JP2007317913A - Semiconductor light emitting element, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に係り、特に化合物半導体のオーミック電極の形成方法を改善した半導体発光素子の製造方法とその製造方法によって作製された半導体発光素子に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device in which an ohmic electrode forming method of a compound semiconductor is improved and a semiconductor light-emitting device manufactured by the method.
近年、化合物半導体を用いた高輝度の半導体発光素子の開発が進んでいる。特に、InGaAlP系化合物半導体は、可視光発光素子用の半導体材料として最近多用されるようになり、赤色から緑色の発光ダイオードの分野や赤色レーザダイオードの分野での展開が進んでいる。 In recent years, development of high-luminance semiconductor light-emitting elements using compound semiconductors has been progressing. In particular, InGaAlP-based compound semiconductors have recently been widely used as semiconductor materials for visible light emitting devices, and are being developed in the fields of red to green light emitting diodes and red laser diodes.
なお、本明細書において「InGaAlP系」とは、組成式Inx(Ga1-yAly)1-xPにおける組成比x及びyをそれぞれ0≦x≦1、0≦y≦1の範囲で変化させたあらゆる組成の半導体を含むものとする。すなわち、InGaP、InAlP、InGaAlP、AlGaPなどの混晶が「InGaAlP系」に含まれるものとする。 In this specification, “InGaAlP system” means that the composition ratios x and y in the composition formula In x (Ga 1 -y Al y ) 1-x P are in the range of 0 ≦ x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 1, respectively. It includes semiconductors of any composition changed in That is, mixed crystals such as InGaP, InAlP, InGaAlP, and AlGaP are included in the “InGaAlP system”.
InGaAlP系材料は上記組成式において組成比xが約0.5のときにGaAsと格子整合するという特徴がある。このとき、組成比yを0から約0.4まで変化させると格子整合しながら赤色から黄緑色の直接遷移による可視発光が得られる。また、GaAsを用いた高品質で比較的安価な基板が得られることから、InGaAlP系半導体はGaAs基板の上に形成されることが多く、これを用いた高効率の発光素子が広く用いられている。 InGaAlP-based materials are characterized by lattice matching with GaAs when the composition ratio x is about 0.5 in the above composition formula. At this time, when the composition ratio y is changed from 0 to about 0.4, visible light emission is obtained by direct transition from red to yellow-green while lattice matching. In addition, since a high-quality and relatively inexpensive substrate using GaAs can be obtained, InGaAlP-based semiconductors are often formed on a GaAs substrate, and high-efficiency light-emitting elements using this are widely used. Yes.
また、InGaAlP系に限らず、化合物半導体を用いた発光ダイオードや半導体レーザダイオードに使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、成熟してきている。半導体発光素子に関して必要なこととして、当然ながらパッケージに搭載する際に不都合が生じない素子構造が求められることとなる。特に、半導体発光素子をパッケージに搭載するダイスボンド工程や、搭載した半導体発光素子に電流を流す為のワイヤーを接着するワイヤーボンド工程において不都合が生じないことが極めて重要となる。 In addition to InGaAlP-based materials, materials and device structures used for light-emitting diodes and semiconductor laser diodes using compound semiconductors have matured as a result of many years of progress. As a matter of necessity for a semiconductor light emitting element, an element structure that does not cause inconvenience when mounted on a package is naturally required. In particular, it is extremely important that there is no inconvenience in a die bonding process for mounting a semiconductor light emitting element on a package and a wire bonding process for bonding a wire for passing a current to the mounted semiconductor light emitting element.
