ＧａＮ系半導体層と、ＧａＮ系半導体からなる発光層と、ｐ型ＧａＮ系半導体層と、コンタクト層とを、この順に含む半導体積層体と、
前記コンタクト層の表面に部分的に形成された、金属材料からなる上部電極と、
前記コンタクト層の表面の前記上部電極が形成されていない部分に、前記上部電極と接しないように形成された、金属材料からなる反射膜と、
を有するＧａＮ系発光ダイオード。 - 前記上部電極と前記反射膜との間には、無機材料からなる拡散阻止部材が充填されている、請求項１に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記拡散阻止部材の一部が、前記上部電極と前記反射膜の少なくとも一方を膜状に覆っている、請求項２に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記拡散阻止部材の一部が前記上部電極を膜状に覆うとともに、前記反射膜は、その一部が前記上部電極を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、請求項３に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記拡散阻止部材の一部が前記反射膜を膜状に覆うとともに、前記上部電極は、その一部が前記反射膜を覆う拡散阻止部材の上面に達するように形成されている、請求項３に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記拡散阻止部材が、絶縁性の無機材料からなる、請求項２〜５のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記上部電極の、前記コンタクト層の表面に接する部分の少なくとも一部が、電極部分と開口部分とからなるパターンに形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記発光層が紫色〜近紫外の光を発生するＩｎＧａＮを含み、前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体層からなり、前記パターンが細分化されており、かつ、前記パターンに含まれる電極部分の面積比が２０％〜４０％である、請求項７に記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記コンタクト層がｐ型ＧａＮ系半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇ、Ａｇ合金、Ａｌ、Ａｌ合金のいずれかである、請求項１〜８のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 前記コンタクト層がｎ型ＧａＮ系半導体または酸化物半導体からなり、前記反射膜の材料がＡｇまたはＡｇ合金のいずれかである、請求項１〜７のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオード。
- 実装用基材と、その表面にフリップチップ実装された、請求項１〜１０のいずれかに記載のＧａＮ系発光ダイオードとを含む、発光装置。
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