JP2008108816A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の発光素子は、第1化合物半導体層11、活性層12、第2化合物半導体層13;第2化合物半導体層13の頂面の略全面に形成された第2電極22;第2電極22を覆う絶縁層31;第1開口部23;第2開口部24;第1開口部23の底部に露出した第1化合物半導体層11の部分に形成された第1電極21;第1電極21から第1開口部23を介して絶縁層31上に延び、第1パッド部25を兼ねた第1電極延在部21A、並びに;第2電極22に接続され、第2開口部25に設けられた第2パッド部26から成る。
【選択図】 図1
Description
(A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、活性層、及び、第1導電型とは導電型が異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層、
(B)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
(C)第2電極を覆う絶縁層、
(D)絶縁層、第2電極、第2化合物半導体層及び活性層を貫通して設けられ、底部に第1化合物半導体層が露出した第1開口部、
(E)絶縁層を貫通して設けられ、底部に第2電極が露出した第2開口部、
(F)第1開口部の底部に露出した第1化合物半導体層の部分に形成された第1電極、
(G)第1電極から第1開口部を介して絶縁層上に延びる第1電極延在部、及び、絶縁層上に位置する第1電極延在部の一部分から構成された第1パッド部、並びに、
(H)第2開口部の底部に露出した第2電極の部分に接続された第2パッド部、
を備えることを特徴とする。
(A)第1導電型(実施例1においては、n型)を有する第1化合物半導体層11、量子井戸構造を有する活性層12、及び、第1導電型とは導電型が異なる第2導電型(実施例1においては、p型)を有する第2化合物半導体層13、
(B)第2化合物半導体層13の上に(具体的には、第2化合物半導体層13の頂面の略全面に)形成された第2電極22、
(C)第2電極22を覆う絶縁層31、
(D)絶縁層31、第2電極22、第2化合物半導体層13及び活性層12を貫通して設けられ、底部に第1化合物半導体層11が露出した第1開口部23、
(E)絶縁層31を貫通して設けられ、底部に第2電極22が露出した第2開口部24、
(F)第1開口部23の底部に露出した第1化合物半導体層11の部分に形成された第1電極21、
(G)第1電極21から第1開口部23を介して絶縁層31上に延びる第1電極延在部21A、及び、絶縁層31上に位置する第1電極延在部21Aの一部分から構成された第1パッド部25、並びに、
(H)第2開口部24の底部に露出した第2電極22の部分に接続された第2パッド部26、
を備えている。尚、実施例1において、第1化合物半導体層11、活性層12及び第2化合物半導体層13は、基体10上に順次形成されている。
先ず、サファイアから成る基板10AをMOCVD装置に搬入し、水素から成るキャリアガス中、基板温度1050゜Cで10分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を500゜Cまで低下させる。そして、MOCVD法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム(TMG)ガスの供給を行い、GaNから成る下地層10Bを基板10Aの表面に結晶成長させた後、TMGガスの供給を中断する。
次いで、基体10上に、第1導電型を有する第1化合物半導体層11、活性層12、及び、第1導電型とは導電型が異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層13を、順次、形成する。
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約800゜C、10分間のアニール処理を行って、p型不純物(p型ドーパント)の活性化を行う。
その後、第2化合物半導体層13の上に、所謂リフトオフ法に基づき、Ag合金層/Ni層から成る第2電極22を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第2電極22を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきAg合金層/Ni層を形成した後、レジスト層及びその上のAg合金層/Ni層を除去する。こうして、図3の(A)、(B)及び(C)に示す状態を得ることができる。尚、Ag合金層/Ni層を形成した後、更に、その上に、TiW層/Pd層/TiW層/Ni層から成る保護層(図示せず)をスパッタリング法にて設けることが好ましい。
次いで、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第2電極22、第2化合物半導体層13及び活性層12を貫通した第1開口部23を3箇所、形成する。第1開口部23の底部には、第1化合物半導体層11が露出する。こうして、図4の(A)、(B)及び(C)に示す状態を得ることができる。尚、[工程−130]において第2電極22を形成するとき、同時に、第2電極22の部分に第1開口部23を設けてもよい。