図5に従来の半導体発光素子の概略断面図を示す。図5に示す半導体発光素子50は、n型GaAs基板51の第一主表面上に、n型GaAsバッファ層52と、n型InGaAlPクラッド層54と、InGaAlP活性層55と、p型InGaAlPクラッド層56と、p型GaP層57が積層されている。さらに、p型GaP層57の上にはp側電極58が、n型GaAs基板51の第二主表面上にはn側電極59が形成されている。このような構造の半導体発光素子50は、例えば、特許文献1に開示されている。
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device. 5 includes an n-type
p型GaP層57上に設けるp側電極58は、蒸着法やスパッタ法により成膜されたp型オーミック電極材料を、フォトエッチングにて所定の電極パターンに成形して形成される。p型GaP用のオーミック電極材料としてはAuBeからなるオーミック層が多用されるが、ワイヤーボンド工程における不具合が発生しないように、オーミック層の上にTiやPt等の高融点金属からなるバリア層とAuやAl等のワイヤーボンドパッド層を設けた多層構造とする方法がよく知られている。このような多層の電極構造は、例えば、特許文献2に開示されている。
The p-
図6に従来の多層の電極構造の製造工程フロー図を示す。図6(a)に示すように、n型GaAs基板51とp型GaP層57を有するエピウエハ60を準備し、図6(b)に示すように、p型GaP層57の上にAuBeからなるオーミック層61とTiからなるバリア層62とAuからなるパッド層63を蒸着法またはスパッタ法等により成膜する。図6(c)に示すようにフォトリソグラフィにより所望の形状にパターニングする。その後、p型GaP層57とオーミック層61とのオーミック接触性を確保するために、350〜600℃にて熱処理を行う。
FIG. 6 shows a manufacturing process flow chart of a conventional multilayer electrode structure. As shown in FIG. 6A, an epi-wafer 60 having an n-
特許文献2によれば、オーミック層とパッド層の間に形成される高融点金属からなるバリア層は、p型GaP層からGa原子がパッド層に移動するのを防ぐとともに、オーミック層とパッド層とが合金化するのを防ぐ重要な働きをし、これによりパッド層の良好なワイヤーボンディング性を確保するものとされている。このような効果はp型GaAsP層の上に多層の電極構造を形成する場合にも有効である。
しかしながら、上記のような多層の電極構造によっても、ワイヤーボンド工程において、パッド層とワイヤーの接着強度が弱い、あるいはパッド層とワイヤーが接着しない等の不具合が発生することがあった。 However, even with the multi-layered electrode structure as described above, in the wire bonding step, problems such as poor bonding strength between the pad layer and the wire, or the pad layer and the wire not being bonded may occur.
したがって、本発明は、ワイヤーボンド工程における不具合が生じない半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of this invention is to provide the semiconductor light-emitting device and its manufacturing method which do not produce the malfunction in a wire bond process.
本発明者らは、パッド層について鋭意検討した結果、上記多層の電極構造を用いた場合でも電極形成工程の途中やワイヤーボンド工程に至るまでに、パッド層表面にオーミック層に用いるBeまたはZn、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子が拡散によって析出して酸化し、これによりパッド層とワイヤーの接着強度が低下することを見出した。そして、パッド層表面にBeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子が析出しない電極形成工程を開発することにより本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies on the pad layer, the present inventors have found that Be or Zn used for the ohmic layer on the surface of the pad layer, even in the case where the multilayer electrode structure is used, until the wire forming process is performed. It has been found that Ga atoms in the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer are precipitated by diffusion and oxidized, thereby reducing the bonding strength between the pad layer and the wire. Then, the present invention has been completed by developing an electrode formation process in which Ga atoms of Be or Zn ohmic layer material, p-type GaP layer or p-type GaAsP layer are not deposited on the surface of the pad layer.
パッド層を形成する前に合金化熱処理を行い、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子をパッド層表面に析出させないようにしたものである。 Before forming the pad layer, an alloying heat treatment is performed so that Be or Zn ohmic layer material, Ga atoms of the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer are not deposited on the surface of the pad layer.
本発明によれば、p型GaP層またはp型GaAsP層との良好なオーミック接触を確保しつつ、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子をパッド層表面に析出させないようにすることで、パッド層表面での酸化が防止され、ワイヤーとパッド層との接着強度が確保される。したがって、ワイヤーとパッド層との接着強度が弱い、あるいはワイヤーがパッド層と接着しない等の不具合が発生せず、ワイヤーボンド工程の歩留まりが向上する。 According to the present invention, while ensuring good ohmic contact with the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer, the ohmic layer material of Be or Zn, the Ga atoms of the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer are transferred to the surface of the pad layer. By preventing it from precipitating on the surface, oxidation on the surface of the pad layer is prevented, and the adhesive strength between the wire and the pad layer is ensured. Therefore, problems such as weak bonding strength between the wire and the pad layer or no bonding of the wire to the pad layer do not occur, and the yield of the wire bonding process is improved.
