JP2007043164A

JP2007043164A - 窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法

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Publication number: JP2007043164A
Application number: JP2006208638A
Authority: JP
Inventors: Tae-Hoon Jang; 泰勳張
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-30
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-02-15
Also published as: KR20070015312A; CN1905225A; US8390018B2; US20070023775A1; KR101041843B1; CN1905225B

Abstract

【課題】窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
ｎ−電極、ｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を含み、ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上した窒化物系化合物半導体の発光素子が提供される。前記ｎ−電極は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる第１電極層と；前記第１電極層上に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて形成される第２電極層と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法に係り、より詳細には、ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上するように、構造が改善された窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法に関する。

窒化物系半導体の発光素子として、レーザダイオード（ＬＤｓ：ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅｓ）または発光ダイオード（ＬＥＤｓ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ）が通常知られている。ＬＥＤｓを例とすれば、ＬＥＤｓとは、電気が印加されると、電子がエネルギーレベルの高い状態から低い状態に遷移するために、特定の波長の光を出す半導体素子のことである。ＬＥＤｓは、ハードディスクが回転する時にマザーボード上で瞬く小さな緑色光、都心のビルに設置された電子ディスプレイ板上の光、または携帯電話上で明滅する光など、多様な用途で光を作り出す目的で広く使用されている。前記ＬＥＤｓは、既存の電球と比較すると、電力消費量が約１／１２と非常に少なくて済み、寿命は１００倍を超え、電気に対する反応速度も１，０００倍を超えるため、新たな発光体として注目されている。前記ＬＥＤｓは、低い電力消費量かつ高輝度であるため、電子ディスプレイ板等の有望なディスプレイとしても注目されている。ＬＥＤｓは、使用される化合物半導体物質（例えばガリウムリン化物（ＧａＰ）、またはガリウム砒化物（ＧａＡｓ））によって、異なる色相の光を発する。特に、赤色または緑色の光を出すＬＥＤｓは、数十年にもわたって家庭電化製品のみならず様々な産業上の用途に幅広く使われている。

ＬＥＤｓは、光の出射方向によってトップ−エミッティングＬＥＤｓ（Ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇＬＥＤｓ：ＴＬＥＤｓ）とフリップチップＬＥＤｓ（Ｆｌｉｐ−ＣｈｉｐＬＥＤｓ：ＦＣＬＥＤｓ）とに分類される。通常使用されるＴＬＥＤｓでは、ｐ型化合物半導体層とオーミック接触を形成するｐ−電極を通じて光が出射する。前記ｐ−電極は、典型的にはニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）からなり、Ｎｉ層とＡｕ層が順次積層されるような状態で前記ｐ型化合物半導体層上に存在する。しかし、Ｎｉ層とＡｕ層が順次積層された半透明のｐ−電極を用いたＴＬＥＤは、低い光利用効率及び低い輝度を有する。ＦＣＬＥＤにおいては、活性層で発生した光がｐ型化合物半導体層上に形成された反射電極で反射され、前記反射光が基板を通じて出射される。前記反射電極は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはロジウム（Ｒｈ）等の光反射特性に優れた物質で形成される。前記反射電極を用いた前記ＦＣＬＥＤは、高い光利用効率及び高い輝度を付与することができる。

ＬＥＤまたはＬＤにおける従来のｎ−電極は、６００℃を超える高いアニーリング温度が要求されるＡｌ−Ｔｉ系の物質で形成され、特に、前記Ａｌ−Ｔｉ系の物質は、フリースタンディングＧａＮ基板のＮ−極性面上でオーミック接触を形成するのが困難である。より具体的に言うと、従来的には、Ｔｉ層とＡｌ層の順次積層体、またはＡｌ層とＴｉ層の順次積層体をＧａＮ基板上に溶着した後、これを６００℃を越える高温でアニーリングしてｎ−電極へのオーミック接触を形成している。しかし、６００℃を超える高温でのアニーリングによって、アニーリング前に積層状に形成された層に熱的損傷が生じることがある。かかる問題点を回避するため、従来的には、ＧａＮ基板上にｎ−電極が形成され、その後に前記ＧａＮ基板上にｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を形成する。上述の通り、Ａｌ−Ｔｉ系列の物質は、Ｇａ−極性面上にしかオーミック接触を形成することができないという別の欠点があり、前記Ｎ−極性面上にオーミック接触を形成することは困難であると知られている。したがって、このような問題点を改善するため、前記ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上し、かつｎ−電極の構造を改善しうるｎ−電極物質の開発が緊急に求められている。