その後、リフトオフ法に基づき、第1開口部23の底部に露出した第1化合物半導体層11の部分に、Ti層/Au層/Ni層から成る第1電極21を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第1電極21を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきTi層/Au層/Ni層を形成した後、レジスト層及びその上のTi層/Au層/Ni層を除去する。こうして、図5の(A)、(B)及び(C)に示す状態を得ることができる。
次いで、スパッタリング法に基づき、全面に、厚さ0.3μmのチタン酸バリウム(BaTiO3)から成る絶縁層31を形成する(図6の(A)、(B)及び(C)参照)。その後、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第1開口部23の底部に位置する第1電極21の上方の絶縁層31に第1開口部23の一部を形成し、併せて、第2パッド部26を形成すべき部分の絶縁層31を除去することで絶縁層31に2箇所の第2開口部24を形成する。第2開口部24の底部には、第2化合物半導体層13(より具体的には、図示しない保護層)が露出する。絶縁層31は、第1開口部23の側壁上を延在しており、第1開口部23の側壁上を覆っている。こうして、図7の(A)、(B)及び(C)に示す状態を得ることができる。
その後、第1パッド部25を含む第1電極延在部21A、及び、第2パッド部26を、リフトオフ法に基づき形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、その後、第1パッド部25を含む第1電極延在部21A、及び、第2パッド部26を設けるべきレジスト層の部分にリソグラフィ技術に基づき開口を形成し、次いで、全面にスパッタリング法あるいは真空蒸着法に基づきTi層/Ni層/Au層を形成した後、レジスト層及びその上のTi層/Ni層/Au層を除去する。尚、第1電極延在部21Aは、第1電極21から第1開口部23の側壁上の絶縁層31の延在部を介して絶縁層31上に延びている。
次いで、第1パッド部25及び第2パッド部26の上に、ワイヤーボンディング工程やダイボンディング工程における一層の信頼性向上のために、Au層から成るメッキ層(図示せず)を形成する。
最後に、ダイシングによりチップ化を行い、更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを完成することができる。こうして、図1の(A)、(B)、図2に示す発光ダイオードを得ることができる。但し、図1の(A)、(B)、図2は、ダイシングされた後の状態を、一部の構成要素の図示を省略して模式的に示す図である。
(1)コンデンサ部の静電容量が発光層の接合容量より十分に大きく、ESD電圧パルスに対するインピーダンスが低いこと。
(2)コンデンサ部の静電破壊強度が、発光層の静電破壊強度と同等あるいはそれ以上であること。
焼成雰囲気:不活性ガス雰囲気、若しくは、
酸素ガスを0.1容量%乃至20容量%、好ましくは2容量%乃至5容量%
含有する不活性ガス雰囲気
焼成温度 :250゜C乃至700゜C、好ましくは400゜C乃至600゜C
焼成時間 :5分乃至60分、好ましくは20分乃至40分
先ず、実施例1の[工程−100]〜[工程−150]と同様の工程を実行する。
次いで、リフトオフ法に基づき、絶縁層の第1部分41を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、絶縁層の第1部分41を形成すべき第2電極22の部分の上のレジスト層に開口を形成した後、全面に、実施例1の[工程−160]と同様にして、チタン酸バリウム層をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、絶縁層の第1部分41を形成することができる。
その後、絶縁層の第2部分42を形成する。具体的には、先ず、SOG層の前駆体に相当するケイ酸化合物を有機溶剤に溶解した溶液から成るSOG材料層を、例えば、スピンコーティング法にて、全面に、形成する。次いで、SOG材料層から有機溶剤を除去した後、SOG材料層を焼成することで、ケイ酸ガラス(SiO2)を主成分としたSOG層を得ることができる。SOG材料層の焼成条件として、窒素ガス雰囲気といった不活性ガス雰囲気において、400゜C、20分を例示することができる。次いで、SOG層を平坦化処理することで、絶縁層の第1部分41の上に形成されたSOG層を除去する。こうして、絶縁層の第1部分41及び絶縁層の第2部分42から構成された絶縁層を得ることができる。
次に、リソグラフィ技術及びドライエッチング法に基づき、第1開口部23の底部に位置する第1電極21の上方の絶縁層の第2部分42に第1開口部23の一部を形成し、併せて、第2パッド部26を形成すべき部分の絶縁層の第2部分42を除去し、絶縁層31に2箇所の第2開口部24を形成する。第2開口部24の底部には、第2化合物半導体層13(より具体的には、図示しない保護層)が露出する。
その後、実施例1の[工程−170]と同様にして、第1パッド部25を含む第1電極延在部21A、及び、第2パッド部26を、リフトオフ法に基づき形成する。そして、更に、実施例1の[工程−180]〜[工程−190]と同様の工程を実行することで、発光ダイオードを完成することができる。