さらに、当該半導体発光素子をエポキシ樹脂で封止し発光ダイオードデバイスとして完成させた後、使用雰囲気中の水分がエポキシ樹脂を透過して半導体発光素子に到達した場合にも、水分に含まれる塩素成分によりパッド層の表面に析出したオーミック電極材料を腐食させることがないので、信頼性の高い発光ダイオードデバイスを提供できるという効果がある。 Furthermore, after the semiconductor light-emitting element is sealed with an epoxy resin and completed as a light-emitting diode device, the chlorine component contained in the water even when moisture in the use atmosphere permeates the epoxy resin and reaches the semiconductor light-emitting element. As a result, the ohmic electrode material deposited on the surface of the pad layer is not corroded, so that a highly reliable light emitting diode device can be provided.
本願の第1の発明は、導電性基板と、前記導電性基板上にInGaAlP系半導体またはGaP系半導体またはGaAsP系半導体からなる発光部とp型GaP層またはp型GaAsP層とを備え、前記p型GaP層またはp型GaAsP層の前記発光部と接する反対側の面を光取り出し面とする半導体発光素子において、前記光取り出し面の上に、前記p型GaP層またはp型GaAsP層と低抵抗オーミック接触を実現するために合金化熱処理を行ったオーミック層と、前記オーミック層の上にワイヤーボンドするためのパッド層とを積層した電極を有することを特徴としたものである。 1st invention of this application is equipped with the electroconductive board | substrate, the light emission part which consists of an InGaAlP type semiconductor, a GaP type semiconductor, or a GaAsP type semiconductor on the said electroconductive board | substrate, and a p-type GaP layer or a p-type GaAsP layer, The said p In a semiconductor light emitting device having a light extraction surface on a surface opposite to the light emitting portion of the p-type GaP layer or p-type GaAsP layer, the p-type GaP layer or p-type GaAsP layer and a low resistance are disposed on the light extraction surface. It has an electrode in which an ohmic layer subjected to alloying heat treatment for realizing ohmic contact and a pad layer for wire bonding are stacked on the ohmic layer.
これにより、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子がパッド層表面に析出しなくなり、パッド層表面での析出物質の酸化が防止され、ワイヤーとパッド層との接着強度が確保される。 This prevents Be or Zn ohmic layer material, Ga atoms in the p-type GaP layer or p-type GaAsP layer from being deposited on the pad layer surface, preventing oxidation of the deposited material on the pad layer surface, The adhesive strength is ensured.
本願の第2の発明は、前記オーミック層はAuとBeの合金またはAuとZnの合金からなることを特徴としたものである。 The second invention of the present application is characterized in that the ohmic layer is made of an alloy of Au and Be or an alloy of Au and Zn.
これにより、半導体発光素子の順方向電圧を低くすることができる。 Thereby, the forward voltage of the semiconductor light emitting element can be lowered.
本願の第3の発明は、前記オーミック層と前記パッド層との間に、高融点金属からなるバリア層が形成されたことを特徴としたものである。 The third invention of the present application is characterized in that a barrier layer made of a refractory metal is formed between the ohmic layer and the pad layer.
これにより、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子がパッド層の表面にさらに析出しなくなる。 As a result, the Be or Zn ohmic layer material, the p-type GaP layer or the Ga atoms of the p-type GaAsP layer no longer precipitate on the surface of the pad layer.
本願の第4の発明は、前記バリア層は、Ti、Pt、MoまたはWからなることを特徴としたものである。 A fourth invention of the present application is characterized in that the barrier layer is made of Ti, Pt, Mo or W.
これにより、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子の拡散が抑制される。 This suppresses diffusion of Ga atoms in the Be or Zn ohmic layer material, the p-type GaP layer, or the p-type GaAsP layer.