本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の技術の問題点を改善するためのものであって、ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上するように、その構造が改善された窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法を提供することである。

本発明に従って、ｎ−電極、ｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を含む窒化物系化合物半導体の発光素子が提供される。前記ｎ−電極は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる第１電極層と；前記第１電極層上に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて形成される第２電極層と、を含む。

前記ｎ−電極は、２００乃至９００℃の温度範囲でアニーリングされてなることが好ましい。

前記ｎ型化合物半導体層の第１面上に、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及び前記ｐ−電極が順次に配置され、前記ｎ型化合物半導体層の第２面上に前記ｎ−電極が配置されることが好ましい。

前記ｎ型化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ層であることが好ましい。

前記ｎ−ＧａＮ層の前記第２面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面であることが好ましい。

ＧａＮ基板をさらに含み、前記ＧａＮ基板の第１面上に、前記ｎ型化合物半導体層、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及び前記ｐ−電極が順次に形成され、前記ＧａＮ基板の第２面上に前記ｎ−電極が形成されることが好ましい。

前記ＧａＮ基板の前記第２面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面であることが好ましい。

サファイア基板をさらに含み、前記サファイア基板上に、前記ｎ型化合物半導体層、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極が順次に形成され、前記ｎ型化合物半導体層は段差面を有し、前記段差面上に前記ｎ−電極が形成されることが好ましい。

前記ｎ−ＧａＮ層の前記段差面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面であることが好ましい。

前記第１電極層は、１乃至１，０００Åの範囲の厚さに形成されることが好ましい。

前記ｐ型化合物半導体層は、ｐ−ＧａＮ層を含むことが好ましい。

窒化物系化合物半導体の発光素子の製造方法であって、前記方法は、ＧａＮ基板を準備する工程と；前記ＧａＮ基板の第１面上に、ｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を順次に形成する工程と；前記ＧａＮ基板の第２面上にｎ−電極を形成する工程と、を含み、前記ｎ−電極を形成する工程は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素で第１電極層を形成する工程と；前記第１電極層上にＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて第２電極層を形成する工程と；前記第１電極層及び前記第２電極層をアニーリングする工程と、を含む。

前記アニーリングは、２００乃至９００℃の温度範囲で行われることが好ましい。

前記ｎ型化合物半導体層はｎ−ＧａＮ層を含み、前記ｐ型化合物半導体層はｐ−ＧａＮ層を含むことが好ましい。

本発明において、「第１面」、「第２面」とは、層の一方の面と他方の面とを区別するために用いられる文言であり、１、２という数値に伴なう優劣は存在しない。

本発明は、前記ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上した窒化物系化合物半導体の発光素子を提供することができる。

以下、本発明による窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法の望ましい実施形態を、添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示した層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。

図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の概略的な断面図である。図１を参照すれば、本発明の前記第１実施形態による前記窒化物系化合物半導体の発光素子は、ｎ−電極３１、ｐ−電極２０、及びこれらの間にｎ型化合物半導体層１２、活性層１４、及びｐ型化合物半導体層１６を含む。より具体的には、ＧａＮ基板１０の第１面１０ａ上に前記ｎ型化合物半導体層１２、前記活性層１４、前記ｐ型化合物半導体層１６、及びｐ−電極２０が順次に形成される。前記ＧａＮ基板１０の第２面１０ｂ上に前記ｎ−電極３１が形成され、前記ｎ−電極３１は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる第１電極層３１ａと、前記第１電極層３１ａ上にＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて形成される第２電極層３１ｂを含む。前記第２電極層３１ｂは、Ｔｉ層とＡｌ層の順次積層、またはＡｌ層とＴｉ層の順次積層等の、多層構造を有してもよい。前記ｎ−電極３１は、２００乃至９００℃の温度範囲でアニーリングされる。前記第１電極層３１ａは、１乃至１，０００Åの範囲の厚さ、好ましくは１乃至５００Åの範囲の厚さに形成されることが可能である。前記ＧａＮ基板１０の前記第２面１０ｂは、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面でありうる。

Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｕ等の前記第１電極層３１ａの前記形成物質は、前記ＧａＮ基板１０の前記第２面１０ｂとの反応性が高い。例えば、前記第１電極層３１ａがＰｄからなり、前記第２電極層３１ｂがＴｉ層とＡｌ層の順次積層からなる場合、Ｐｄは、前記ＧａＮ基板１０上のＧａと反応してＰｄ−ガライドを形成する一方、ＴｉまたはＡｌは、前記ＧａＮ基板１０上のＮと反応してＡｌＮまたはＴｉＮを形成する。このようにして、前記ｎ−電極３１へのオーミック接触特性が向上しうる。特に、前記ｎ−電極３１は、前記Ｇａ−極性面だけでなく、一般的にオーミック接触を形成するのが困難であると知られている前記Ｎ−極性面上でも優れたオーミック接触特性を有する。前記ｎ−電極３１の形成物質も反応性が高く、接触寸法の幅が小さい場合でも均一なオーミック接触を形成する。

前述の構造を有する前記窒化物系化合物半導体の発光素子の製造中に、前記ｎ−電極３１のアニーリング温度を６００℃より低くすることができるため、アニーリング前に形成された他の積層物、例えば、前記ｎ型化合物半導体層１２、前記活性層１４、前記ｐ型化合物半導体層１６、及び前記ｐ−電極２０への熱的損傷を減らせる。

前記ｎ型化合物半導体層１２は、ｎ−ＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系化合物半導体層で形成され、特にｎ−ＧａＮ層、またはレーザ発振（レージング）が誘導可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物半導体物質で形成されることが望ましい。前記ｎ型化合物半導体層１２は、下部クラッド層（図示せず）を含んでもよい。前記下部クラッド層は、所定の屈折率を有するｎ−ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層の順次積層、またはレージングが誘導可能な他の化合物半導体物質で形成されてもよい。

前記活性層１４は、レージングが誘導可能な物質、望ましくは、臨界電流値が小さく、横モード特性が安定したレーザ発振の誘導可能な物質で形成されうる。前記活性層１４は、Ａｌを所定比率含むＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体物質である、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及びｘ＋ｙ≦１）からなることができる。前記活性層１４は、単一量子ウェル（ＳＱＷ）または多重量子ウェル（ＭＱＷ）または他の公知構造のうちいずれの構造を有してもよい。

前記ｐ型化合物半導体層１６は、ｐ−ＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体物質、特にｐ−ＧａＮ層、またはレーザ発振（レージング）が誘導可能な他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体物質からなることができる。前記ｐ型化合物半導体層１６は、上部クラッド層（図示せず）を含んでもよい。前記上部クラッド層は、所定の屈折率を有するｐ−ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層の順次積層、またはレージングが誘導可能な他の化合物半導体物質で形成されてもよい。

前記ｐ−電極２０は、主に前記ｐ型化合物半導体層１６上にＮｉ層及びＡｕ層が順次に積層された二層構造からなり、前記ｐ型化合物半導体層１６とオーミック接触を形成する。

本発明によれば、前記ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上して光出力特性の向上した、前記のような構造を有する窒化物系化合物半導体の発光素子が得られる。前記第１実施形態で、前記ＧａＮ基板１０と前記ｎ型化合物半導体層１２とは、それぞれ別個の独立された構成要素として説明されたが、前記ＧａＮ基板１０を前記ｎ型化合物半導体層１２に含めて、これらを一つの構成要素としてもよい。この場合には、ｎ型化合物半導体層の第１面上に、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極が順次に形成され、前記ｎ型化合物半導体層の第２面上にｎ−電極が形成されてもよい。

図２は、本発明の第２実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の概略的な断面図である。ここで、第１実施形態と同じ構成要素については、説明を省略し、図１と同じ参照番号を図２でもそのまま引用する。

図２を参照すれば、第２実施形態による前記窒化物系化合物半導体の発光素子は、サファイア基板１１をさらに含むと共に、前記サファイア基板１１上に順次に形成されるｎ型化合物半導体層１２、活性層１４、ｐ型化合物半導体層１６、及びｐ−電極２０もさらに含む。そして、前記ｎ型化合物半導体層１２は、所定の深さまでエッチングされて、前記ｎ型化合物半導体層１２の一方の側に段差面１２ａを形成し、前記段差面１２ａ上に前記ｎ−電極３１が配置される。前記ｎ型化合物半導体層１２の前記段差面１２ａは、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面でありうる。

図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造方法を示す工程フローチャートである。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、前記ＧａＮ基板１０が準備され、前記ＧａＮ基板１０の第１面１０ａ上に、ｎ型化合物半導体層１２、活性層１４、ｐ型化合物半導体層１６、及びｐ−電極２０が順次に形成される。前記ｎ型化合物半導体層１２、前記活性層１４、前記ｐ型化合物半導体層１６、及び前記ｐ−電極２０は、前述部分で用いている通常知られた技術と同じ構造を有するか、または同じ物質からなるので、これについての詳細な説明は省略することとする。例えば、それぞれの層は、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、またはＰＶＤ等の薄膜蒸着方法を用いて形成されうる。

