JP2661009B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色や短波長領域発光の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する。
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色や短波長領域発光の発光ダイオ
ードとしてＧaＮ 系の化合物半導体（Ｉn x Ａl y Ｇa 1-X-Y
Ｎ；０≦ｘ，ｙ≦１）を用いたものが知られている（特
開平２−２２９４７５号）。そのＧaＮ 系の化合物半導
体は直接遷移であることから発光効率が高いこと、光の
３原色の１つである青色を発光色とすること等から注目
されている。
ードとしてＧaＮ 系の化合物半導体（Ｉn x Ａl y Ｇa 1-X-Y
Ｎ；０≦ｘ，ｙ≦１）を用いたものが知られている（特
開平２−２２９４７５号）。そのＧaＮ 系の化合物半導
体は直接遷移であることから発光効率が高いこと、光の
３原色の１つである青色を発光色とすること等から注目
されている。
【０００３】このようなＧaＮ 系化合物半導体を用いた
発光ダイオードは金属電極−ｐ型不純物添加層−ｎ型伝
導性を示すｎ層の構造をとる。発光はｐ型不純物添加層
に対する電極（発光電極）下で見られるため、ＧaＮ系
化合物半導体を用いたＬＥＤにおいては、発光電極から
光を効率よく取り出すための素子構造の確立が不可欠と
なっている。
発光ダイオードは金属電極−ｐ型不純物添加層−ｎ型伝
導性を示すｎ層の構造をとる。発光はｐ型不純物添加層
に対する電極（発光電極）下で見られるため、ＧaＮ系
化合物半導体を用いたＬＥＤにおいては、発光電極から
光を効率よく取り出すための素子構造の確立が不可欠と
なっている。
【０００４】ＡlXＧa1-XＡs などの他の３−５族化合物
半導体を用いたｐｎ接合型構造の発光素子においては、
素子内での接合面に平行な横方向への電流の拡散のため
に、接合面に垂直に且つ均一に電流が流れる。この結
果、ＧaＮ 系化合物半導体ＬＥＤのように電極下部分の
みが発光するのと異なり、電極の大きさに関係なく接合
面全体が発光する。接合面全体がほぼ均一に発光するた
め、光の取り出しが容易である。
半導体を用いたｐｎ接合型構造の発光素子においては、
素子内での接合面に平行な横方向への電流の拡散のため
に、接合面に垂直に且つ均一に電流が流れる。この結
果、ＧaＮ 系化合物半導体ＬＥＤのように電極下部分の
みが発光するのと異なり、電極の大きさに関係なく接合
面全体が発光する。接合面全体がほぼ均一に発光するた
め、光の取り出しが容易である。
【０００５】しかし、ＧaＮ 系化合物半導体ＬＥＤは、
発光電極下のｐ型不純物添加層中では、接合面に平行な
横方向への電流拡散はほとんど起こらない。このため、
発光する部分は発光電極下領域に限られる。しかし、通
常電極は厚い金属を用いるため、発光電極側から光を透
過させて取り出すことが困難である。
発光電極下のｐ型不純物添加層中では、接合面に平行な
横方向への電流拡散はほとんど起こらない。このため、
発光する部分は発光電極下領域に限られる。しかし、通
常電極は厚い金属を用いるため、発光電極側から光を透
過させて取り出すことが困難である。
【０００６】そこで、従来のＧaＮ 系化合物半導体ＬＥ
Ｄは、サファイア基板とＧaＮ 系化合物半導体とが発光
に対して透明であることを利用して、発光電極を下面に
するフリップチップ方式により、光を基板を通して裏面
より取り出す方法をとっている。すなわち、発光電極
と、ｎ層と電気的に接続された電極（ｎ層側電極）とを
ＧaＮ 系化合物半導体エピタキシャル層表面に形成し、
これらの電極とリードフレームとをハンダによって接合
することにより、基板を通して光を取り出すことを可能
にしたものである。
Ｄは、サファイア基板とＧaＮ 系化合物半導体とが発光
に対して透明であることを利用して、発光電極を下面に
するフリップチップ方式により、光を基板を通して裏面
より取り出す方法をとっている。すなわち、発光電極
と、ｎ層と電気的に接続された電極（ｎ層側電極）とを
ＧaＮ 系化合物半導体エピタキシャル層表面に形成し、
これらの電極とリードフレームとをハンダによって接合
することにより、基板を通して光を取り出すことを可能
にしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フリッ
プチップ方式を用いた場合、発光電極（ｐ型不純物添加
層電極）およびｎ層電極とリードフレームはハンダによ
って接合されているため、以下にあげる理由により、素
子の電気的な直列抵抗成分が大きくならざるを得ない。 １．発光電極（ｐ型不純物添加層電極）とｎ層電極との
ハンダの短絡を防ぐため電極間隔を余り狭くできず、電
気的な抵抗成分が大きくなってしまう。 ２．発光電極（ｐ型不純物添加層電極）とｎ層電極の形
状が大きく異なると、ハンダバンプ形成時においてハン
ダバンプの高さも異なってしまうため、リードフレーム
との接合不良が起こり易くなる。
プチップ方式を用いた場合、発光電極（ｐ型不純物添加
層電極）およびｎ層電極とリードフレームはハンダによ
って接合されているため、以下にあげる理由により、素
子の電気的な直列抵抗成分が大きくならざるを得ない。 １．発光電極（ｐ型不純物添加層電極）とｎ層電極との
ハンダの短絡を防ぐため電極間隔を余り狭くできず、電
気的な抵抗成分が大きくなってしまう。 ２．発光電極（ｐ型不純物添加層電極）とｎ層電極の形
状が大きく異なると、ハンダバンプ形成時においてハン
ダバンプの高さも異なってしまうため、リードフレーム