プラズマ雰囲気:O2ガス、Arガス、N2ガス等を単独使用、又は、混合して使用
圧力 :0.1Pa〜100Pa
印加パワー :350W
処理時間 :10分
Claims (19)
- (A)第1導電型を有する第1化合物半導体層、活性層、及び、第1導電型とは導電型が異なる第2導電型を有する第2化合物半導体層、
(B)第2化合物半導体層上に形成された第2電極、
(C)第2電極を覆う絶縁層、
(D)絶縁層、第2電極、第2化合物半導体層及び活性層を貫通して設けられ、底部に第1化合物半導体層が露出した第1開口部、
(E)絶縁層を貫通して設けられ、底部に第2電極が露出した第2開口部、
(F)第1開口部の底部に露出した第1化合物半導体層の部分に形成された第1電極、
(G)第1電極から第1開口部を介して絶縁層上に延びる第1電極延在部、及び、絶縁層上に位置する第1電極延在部の一部分から構成された第1パッド部、並びに、
(H)第2開口部の底部に露出した第2電極の部分に接続された第2パッド部、
を備えることを特徴とする発光素子。 - 第1電極は1つであることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 第1電極は複数であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 複数の第1電極は、発光素子の中心部を通る法線に関して回転対称に配置され、あるいは又、係る法線を含む仮想平面に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 複数の第1電極から延びる第1電極延在部は纏められて1つの第1パッド部が構成されていることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 複数の第2パッド部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。
- 2つの第2パッド部が設けられており、該2つの第2パッド部は、発光素子の中心部を通る法線を含み、且つ、1つの第1パッド部の中心を通る仮想平面に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の発光素子。
- 第1電極の中心から、該第1電極に最も近い第1電極の中心までの距離は、3×10-4m以下であることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 絶縁層は、絶縁層上に位置する第1電極延在部の部分と第2電極との間に設けられた絶縁層の第1部分、及び、それ以外の部分に設けられた絶縁層の第2部分から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 少なくとも絶縁層の第1部分を構成する材料の比誘電率εは、1×101以上であることを特徴とする請求項9に記載の発光素子。
- 少なくとも絶縁層の第1部分を構成する材料は、酸化チタン、鉛系リラクサーセラミック、及び、TiO3ベースセラミックから成る群から選択された少なくとも1種類の材料であることを特徴とする請求項10に記載の発光素子。
- 絶縁層上に位置する第1電極延在部の部分、絶縁層の第1部分、及び、第2電極によって形成されるコンデンサ部の容量は、1×10-12F以上であることを特徴とする請求項10に記載の発光素子。
- 絶縁層の第1部分は半導体セラミックス層から成り、
絶縁層上に位置する第1電極延在部の部分、絶縁層の第1部分、及び、第2電極によって、バリスタ部が構成されていることを特徴とする請求項9に記載の発光素子。 - 半導体セラミックス層を構成する材料は、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、及び、シリコンカーバイドから成る群から選択された少なくとも1種類の材料であることを特徴とする請求項13に記載の発光素子。
- 絶縁層の第2部分を構成する材料は、SOGであることを特徴とする請求項9に記載の発光素子。
- 第1電極延在部から絶縁層上を延びる第1放電電極部、及び、第2パッド部から絶縁層上を延びる第2放電電極部を更に備え、
第1放電電極部の端部と第2放電電極部の端部とは対向して位置し、放電ギャップを形成していることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 第1放電電極部及び第2放電電極部は、高融点金属材料又はグラファイトから成ることを特徴とする請求項16に記載の発光素子。
- 絶縁層は、第1開口部の側壁上を延在し、
第1電極延在部は、第1電極から第1開口部の側壁上の絶縁層の延在部を介して絶縁層上に延びることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 - 第1化合物半導体層、活性層、及び、第2化合物半導体層は、III族元素として少なくともガリウムを含み、V族元素として少なくとも窒素を含むIII−V族化合物半導体から成ることを特徴とする請求項1乃至請求項18に記載の発光素子。
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