本願の第5の発明は、導電性基板と、前記導電性基板上にInGaAlP系半導体またはGaP系半導体またはGaAsP系半導体からなる発光部とp型GaP層またはp型GaAsP層とを備え、前記p型GaP層またはp型GaAsP層の前記発光部と接する反対側の面を光取り出し面とする半導体発光素子の製造方法において、前記光取り出し面の上にオーミック層を形成後、前記p型GaP層またはp型GaAsP層と前記オーミック層の低抵抗オーミック接触を実現するための合金化熱処理と前記合金化熱処理後に前記オーミック層の上にワイヤーボンドするためのパッド層を形成することを特徴としたものである。 A fifth invention of the present application includes a conductive substrate, a light emitting portion made of an InGaAlP-based semiconductor, a GaP-based semiconductor, or a GaAsP-based semiconductor and a p-type GaP layer or a p-type GaAsP layer on the conductive substrate, In a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein an ohmic layer is formed on the light extraction surface, wherein the surface opposite to the light emitting portion of the p-type GaP layer or p-type GaAsP layer is a light extraction surface, and then the p-type GaP layer Alternatively, an alloying heat treatment for realizing a low resistance ohmic contact between the p-type GaAsP layer and the ohmic layer and a pad layer for wire bonding are formed on the ohmic layer after the alloying heat treatment. It is.
これにより、パッド層が形成された後は合金化熱処理が不要となるので、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子がパッド層表面に析出しなくなる。 This eliminates the need for alloying heat treatment after the pad layer is formed, so that Be or Zn ohmic layer material, p-type GaP layer, or Ga atoms in the p-type GaAsP layer do not precipitate on the surface of the pad layer.
本願の第6の発明は、前記オーミック層の合金化熱処理工程後、前記パッド層との間に高融点金属からなるバリア層を形成することを特徴としたものである。 The sixth invention of the present application is characterized in that a barrier layer made of a refractory metal is formed between the ohmic layer and the pad layer after the alloying heat treatment step.
これにより、BeまたはZnのオーミック層材料、p型GaP層またはp型GaAsP層のGa原子がパッド層の表面にさらに析出しなくなる。 As a result, the Be or Zn ohmic layer material, the p-type GaP layer or the Ga atoms of the p-type GaAsP layer no longer precipitate on the surface of the pad layer.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態に係る半導体発光素子と製造工程を図1と図2に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略断面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程フロー図である。
(Embodiment 1)
A semiconductor light emitting device and a manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a manufacturing process flow chart of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
図1の半導体発光素子10は、n型GaAs基板1の第一主面にn型GaAsバッファ層2とn型AlAs及びn型GaAsからなる多層反射膜3と、n型InGaAlPクラッド層4とInGaAlP活性層5とp型InGaAlPクラッド層6と、p型GaP層7が形成されている。p型GaP層7上の一部にはp側電極8が、n型GaAs基板1の第二主面にはn側電極9がそれぞれ形成されており、p型GaP層7のp側電極8が形成されている面が主光取り出し面とされている。
1 includes an n-type
n側電極9には、n型GaAs基板1とのオーミック接触を実現しうる材料が用いられ、AuGe合金やAuGeNi合金、AuとTiの多層構造等が好適に用いられる。
The n-
p側電極8は、p型GaP層7と接触する側から順に、オーミック層81、パッド層82が積層された2層構造となっている。オーミック層81にはp型GaP層7との良好なオーミック接触を実現しうる材料が用いられる。特にAuとBeの合金やAuとZnの合金が最も好適に用いられ、この材料を用いた場合に本発明の効果を十分に奏することができる。パッド層82はワイヤーとの接着強度を確保できる材料が用いられ、AuまたはAlが最も好適に用いられる。
The p-side electrode 8 has a two-layer structure in which an
図2を用いて本実施の形態の半導体発光素子の製造工程を説明する。 A manufacturing process of the semiconductor light emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図2(a)に示すように、n型GaAs基板1の上に、例えば、有機金属気相成長法によりn型GaAsバッファ層2、n型AlAs及びn型GaAsからなる多層反射膜3、n型InGaAlPクラッド層4、InGaAlP活性層5、p型InGaAlPクラッド層6、及びp型GaP層7を成長させたエピウエハ101を準備する。
First, as shown in FIG. 2A, on a n-
次に図2(b)に示すように、エピウエハ101のn型GaAs基板1側に研磨やエッチングを施し所望の厚みに調整し、残ったn型GaAs基板1の表面の全面にAuGeNi合金膜を蒸着法により形成し、n側電極9とする。
Next, as shown in FIG. 2B, the n-
さらに図2(c)に示すように、エピウエハ101を有機溶剤及び酸アルカリ等により洗浄し、エピウエハ101のp型GaP層7側の表面にAuBeまたはAuZn合金膜を蒸着法またはスパッタ法により形成し、オーミック層81とする。そしてエピウエハ101を熱処理炉に投入し、窒素雰囲気中で300℃から500℃の温度にて1分間から60分間合金化熱処理を行う。これによりp型GaP層7とオーミック層81との低抵抗オーミック接触が実現される。
Further, as shown in FIG. 2C, the epi-
引き続いて図2(d)に示すように、オーミック層81の表面を有機処理した後、オーミック層81の上に蒸着法またはスパッタ法によりAu膜を形成しパッド層82とする。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the surface of the
この後、図2(e)に示すように、フォトリソグラフィによりオーミック層81とパッド層82を所望の形状にパターンニングし、p側電極8を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, the
さらに図2(f)に示すように、ダイシングにより個別のチップに分離する。 Further, as shown in FIG. 2F, the chips are separated into individual chips by dicing.