との接合不良が起こり易くなる。
【０００８】したがって、両電極の面積は略同じ形状と
しなければならない。このため、電極パターンの自由度
がなくなり、電気的な抵抗成分を減少させるための最適
なパターンをとれなくなる。又、素子の電気的な直列抵
抗成分が大きいということは素子の発光効率を低下させ
るためばかりではなく、素子の発熱を誘因し、素子の劣
化や発光強度の低下を引き起こすことになり好ましくな
い。
しなければならない。このため、電極パターンの自由度
がなくなり、電気的な抵抗成分を減少させるための最適
なパターンをとれなくなる。又、素子の電気的な直列抵
抗成分が大きいということは素子の発光効率を低下させ
るためばかりではなく、素子の発熱を誘因し、素子の劣
化や発光強度の低下を引き起こすことになり好ましくな
い。
【０００９】本発明は、発光素子において、光の取り出
し効率を向上させると共に電気的な抵抗成分を低く抑え
ることでさらに発光効率を向上させることである。
し効率を向上させると共に電気的な抵抗成分を低く抑え
ることでさらに発光効率を向上させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明は、基板と、この基板上に形成された
ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層と、ｐ
型の不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体から
成るｐ型不純物添加層とを有する発光素子において、ｐ
型不純物添加層上に形成された透明電極と、透明電極上
に形成されたニッケル(Ni)層と金(Au)層との２重層から
成る電極とを設けたことを特徴とする。請求項２の発明
は、ｐ型不純物添加層は、ｐ型不純物を添加したGaN か
ら成る層であり、透明電極はＩＴＯであることを特徴と
する。請求項３の発明は、基板と、この基板上に形成さ
れたｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層
と、ｐ型の不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導
体から成るｐ型不純物添加層とを有する発光素子におい
て、ｎ型層に対する電極 をアルミニウム(Al)とニッケル
(Ni)層と金(Au)層との３重層としたことを特徴とする。
の請求項１の発明は、基板と、この基板上に形成された
ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層と、ｐ
型の不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体から
成るｐ型不純物添加層とを有する発光素子において、ｐ
型不純物添加層上に形成された透明電極と、透明電極上
に形成されたニッケル(Ni)層と金(Au)層との２重層から
成る電極とを設けたことを特徴とする。請求項２の発明
は、ｐ型不純物添加層は、ｐ型不純物を添加したGaN か
ら成る層であり、透明電極はＩＴＯであることを特徴と
する。請求項３の発明は、基板と、この基板上に形成さ
れたｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層
と、ｐ型の不純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導
体から成るｐ型不純物添加層とを有する発光素子におい
て、ｎ型層に対する電極 をアルミニウム(Al)とニッケル
(Ni)層と金(Au)層との３重層としたことを特徴とする。
【００１１】
【作用及び発明の効果】窒化ガリウム系半導体発光素子
において、ｐ型不純物添加層上の電極を透明電極とし、
透明電極上に形成されたニッケル(Ni)層と金(Au)層との
２重層から成る電極とを設けたことで、ｐ型不純物添加
層の側から透明電極を透過して光を取り出すことができ
る。これにより、従来のフリップチップ方式の不具合を
解消することができた。即ち、２つの電極間隔を狭くで
きるので発光面積を大きくすることができると共に電極
間の抵抗を小さくすることができる。
において、ｐ型不純物添加層上の電極を透明電極とし、
透明電極上に形成されたニッケル(Ni)層と金(Au)層との
２重層から成る電極とを設けたことで、ｐ型不純物添加
層の側から透明電極を透過して光を取り出すことができ
る。これにより、従来のフリップチップ方式の不具合を
解消することができた。即ち、２つの電極間隔を狭くで
きるので発光面積を大きくすることができると共に電極
間の抵抗を小さくすることができる。
【００１２】又、透明電極が可視光に対して透明である
ので、透明電極を広面積に渡って形成することが可能と
なる。このため以下に例示する種々の作用効果を奏す
る。
ので、透明電極を広面積に渡って形成することが可能と
なる。このため以下に例示する種々の作用効果を奏す
る。
【００１３】１．電極を上面にして実装できるため、ハ
ンダを用いずに通常のワイヤボンディングによって接続
でき、透明電極に対してスポット的にリード線を接続し
ても、透明電極の導電性により、平面方向にも電流が拡
散するので、透明電極全体を均一電位とすることができ
る。よって、透明電極に対するワイヤボンディングパッ
トは狭くできる。従って、透明電極とｎ層電極は、フォ
トリソグラフやエッチング、リフトオフなど、素子作製
のプロセスにおいて短絡を防ぐために必要とされる間隔
があれば良い。即ち、従来のフリップチップ方式では、
２つの電極間距離は、２つの電極に対するハンダ間の短
絡を防止することから、フォトリソグラフやエッチング