図３Ａないし図３Ｅを参照して、前記ＧａＮ基板１０の第２面１０ｂ上に順次に第１電極層３０ａ及び第２電極層３０ｂが形成され、アニーリングのような技術を用いてアニーリングされて前記ｎ−電極３１を形成する。前記ＧａＮ基板１０の前記第２面１０ｂは、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面でありうる。

まず、図３Ｃを参照すれば、前記第１電極層３０ａは、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素で形成され、１乃至１，０００Åの範囲の厚さ、好ましくは１乃至５００Åの範囲の厚さに形成される。そして、前記第２電極層３０ｂは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質で形成されてもよく、その厚さは制限されない。前記第２電極層３０ｂは、多層構造を有してもよい。例えば、前記第１電極層３０ａは、Ｐｄ層で形成され、前記第２電極層３０ｂは、Ｔｉ層とＡｌ層の順次積層で形成されうる。

次いで、図３Ｄ及び図３Ｅを参照して、前記第１電極層３０ａ及び前記第２電極層３０ｂをアニーリングにより熱処理して、オーミック接触特性が向上したｎ−電極３１を形成する。前記アニーリングは、２００乃至９００℃の温度範囲で行われうるが、例えば、２００乃至６００℃の低い温度範囲で行われることが望ましい。

前記窒化物系化合物半導体の発光素子の製造中に、前記ｎ−電極３１のアニーリング温度を６００℃未満に下げることができるため、アニーリング前に形成された他の積層物、例えば、前記ｎ型化合物半導体層１２、前記活性層１４、前記ｐ型化合物半導体層１６、及び前記ｐ−電極２０に及ぼす熱的損傷を減らせる。したがって、前記基板１０上に、前記ｎ型化合物半導体層１２、前記活性層１４、前記ｐ型化合物半導体層１６、及び前記ｐ−電極２０が順次に積層された後に、前記ｎ−電極の形成工程を行うことができる。このようにして、従来素子より容易に前記窒化物系化合物半導体の発光素子を製造することが可能となる。

本発明の実施形態による、前記窒化物系化合物半導体の発光素子とその製造方法は、レーザーダイオード（ＬＤｓ）または発光ダイオード（ＬＥＤｓ）等の光学素子の製造に容易に用いることができる。

図４は、従来のＴｉ層とＡｌ層を順次積層（Ｔｉ／Ａｌ）したｎ−電極を用いるＧａＮＬＥＤ、及び本発明のＰｄ層とＴｉ層とＡｌ層を順次積層（Ｐｄ／Ｔｉ／Ａｌ）したｎ−電極を用いるＧａＮＬＥＤのオーミック接触特性を示したグラフである。４００乃至６００℃の低い温度範囲で前記ｎ−電極がアニーリングされる場合、前記の従来型ＬＥＤより本発明の前記ＬＥＤの方がオーミック接触特性が向上していることが分かる。

これまで述べてきたように、本発明によれば、ｎ−電極へのオーミック接触特性が向上した窒化物系化合物半導体の発光素子が得られる。特に、前述の構造を有する前記窒化物系化合物半導体の発光素子の製造中に、前記ｎ−電極３１のアニーリング温度を６００℃未満に下げうるため、アニーリング前に形成された他の積層物に及ぼす熱的損傷も減らせる。したがって、前記基板１０上にｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極が順次に積層された後、前記ｎ−電極３１の形成工程を行えるので、従来素子より容易に前記窒化物系化合物半導体の発光素子を製造することが可能となる。

本発明で、前記ｎ−電極３１は、Ｇａ−極性面だけでなく、一般的にオーミック接触を形成するのが困難と知られたＮ−極性面上でも優れたオーミック接触特性を有する。特に、前記ｎ−電極の物質は、反応性も高く、薄い幅の接触寸法でも均一なオーミック接触を形成する。本発明の実施形態による、前記窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法は、ＬＤｓまたはＬＥＤｓ等の光学素子の製造に容易に用いることができる。

本発明について、理解の一助となるために代表的な実施形態を参照しながら図を示し、説明してきたが、前記の実施形態は例示にすぎず、範囲を制限するものではない。本発明は、これまでに図示され説明された構造及び配列に制限されることはない。