このようにして作製された半導体発光素子は、Au膜からなるパッド層82を形成した後に熱処理の工程を経ないので、オーミック層81からパッド層82の表面へBeまたはZn、p型GaP層7からパッド層82の表面へp型GaP層のGa原子が拡散して析出することがなく、析出物質の酸化物がパッド層82の表面に形成されないので、ワイヤーボンド工程におけるワイヤーの接着強度の不具合が発生しない。
Since the semiconductor light emitting device thus fabricated does not undergo a heat treatment process after the
合金化熱処理は、n側電極9の形成後とオーミック層81の形成後に各々別々に行っても良いが、本実施の形態のようにn側電極9とオーミック層81の形成後に一括して行うと製造工程が簡単になり、リードタイム短縮に寄与することができる。この場合、n側電極9とオーミック層81の両方の材料に合わせて熱処理温度を選択すると良い。
The alloying heat treatment may be performed separately after the formation of the n-
ここで図2を参照しながら、本実施の形態の製造過程について簡単に説明する。 Here, the manufacturing process of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
エピウエハ101を準備し、約200μmの厚みに調整した後、厚さ0.30μmのAuGeNi合金膜からなるn側電極9を形成し、p型GaP層7の表面に厚さ0.30μmのAuBe合金膜を形成しオーミック層81とする。
After preparing the epi-
次に熱処理炉に投入し、窒素雰囲気中で380℃の温度にて15分間合金化処理を行う。 Next, it is put into a heat treatment furnace, and alloying treatment is performed at a temperature of 380 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere.
引き続いて有機処理の後、オーミック層81の上に蒸着法により厚さ1.2μmのAu膜を形成し、パッド層82とする。
Subsequently, after organic treatment, an Au film having a thickness of 1.2 μm is formed on the
さらにフォトリソグラフィにて、オーミック層81とパッド層82を直径100μmの円形にパターンニングする。
Further, the
そしてダイシングにより、チップサイズ270μmの個別の半導体発光素子に分離する。 Then, it is separated into individual semiconductor light emitting elements having a chip size of 270 μm by dicing.
このようにして作製した半導体発光素子をリードフレームにダイスボンドし、ワイヤーボンド工程でワイヤーボンドを行ったところ、1000個中ワイヤーの接着しなかったものは0個、シェア強度が50gf/cm2を下回ったものも0個であった。 The semiconductor light emitting device thus fabricated was die-bonded to a lead frame and wire-bonded in a wire-bonding process. As a result, no 1000 wires were bonded, and the shear strength was 50 gf / cm 2 . There were no less than zero.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態に係る半導体発光素子と製造工程を図3と図4に基づいて説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略断面図であり、図4は本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程フロー図である。図3と図4は、図1と図2と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
A semiconductor light emitting device and a manufacturing process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a manufacturing process flow chart of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention. 3 and FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 and FIG.