技術の限界からくる距離よりも遙に長い距離を必要とす
るので、透明電極の面積を広くできない。本発明では、
この点、チップ面積に対する透明電極面積の占有率を向
上させることができるので、発光効率を向上させること
ができる。また、二つの電極間距離は、従来のフリップ
方式よりもかなり小さくでき、素子の電気的な抵抗成分
を減少させることができる。
ンダを用いずに通常のワイヤボンディングによって接続
でき、透明電極に対してスポット的にリード線を接続し
ても、透明電極の導電性により、平面方向にも電流が拡
散するので、透明電極全体を均一電位とすることができ
る。よって、透明電極に対するワイヤボンディングパッ
トは狭くできる。従って、透明電極とｎ層電極は、フォ
トリソグラフやエッチング、リフトオフなど、素子作製
のプロセスにおいて短絡を防ぐために必要とされる間隔
があれば良い。即ち、従来のフリップチップ方式では、
２つの電極間距離は、２つの電極に対するハンダ間の短
絡を防止することから、フォトリソグラフやエッチング
技術の限界からくる距離よりも遙に長い距離を必要とす
るので、透明電極の面積を広くできない。本発明では、
この点、チップ面積に対する透明電極面積の占有率を向
上させることができるので、発光効率を向上させること
ができる。また、二つの電極間距離は、従来のフリップ
方式よりもかなり小さくでき、素子の電気的な抵抗成分
を減少させることができる。
【００１４】２．フリップチップ方式では透明電極とｎ
層電極のパターンは同じにする必要があったが、本発明
では、２つの電極のパターンの自由度が増し、素子の電
気的な抵抗成分を減少させる最適なパターンを設計する
ことができる。
層電極のパターンは同じにする必要があったが、本発明
では、２つの電極のパターンの自由度が増し、素子の電
気的な抵抗成分を減少させる最適なパターンを設計する
ことができる。
【００１５】３．透明電極とｎ層電極との間隔を小さく
できること、および電極のパターンの自由度が増えるこ
とにより、発光面積に対するチップサイズの小型化、あ
るいは発光面積の拡大が可能となり、経済的な素子作製
を容易に行うことができる。
できること、および電極のパターンの自由度が増えるこ
とにより、発光面積に対するチップサイズの小型化、あ
るいは発光面積の拡大が可能となり、経済的な素子作製
を容易に行うことができる。
【００１６】４．ＡlＧaＡs 赤色ＬＥＤなど他の発光素
子と、同一のリードフレーム内でのハイブリッド化が可
能となることから、一つの素子で青や緑、赤などの多色
を表示するＬＥＤの実現が容易となる。
子と、同一のリードフレーム内でのハイブリッド化が可
能となることから、一つの素子で青や緑、赤などの多色
を表示するＬＥＤの実現が容易となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子を適用した発光ダイオードの構成を示す断面図
である。発光ダイオード１０はサファイア基板１を有し
ており、そのサファイア基板１上には 500ÅのＡｌＮの
バッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の上
には、膜厚約 2.5μm のｎ型ＧaＮ から成るｎ層４が形
成されている。さらに、ｎ層４の上に膜厚約 0.2μm の
半絶縁性ＧaＮ から成るｐ型不純物添加層５が形成され
ている。そしてｐ型不純物添加層５の表面からｐ型不純
物添加層５を貫通しｎ層４に達する凹部２１が形成され
ている。この凹部２１を覆うようにｎ層４に接続する金
属製のｎ層４のための第２の電極８が形成されている。
この第２の電極８と離間してｐ型不純物添加層５上に錫
添加酸化インジウム（以下ＩＴＯと略す）から成る透明
導電膜のｐ型不純物添加層５のための第１の電極７が形
成されている。第１の電極７の隅の一部分には取出電極
９が形成されている。その取出電極９はＮi 層９ｂとＡ
u 層９ｃとの２層で構成されている。又、第２の電極８
はｎ層４に接合するＡl 層８ａとＮi 層８ｂとＡu 層８
ｃとの３層で構成されている。この構造の発光ダイオー
ド１０のサファイア基板１の裏面にはＡl の反射膜１３
が蒸着されている。
明する。図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子を適用した発光ダイオードの構成を示す断面図
である。発光ダイオード１０はサファイア基板１を有し
ており、そのサファイア基板１上には 500ÅのＡｌＮの
バッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の上
には、膜厚約 2.5μm のｎ型ＧaＮ から成るｎ層４が形
成されている。さらに、ｎ層４の上に膜厚約 0.2μm の
半絶縁性ＧaＮ から成るｐ型不純物添加層５が形成され
ている。そしてｐ型不純物添加層５の表面からｐ型不純
物添加層５を貫通しｎ層４に達する凹部２１が形成され
ている。この凹部２１を覆うようにｎ層４に接続する金
属製のｎ層４のための第２の電極８が形成されている。
この第２の電極８と離間してｐ型不純物添加層５上に錫
添加酸化インジウム（以下ＩＴＯと略す）から成る透明
導電膜のｐ型不純物添加層５のための第１の電極７が形
成されている。第１の電極７の隅の一部分には取出電極
９が形成されている。その取出電極９はＮi 層９ｂとＡ
u 層９ｃとの２層で構成されている。又、第２の電極８
はｎ層４に接合するＡl 層８ａとＮi 層８ｂとＡu 層８
ｃとの３層で構成されている。この構造の発光ダイオー
ド１０のサファイア基板１の裏面にはＡl の反射膜１３
が蒸着されている。
【００１８】次に、この構造の発光ダイオード１０は基