本発明の窒化物系化合物半導体の発光素子及びその製造方法は、ＬＤｓまたはＬＥＤｓ等の光学素子の製造に容易に適用されうる。

本発明に関する、上述及び他の特徴や利点は、以下の添付図面を参照しながら典型的な実施形態を詳細に説明することによって、より明確になる。
本発明の第１実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の概略的な断面図である。本発明の第２実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の概略的な断面図である。本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造過程を示す図面である。本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造過程を示す図面である。本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造過程を示す図面である。本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造過程を示す図面である。本発明の一実施形態による窒化物系化合物半導体の発光素子の製造過程を示す図面である。従来の、Ｔｉ層とＡｌ層が順次積層（Ｔｉ／Ａｌ）されたｎ−電極を用いる発光ダイオード（ＬＥＤ）のオーミック接触特性、及び本発明によるＰｄ層とＴｉ層とＡｌ層が順次積層（Ｐｄ／Ｔｉ／Ａｌ）されたｎ−電極を用いるＬＥＤのオーミック接触特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ＧａＮ基板、
１０ａ第１面、
１０ｂ第２面、
１１サファイア基板、
１２ｎ型化合物半導体層、
１４活性層、
１６ｐ型化合物半導体層、
２０ｐ−電極、
３０ｎ−電極（熱処理前）、
３０ａ第１電極層、
３０ｂ第２電極層、
３１ｎ−電極（熱処理後）、
３１ａ第１電極層、
３１ｂ第２電極層。

Claims

ｎ−電極、ｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を含む窒化物系化合物半導体の発光素子であって、
前記ｎ−電極は、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる第１電極層と；
前記第１電極層上に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて形成される第２電極層と、
を含む、前記窒化物系化合物半導体の発光素子。
前記ｎ−電極は、２００乃至９００℃の温度範囲でアニーリングされてなる、請求項１に記載の素子。
前記ｎ型化合物半導体層の第１面上に、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及び前記ｐ−電極が順次に配置され、
前記ｎ型化合物半導体層の第２面上に前記ｎ−電極が配置される、請求項１または２に記載の素子。
前記ｎ型化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ層である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の素子。
前記ｎ−ＧａＮ層の第２面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面である、請求項４に記載の素子。
ＧａＮ基板をさらに含み、
前記ＧａＮ基板の第１面上に、前記ｎ型化合物半導体層、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及び前記ｐ−電極が順次に形成され、
前記ＧａＮ基板の第２面上に前記ｎ−電極が形成される、請求項１に記載の素子。
前記ＧａＮ基板の前記第２面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面である、請求項６に記載の素子。
サファイア基板をさらに含み、
前記サファイア基板上に、前記ｎ型化合物半導体層、前記活性層、前記ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極が順次に形成され、
前記ｎ型化合物半導体層は段差面を有し、前記段差面上に前記ｎ−電極が形成される、請求項１に記載の素子。
前記ｎ型化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ層である、請求項８に記載の素子。
ｎ−ＧａＮ層の前記段差面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面である、請求項８または９に記載の素子。
前記第１電極層は、１乃至１，０００Åの範囲の厚さに形成される、請求項１に記載の素子。
前記ｐ型化合物半導体層は、ｐ−ＧａＮ層を含む、請求項１に記載の素子。
窒化物系化合物半導体の発光素子の製造方法であって、前記方法は、
ＧａＮ基板を準備する工程と；
前記ＧａＮ基板の第１面上に、ｎ型化合物半導体層、活性層、ｐ型化合物半導体層、及びｐ−電極を順次に形成する工程と；
前記ＧａＮ基板の第２面上にｎ−電極を形成する工程と、
を含み、
前記ｎ−電極を形成する工程は、
Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素で第１電極層を形成する工程と；
前記第１電極層上にＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、及びＡｕからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む伝導性物質を用いて第２電極層を形成する工程と；
前記第１電極層及び前記第２電極層をアニーリングする工程と、
を含む、前記窒化物系化合物半導体の発光素子の製造方法。
前記ＧａＮ基板の前記第２面は、Ｇａ−極性面、Ｎ−極性面、半極性面、または無極性面である、請求項１３に記載の製造方法。
前記第１電極層は、１乃至１，０００Åの範囲の厚さに形成される、請求項１３または１４に記載の製造方法。
前記アニーリングは、２００乃至９００℃の温度範囲で行われる、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の製造方法。
前記ｎ型化合物半導体層はｎ−ＧａＮ層を含み、前記ｐ型化合物半導体層はｐ−ＧａＮ層を含む、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の製造方法。