本実施の形態においては、実施の形態1と層形成は同じであるが、p側電極88の構成が異なる。 In the present embodiment, the layer formation is the same as in the first embodiment, but the configuration of the p-side electrode 88 is different.
p側電極88は、p型GaP層7と接触する側から順に、オーミック層81、バリア層83、パッド層82が積層された3層構造となっている。バリア層83はTi、Pt、Mo、W等の高融点金属からなり最も好適に用いられ、オーミック層81とパッド層82との密着を確保しつつ オーミック層81からのBeまたはZnの拡散、p型GaP層7からGa原子の拡散が抑制され、合金化熱処理の温度を高くした場合でもBeまたはZn、Ga原子がパッド層82の表面へさらに析出しなくなる。
The p-side electrode 88 has a three-layer structure in which an
図4を用いて本実施の形態の半導体発光素子の製造工程を説明する。 A manufacturing process of the semiconductor light emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG.
図4(c)までは、実施の形態1と同じである。 The process up to FIG. 4C is the same as in the first embodiment.
図4(d)に示すように、オーミック層81の表面を有機処理した後、オーミック層81の上に蒸着法またはスパッタ法によりTi膜を形成しバリア層83とする。さらにその上に蒸着法またはスパッタ法によりAu膜を形成しバリア層82とする。
As shown in FIG. 4D, after the surface of the
この後、図4(e)に示すように、フォトリソグラフィによりオーミック層81とバリア層83とパッド層82を所望の形状にパターンニングし、p側電極8を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4E, the
さらに、図4(f)に示すように、ダイシングにより個別のチップに分離する。 Further, as shown in FIG. 4F, the chips are separated into individual chips by dicing.
このようにして作製された半導体発光素子は、Ti膜からなるバリア層83とAu膜からなるパッド層82を形成した後に熱処理の工程を経ないので、オーミック層81からBeまたはZn、p型GaP層7からGa原子がパッド層82の表面へ拡散して析出することがなく、析出物質の酸化物がパッド層82の表面に形成されないので、ワイヤーボンド工程におけるワイヤーの接着強度の不具合が発生しない。
Since the semiconductor light emitting device thus fabricated does not undergo a heat treatment process after the
ここで図4を参照しながら、本実施の形態の製造過程について簡単に説明する。 Here, the manufacturing process of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
オーミック層81とパッド層82の間に蒸着法により図示しない厚さ0.3μmのTiからなるバリア層83を形成した以外は実施の形態1と同様にして、半導体発光素子を作製した。ここで、Ti膜のパターンニングの際、Tiをフッ酸とフッ化アンモニウムと水の混合液にてエッチングした。
A semiconductor light emitting device was fabricated in the same manner as in
このようにして作製した半導体発光素子をリードフレームにダイスボンドし、ワイヤーボンド工程でワイヤーボンドを1000個行ったところ、ワイヤーの接着しなかったものは0個、シェア強度が50gf/cm2を下回ったものも0個であった。 The semiconductor light emitting device thus fabricated was die-bonded to a lead frame, and 1000 wire bonds were made in the wire bonding process. As a result, 0 wires were not bonded and the shear strength was less than 50 gf / cm 2 . There were also zero.
また、比較として実施の形態2と同じエピウエハ101を用い、図6に示す製造工程フローに従って、作製した半導体発光素子にリードフレームをダイスボンドし、ワイヤーボンド工程でワイヤーボンドを1000個行ったところ、ワイヤーが接着しなかったものは113個、シェア強度が50gf/cm2を下回ったものが352個であった。
For comparison, the
上記の実施の形態においては、p型GaP層7を形成したエピウエハ101を用いたが、p型GaP層7にはInが微量含まれる場合も本発明の効果を奏することができ、本発明の技術の範囲に含まれる。
In the above embodiment, the
また、上記の実施の形態ではInGaAlP系の発光層を有する半導体発光素子について説明したが、GaP系半導体またはGaAsP系半導体の発光層を有する半導体発光素子や、p型GaAsP層を光取り出し面とする半導体発光素子も本発明の技術の範囲に含まれる。 In the above embodiment, the semiconductor light emitting device having an InGaAlP light emitting layer is described. However, a semiconductor light emitting device having a GaP semiconductor or GaAsP semiconductor light emitting layer or a p-type GaAsP layer is used as a light extraction surface. Semiconductor light emitting devices are also included in the scope of the technology of the present invention.
さらに、オーミック層やパッド層、バリア層の組成や形状、厚みについても、本発明の思想を脱しない範囲で種々変形して用いることができる。 Furthermore, the composition, shape, and thickness of the ohmic layer, pad layer, and barrier layer can be variously modified and used without departing from the spirit of the present invention.