板４０に接合されており、基板４０に立設されたリード
ピン４１、４２と電気的に接続されている。即ち、第１
の電極７に接合した取出電極９のＡu 層９ｃとリードピ
ン４１とがＡu 線４３により接続されており、第２の電
極８のＡu 層８ｃとリードピン４２とがＡu 線４４によ
り接続されている。
板４０に接合されており、基板４０に立設されたリード
ピン４１、４２と電気的に接続されている。即ち、第１
の電極７に接合した取出電極９のＡu 層９ｃとリードピ
ン４１とがＡu 線４３により接続されており、第２の電
極８のＡu 層８ｃとリードピン４２とがＡu 線４４によ
り接続されている。
【００１９】次に、この構造の発光ダイオードの製造方
法について、図３から図９を参照しながら説明する。上
記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法(
以下、ＭＯＶＰＥと記す）による気相成長により製造さ
れた。用いられたガスは、ＮＨ3 とキャリヤガスＨ2 と
トリメチルガリウム（Ｇa(ＣＨ3)3)（以下、ＴＭＧと記
す）とトリメチルアルミニウム（Ａl(ＣＨ3)3)（以下、
ＴＭＡと記す）とシラン（ＳiＨ4）とジエチル亜鉛（以
下、ＤＥＺと記す）である。
法について、図３から図９を参照しながら説明する。上
記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法(
以下、ＭＯＶＰＥと記す）による気相成長により製造さ
れた。用いられたガスは、ＮＨ3 とキャリヤガスＨ2 と
トリメチルガリウム（Ｇa(ＣＨ3)3)（以下、ＴＭＧと記
す）とトリメチルアルミニウム（Ａl(ＣＨ3)3)（以下、
ＴＭＡと記す）とシラン（ＳiＨ4）とジエチル亜鉛（以
下、ＤＥＺと記す）である。
【００２０】先ず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とする単結晶のサファイヤ基板１をＭＯＶＰ
Ｅ装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でＨ2 を流速２ l／分で反応室に流しながら温
度1200℃でサファイヤ基板１を10分間気相エッチングし
た。次に、温度を 400℃まで低下させて、Ｈ2 を20 l／
分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＡを 1.8×10-5モル／分で
供給して 500Åの厚さのＡlＮ から成るバッファ層２を
形成した。
ａ面を主面とする単結晶のサファイヤ基板１をＭＯＶＰ
Ｅ装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でＨ2 を流速２ l／分で反応室に流しながら温
度1200℃でサファイヤ基板１を10分間気相エッチングし
た。次に、温度を 400℃まで低下させて、Ｈ2 を20 l／
分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＡを 1.8×10-5モル／分で
供給して 500Åの厚さのＡlＮ から成るバッファ層２を
形成した。
【００２１】続いて、サファイヤ基板１の温度を1150℃
に保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3を10 l／分、ＴＭＧ
を1.7 ×10-4モル／分の割合で30分間供給し、膜厚 2.5
μm、キャリヤ濃度 1×1015／cm3 のＧaＮ から成るｎ
層４を形成した。次に、サファイヤ基板１を 900℃にし
て、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを 1.7
×10-4モル／分、ＤＥＺを 1.5×10-4モル／分の割合で
２分間供給して、膜厚 0.2μm のＧaＮ から成るｐ型不
純物添加層５を形成した。このようにして、図３に示す
ような多層構造のＬＥＤウエハが得られた。
に保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3を10 l／分、ＴＭＧ
を1.7 ×10-4モル／分の割合で30分間供給し、膜厚 2.5
μm、キャリヤ濃度 1×1015／cm3 のＧaＮ から成るｎ
層４を形成した。次に、サファイヤ基板１を 900℃にし
て、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを 1.7
×10-4モル／分、ＤＥＺを 1.5×10-4モル／分の割合で
２分間供給して、膜厚 0.2μm のＧaＮ から成るｐ型不
純物添加層５を形成した。このようにして、図３に示す
ような多層構造のＬＥＤウエハが得られた。
【００２２】次に、図４に示すように、ｐ型不純物添加
層５の上面全体にスパッタリングによりＳiＯ2層１１
を、厚さが１μm となるように形成した。そして、その
ＳiＯ2層１１の上にフォトレジスト１２を塗布して、フ
ォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１２の第２
の電極８の形成部が除かれるように、所定形状にパター
ン形成した。次に、図５に示すようにそのフォトレジス
ト１２をマスクとして下層のＳiＯ2層１１の露出部をフ
ッ酸系エッチング液によりエッチングした。
層５の上面全体にスパッタリングによりＳiＯ2層１１
を、厚さが１μm となるように形成した。そして、その
ＳiＯ2層１１の上にフォトレジスト１２を塗布して、フ
ォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１２の第２
の電極８の形成部が除かれるように、所定形状にパター
ン形成した。次に、図５に示すようにそのフォトレジス
ト１２をマスクとして下層のＳiＯ2層１１の露出部をフ
ッ酸系エッチング液によりエッチングした。
【００２３】次に、図６に示すように、フォトレジスト
１２およびＳiＯ2層１１をマスクとして、真空度0.04To
rr、高周波電力0.44W/cm2 ,CCl2F2 ガスを10ml/ 分の割
合で供給し、反応性イオンエッチングによりｐ型不純物
添加層５を貫通しｎ層４に達する凹部２１を形成した。
また、エッチング後、続いてArでドランエッチングし
た。そして、フォトレジスト１２およびＳiＯ2層１１を
フッ酸で除去した。
１２およびＳiＯ2層１１をマスクとして、真空度0.04To
rr、高周波電力0.44W/cm2 ,CCl2F2 ガスを10ml/ 分の割
合で供給し、反応性イオンエッチングによりｐ型不純物
添加層５を貫通しｎ層４に達する凹部２１を形成した。
また、エッチング後、続いてArでドランエッチングし
た。そして、フォトレジスト１２およびＳiＯ2層１１を
フッ酸で除去した。
【００２４】次に、試料の上全面全体に、イオンプレー
ティングにより透明電極の１種としての透明導電膜のＩ
ＴＯ層を約1000Åの厚さに形成した。そして、そのＩＴ
Ｏ層の上にフォトレジストを塗布した。フォトリソグラ
フにより、第１の電極７の形成部分のフォトレジストが
残るように、フォトレジストを所定形状にパターン形成
した。
ティングにより透明電極の１種としての透明導電膜のＩ
ＴＯ層を約1000Åの厚さに形成した。そして、そのＩＴ
Ｏ層の上にフォトレジストを塗布した。フォトリソグラ
フにより、第１の電極７の形成部分のフォトレジストが
残るように、フォトレジストを所定形状にパターン形成
した。
【００２５】次に、残ったフォトレジストをマスクとし
て下層のＩＴＯ層の露出部をエッチングした。そして、
フォトレジストを除去した。これにより、図７に示すよ
うにエッチングで残ったＩＴＯ層から成る第１の電極７
が形成された。次に、試料の上全面全体に蒸着によりＡ
l 層を約2000Åの厚さに形成した。そのＡl 層の上にフ
ォトレジストを塗布して、フォトリソグラフにより、そ
のフォトレジストが、第２の電極８の形成部分が残るよ
うに、所定形状にパターン形成した。次に、そのフォト
レジストをマスクとして下層のＡl 層の露出部をエッチ
ングし、フォトレジストを除去した。これにより、図８
に示すように、ｎ層４に接続する第２の電極８のＡl 層
８ａが形成された。
て下層のＩＴＯ層の露出部をエッチングした。そして、
フォトレジストを除去した。これにより、図７に示すよ
うにエッチングで残ったＩＴＯ層から成る第１の電極７
が形成された。次に、試料の上全面全体に蒸着によりＡ
l 層を約2000Åの厚さに形成した。そのＡl 層の上にフ
ォトレジストを塗布して、フォトリソグラフにより、そ
のフォトレジストが、第２の電極８の形成部分が残るよ
うに、所定形状にパターン形成した。次に、そのフォト
レジストをマスクとして下層のＡl 層の露出部をエッチ
ングし、フォトレジストを除去した。これにより、図８
に示すように、ｎ層４に接続する第２の電極８のＡl 層
８ａが形成された。
【００２６】次に、試料の上全面全体にフォトレジスト
を塗布し、フォトリソグラフにより、ＩＴＯから成る第
１の電極７の取出電極９の形成部分と第２の電極８の形
成部分とにおいて、塗布されたフォトレジストを除去し
た。その結果、図９に示すように、取出電極９の形成部
分と第２の電極８の形成部分以外の部分にフォトレジス
ト層３１が形成された。
を塗布し、フォトリソグラフにより、ＩＴＯから成る第
１の電極７の取出電極９の形成部分と第２の電極８の形
成部分とにおいて、塗布されたフォトレジストを除去し
た。その結果、図９に示すように、取出電極９の形成部
分と第２の電極８の形成部分以外の部分にフォトレジス
ト層３１が形成された。
【００２７】次に、図９に示すように、試料の上全面に
Ｎi層３２およびＡu層３３を蒸着により順次それぞれ約
500Å、約3000Åの厚さに形成した。次に、アセトンで
フォトレジスト３１を除去することで、そのフォトレジ
スト３１の直上に形成されたＮi層３２およびＡu層３３
を除去することで、第１の電極７に対する取出電極９の
Ｎi 層９ｂとＡu 層９ｃと、第２の電極８のＮi 層８ｂ
とＡu 層８ｃとが形成された。
Ｎi層３２およびＡu層３３を蒸着により順次それぞれ約
500Å、約3000Åの厚さに形成した。次に、アセトンで
フォトレジスト３１を除去することで、そのフォトレジ
スト３１の直上に形成されたＮi層３２およびＡu層３３
を除去することで、第１の電極７に対する取出電極９の
Ｎi 層９ｂとＡu 層９ｃと、第２の電極８のＮi 層８ｂ
とＡu 層８ｃとが形成された。
【００２８】次に、図１に示すように、サファイア基板
１の裏面全体に、Ａl を約2000Åの厚さに蒸着して、反
射膜１３が形成された。次に、以上のように製造された
ウエハをダイシングにより個々のチップに切断し、個々
に切断されたＬＥＤチップを図２に示すようにリードフ
レーム４０上に固定し、Ａu 線４３によりリードピン４
１と第１の電極７の取出電極９のＡu 層９ｃと接続し、
Ａu 線４２により第２の電極８のＡu 層８ｃと接続し
た。
１の裏面全体に、Ａl を約2000Åの厚さに蒸着して、反
射膜１３が形成された。次に、以上のように製造された
ウエハをダイシングにより個々のチップに切断し、個々
に切断されたＬＥＤチップを図２に示すようにリードフ
レーム４０上に固定し、Ａu 線４３によりリードピン４
１と第１の電極７の取出電極９のＡu 層９ｃと接続し、