半導体発光素子の電極を形成する際にオーミック層が形成された後、低抵抗オーミック接触を実現するための合金化熱処理後にパッド層を形成することにより、p型GaP層またはp型GaAsP層とのオーミック接触を確保しつつ、パッド層形成後の熱処理が不要となるため、オーミック層、p型GaP層またはp型GaAsP層の材料がパッド層の表面に析出することがなくなるので、パッド層とワイヤーとの接着強度が確保され、高輝度の半導体発光素子の信頼性向上、歩留り改善が可能な半導体発光素子およびその製造方法として好適である。 After the ohmic layer is formed when forming the electrode of the semiconductor light emitting device, the pad layer is formed after the alloying heat treatment for realizing the low resistance ohmic contact, thereby forming the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer. Since heat treatment after formation of the pad layer is not required while ensuring ohmic contact, the material of the ohmic layer, p-type GaP layer, or p-type GaAsP layer is not deposited on the surface of the pad layer. Therefore, it is suitable as a semiconductor light emitting device capable of improving the reliability and yield of a high-brightness semiconductor light emitting device and its manufacturing method.
1 n型GaAs基板
2 n型GaAsバッファ層
3 多層反射膜
4 n型InGaAlPクラッド層
5 InGaAlP活性層
6 p型InGaAlPクラッド層
7 p型GaP層
8 p側電極
9 n側電極
10 半導体発光素子
81 オーミック層
82 パッド層
83 バリア層
88 p側電極
101 エピウエハ
1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 multilayer reflective film 4 n-type InGaAlP cladding layer 5 InGaAlP active layer 6 p-type InGaAlP cladding layer 7 p-type GaP layer 8 p-side electrode 9 n-
Claims (6)
前記導電性基板上にInGaAlP系半導体またはGaP系半導体またはGaAsP系半導体からなる発光部とp型GaP層またはp型GaAsP層とを備え、
前記p型GaP層またはp型GaAsP層の前記発光部と接する反対側の面を光取り出し面とする半導体発光素子において、
前記光取り出し面の上に、前記p型GaP層またはp型GaAsP層と低抵抗オーミック接触を実現するために合金化熱処理を行ったオーミック層と、
前記オーミック層の上にワイヤーボンドするためのパッド層とを積層した電極を有することを特徴とした半導体発光素子。 A conductive substrate;
A light emitting portion made of an InGaAlP-based semiconductor, a GaP-based semiconductor, or a GaAsP-based semiconductor and a p-type GaP layer or a p-type GaAsP layer on the conductive substrate;
In the semiconductor light emitting device in which the opposite surface of the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer in contact with the light-emitting portion is a light extraction surface,
On the light extraction surface, an ohmic layer subjected to an alloying heat treatment to realize a low-resistance ohmic contact with the p-type GaP layer or the p-type GaAsP layer;
A semiconductor light emitting device comprising an electrode in which a pad layer for wire bonding is laminated on the ohmic layer.
前記導電性基板上にInGaAlP系半導体またはGaP系半導体またはGaAsP系半導体からなる発光部とp型GaP層またはp型GaAsP層とを備え、
前記p型GaP層またはp型GaAsP層の前記発光部と接する反対側の面を光取り出し面とする半導体発光素子の製造方法において、
前記光取り出し面の上にオーミック層を形成後、前記p型GaP層またはp型GaAsP層と前記オーミック層の低抵抗オーミック接触を実現するための合金化熱処理と、
前記合金化熱処理後に前記オーミック層の上にワイヤーボンドするためのパッド層を形成することを特徴とした半導体発光素子の製造方法。 A conductive substrate;
A light emitting portion made of an InGaAlP-based semiconductor, a GaP-based semiconductor, or a GaAsP-based semiconductor and a p-type GaP layer or a p-type GaAsP layer on the conductive substrate;
In the method of manufacturing a semiconductor light emitting element, the light extraction surface is a surface opposite to the light emitting portion of the p type GaP layer or the p type GaAsP layer.
Alloying heat treatment for realizing low resistance ohmic contact between the p-type GaP layer or p-type GaAsP layer and the ohmic layer after forming an ohmic layer on the light extraction surface;
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising forming a pad layer for wire bonding on the ohmic layer after the alloying heat treatment.
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