Ａu 線４２により第２の電極８のＡu 層８ｃと接続し
た。
【００２９】このようにして、図２に示す構造の発光ダ
イオードを製造することができた。第２の電極８に対し
て透明導電膜の第１の電極７を正電位となるように電圧
を印加することにより、第１の電極７直下のｐ型不純物
添加層５にて発光を得ることができた。そして、この発
光は透明の第１の電極７を介して直接取り出すことがで
き、又、サファイア基板１の裏面に形成された反射膜１
３による反射光も透明の第１の電極７を介して取り出す
ことができた。
イオードを製造することができた。第２の電極８に対し
て透明導電膜の第１の電極７を正電位となるように電圧
を印加することにより、第１の電極７直下のｐ型不純物
添加層５にて発光を得ることができた。そして、この発
光は透明の第１の電極７を介して直接取り出すことがで
き、又、サファイア基板１の裏面に形成された反射膜１
３による反射光も透明の第１の電極７を介して取り出す
ことができた。
【００３０】この発光ダイオードは、第１の電極７に透
明導電膜を用いたので、第１の電極７の面積を大きくす
ることができた。よって、第１の電極７と第２の電極８
との間の直列抵抗を小さくすることができたので発熱が
抑制された。従って、電流−電圧特性において、電流１
０mA時の立ち上がり電圧が６Ｖであった。従来の構造の
発光ダイオード（第１の電極にアルミニウム電極を使用
したＬＥＤ）が電流１０mA時の立ち上がり電圧が８Ｖで
あるので、従来構造に比して約３／４となり、駆動電圧
を低下させることができた。
明導電膜を用いたので、第１の電極７の面積を大きくす
ることができた。よって、第１の電極７と第２の電極８
との間の直列抵抗を小さくすることができたので発熱が
抑制された。従って、電流−電圧特性において、電流１
０mA時の立ち上がり電圧が６Ｖであった。従来の構造の
発光ダイオード（第１の電極にアルミニウム電極を使用
したＬＥＤ）が電流１０mA時の立ち上がり電圧が８Ｖで
あるので、従来構造に比して約３／４となり、駆動電圧
を低下させることができた。
【００３１】次に、他の実施例について説明する。上記
実施例における発光ダイオード１０では、ｎ層４を１層
としているが、発光ダイオード１０ａを、図１０に示す
ように、ｐ型不純物添加層５に接合する厚さ1.5 μm の
低キャリア濃度ｎ層４ａと厚さ2.2 μm の高キャリア濃
度ｎ+ 層３との２層とすることもできる。この発光ダイ
オード１０ａでは高キャリア濃度ｎ+ 層３を電流が水平
方向に流れるので、電極間の抵抗をより減少させること
ができる。高キャリア濃度ｎ+ 層３は、サファイヤ基板
１の温度を1150℃に保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を
10 l／分、ＴＭＧを 1.7×10-4モル／分、Ｈ2 で0.86pp
m まで希釈したシラン（ＳiＨ4）を 200ml／分の割合で
30分間供給することで、膜厚 2.2μm 、キャリヤ濃度
1.5×1018／cm3 に製膜できる。
実施例における発光ダイオード１０では、ｎ層４を１層
としているが、発光ダイオード１０ａを、図１０に示す
ように、ｐ型不純物添加層５に接合する厚さ1.5 μm の
低キャリア濃度ｎ層４ａと厚さ2.2 μm の高キャリア濃
度ｎ+ 層３との２層とすることもできる。この発光ダイ
オード１０ａでは高キャリア濃度ｎ+ 層３を電流が水平
方向に流れるので、電極間の抵抗をより減少させること
ができる。高キャリア濃度ｎ+ 層３は、サファイヤ基板
１の温度を1150℃に保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を
10 l／分、ＴＭＧを 1.7×10-4モル／分、Ｈ2 で0.86pp
m まで希釈したシラン（ＳiＨ4）を 200ml／分の割合で
30分間供給することで、膜厚 2.2μm 、キャリヤ濃度
1.5×1018／cm3 に製膜できる。
【００３２】又、図１１に示すように、発光ダイオード
１０ｂを、チップの中央に透明導電膜から成る第１の電
極７を形成し、その周辺にｎ+ 層３に接続された第２の
電極８を形成することで製造しても良い。この時、第２
の電極８の最下層であるＡl層を反射膜とすることがで
きるので、発光効率を向上させることができる。
１０ｂを、チップの中央に透明導電膜から成る第１の電
極７を形成し、その周辺にｎ+ 層３に接続された第２の
電極８を形成することで製造しても良い。この時、第２
の電極８の最下層であるＡl層を反射膜とすることがで
きるので、発光効率を向上させることができる。
【００３３】このような発光ダイオード１０ｂは、図１
２、図１３に示す工程で製造することができる。図１２
の(a) に示すように、サファイヤ基板１上に、上述した
製造方法により、順次、ＡlＮ から成るバッファ層２、
高キャリヤ濃度ｎ+ 層３、低キャリヤ濃度ｎ層４ａ、ｐ
型不純物添加層５を製造した。次に、図１２の(b) に示
すように、図１２の(a) の多層構造のウェーハに対して
太い刃物（例えば、 250μm 厚）を用いたダイシングに
よりｐ型不純物添加層５から低キャリヤ濃度ｎ層４ａ、
高キャリヤ濃度ｎ+ 層３、バッファ層２、サファイヤ基
板１の上面一部まで格子状に所謂ハーフカットにて切り
込みを入れた。
２、図１３に示す工程で製造することができる。図１２
の(a) に示すように、サファイヤ基板１上に、上述した
製造方法により、順次、ＡlＮ から成るバッファ層２、
高キャリヤ濃度ｎ+ 層３、低キャリヤ濃度ｎ層４ａ、ｐ
型不純物添加層５を製造した。次に、図１２の(b) に示
すように、図１２の(a) の多層構造のウェーハに対して
太い刃物（例えば、 250μm 厚）を用いたダイシングに
よりｐ型不純物添加層５から低キャリヤ濃度ｎ層４ａ、
高キャリヤ濃度ｎ+ 層３、バッファ層２、サファイヤ基
板１の上面一部まで格子状に所謂ハーフカットにて切り
込みを入れた。
【００３４】次に、図７及び図８に示したのと同じ工程
により、ＩＴＯから成る第１の電極７と、第２の電極８
のＡl 層８ａを、図１３の(c) に示すように形成した。
さらに、図９に示す工程により、取出電極９のＮi 層９
ｂ、Ａu 層９ｃ及び第２の電極８のＮi 層８ｂ、Ａu 層
８ｃを形成した。
により、ＩＴＯから成る第１の電極７と、第２の電極８
のＡl 層８ａを、図１３の(c) に示すように形成した。
さらに、図９に示す工程により、取出電極９のＮi 層９
ｂ、Ａu 層９ｃ及び第２の電極８のＮi 層８ｂ、Ａu 層
８ｃを形成した。
【００３５】次に、図１３(d) に示すように、細い刃物
（例えば、 150μm 厚）を用いたダイシングにより、格
子状に第２の電極８が形成されてた切り込みが入れられ
ている部分において、サファイヤ基板１を格子状に切断
した。このようにして、図１１に示す構造の発光ダイオ
ード１０ｂを製造することができる。
（例えば、 150μm 厚）を用いたダイシングにより、格
子状に第２の電極８が形成されてた切り込みが入れられ
ている部分において、サファイヤ基板１を格子状に切断
した。このようにして、図１１に示す構造の発光ダイオ
ード１０ｂを製造することができる。
【００３６】一方、図１４に示すように、発光ダイオー
ド１０ｃをｐ型不純物添加層５の中央部にｎ+ 層３に至
る小さい径の穴を開けて、その穴に第２の電極８を形成
し、その周辺部に透明導電膜の第１の電極７を形成する
ようにしても良い。上記の構造の発光ダイオード１０
ｂ、１０ｃにおいては、高キャリヤ濃度ｎ+層３に対す
る第２の電極８は、ｐ型不純物添加層５に対する第１の
電極７との位置関係の対象性から、電極間を流れる電流
を発光領域の部位に拘わらずほぼ同じとすることができ
る。従って、発光ダイオードの青色の発光領域における
発光ムラをなくすことができると共に発光強度を向上さ
せることができた。
ド１０ｃをｐ型不純物添加層５の中央部にｎ+ 層３に至
る小さい径の穴を開けて、その穴に第２の電極８を形成
し、その周辺部に透明導電膜の第１の電極７を形成する
ようにしても良い。上記の構造の発光ダイオード１０
ｂ、１０ｃにおいては、高キャリヤ濃度ｎ+層３に対す
る第２の電極８は、ｐ型不純物添加層５に対する第１の
電極７との位置関係の対象性から、電極間を流れる電流
を発光領域の部位に拘わらずほぼ同じとすることができ
る。従って、発光ダイオードの青色の発光領域における
発光ムラをなくすことができると共に発光強度を向上さ
せることができた。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドのチップの構造を示した断面図。
ドのチップの構造を示した断面図。
【図２】同実施例に係る発光ダイオードの取付け構造を
示した断面図。
示した断面図。
【図３】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図４】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図５】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図６】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図７】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図８】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図９】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した断面図。
した断面図。
【図１０】他の実施例に係る発光ダイオードの構成を示
した斜視図。
した斜視図。
【図１１】他の実施例に係る発光ダイオードの構成を示
した斜視図。
した斜視図。
【図１２】図１１に示す発光ダイオードの製造工程にお
けるウエハーの断面図。
けるウエハーの断面図。
【図１３】図１１に示す発光ダイオードの製造工程にお
けるウエハーの断面図。
けるウエハーの断面図。
【図１４】他の実施例に係る発光ダイオードの構造を示
した断面図。
した断面図。
【図１５】その実施例に係る発光ダイオードの平面図。
１−サファイヤ基板 ２−バッファ層 ３−高キャ
リヤ濃度ｎ+ 層 ４−ｎ層 ４ａ−低キャリヤ濃度ｎ層 ５−ｐ型不純
物添加層 ７−第１の電極（透明電極） ８−第２の電極 １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ−発光ダイオード
リヤ濃度ｎ+ 層 ４−ｎ層 ４ａ−低キャリヤ濃度ｎ層 ５−ｐ型不純
物添加層 ７−第１の電極（透明電極） ８−第２の電極 １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ−発光ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−9442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−153479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−311777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4180（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、この基板上に形成されたｎ型の
窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層と、ｐ型の不
純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体から成るｐ
型不純物添加層とを有する発光素子において、前記ｐ型不純物添加層上に形成された透明電極と、 前記透明電極上に形成されたニッケル(Ni)層と金(Au)層
との２重層から成る電極とを設けたことを特徴とする 発
光素子。 - 【請求項２】 前記ｐ型不純物添加層は、ｐ型不純物を
添加したGaN から成る層であり、前記透明電極はＩＴＯ
であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】 基板と、この基板上に形成されたｎ型の
窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層と、ｐ型の不
純物を添加した窒化ガリウム系化合物半導体から成るｐ
型不純物添加層とを有する発光素子において、 前記ｎ層に対する電極をアルミニウム(Al)とニッケル(N
i)層と金(Au)層との３重層としたことを特徴とする発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14835196A JP2661009B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14835196A JP2661009B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31397791A Division JP2666228B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316529A JPH08316529A (ja) | 1996-11-29 |
| JP2661009B2 true JP2661009B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=15450828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14835196A Expired - Lifetime JP2661009B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661009B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998034285A1 (fr) * | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Matsushita Electronics Corporation | Element electroluminescent, dispositif electroluminescent a semiconducteur, et leur procede de production |
| JP3462720B2 (ja) * | 1997-07-16 | 2003-11-05 | 三洋電機株式会社 | ｎ型窒化物半導体の電極及び前記電極を有する半導体素子並びにその製造方法 |
| TW201133944A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-01 | Orbit Semicon Ltd | Light-emitting diode chip and package structure thereof |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559442A (en) * | 1978-07-05 | 1980-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Light emission element and its manufacturing method |
| JPS574180A (en) * | 1980-06-09 | 1982-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Light-emitting element in gallium nitride |
| JPS57153479A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nitride gallium light emitting element |
| JPS6156474A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
| JPS63311777A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-20 | Nec Corp | 光半導体装置 |
-
1996
- 1996-05-16 JP JP14835196A patent/JP2661009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316529A (ja) | 1996-11-29 |
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