JP3423328B2 - 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

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとして窒化ガ
リウム(GaN)系の化合物半導体を用いたものが知られ
ている。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。図4に
示したように、GaN系の化合物半導体を用いた発光ダ
イオード40は、サファイヤ基板41上に窒化アルミニ
ウム(AlN)から成るバッファ層42が形成されてい
る。そのバッファ層42上には、順に、GaNから成る
高キャリヤ濃度n+ 層43とGaN から成る低キャリヤ
濃度n層44及びGaNから成るi層45が形成されて
いる。そして、i層45に接続するアルミニウム(Al)
で形成された電極47と高キャリヤ濃度n+ 層43に接
続するアルミニウムで形成された電極48とが形成され
た構造をとっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上述の発光ダ
イオード40はその側壁側への光漏れが多く、例え、サ
ファイヤ基板41側に隣接させ集光レンズを配設したと
してもその集光率が低いという問題があった。しかも、
発光ダイオード40のダイシングされた側壁側はチッピ
ングが多く、例え、反射膜を施しても乱反射するだけで
発光効率を上昇させるには至らなかった。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、GaN 系
の化合物半導体を用いた青色の発光ダイオードにおい
て、側壁側へ漏れる光を光取り出し方向に導いて発光効
率を上昇させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、基板と、この基板上に形成された窒化
ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む)から成る複数の層とを有し、基板の側から光を出力
するようにした窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に
おいて、複数の層のうち最上層である第1層に形成され
た第1電極と、第1電極と対となって給電するための電
極であって、基板に対して第1電極と同一面側に形成さ
れた第2電極と、光取り出し方向に沿った断面形状が、
第1電極が形成される面を上底とするメサ(台形)形状
になるように、第1層の側から、複数の層のうち第2電
極が形成される第2層の面が露出するまでエッチングす
ることにより形成された側壁面を含み、第1電極、第2
電極を除く面上に形成され、基板の側に光を取り出すよ
うに光を反射させる絶縁性反射膜とを設けたことを特徴
とする。尚、第1層は、窒化ガリウム系化合物半導体
(AlXGa1-XN;X=0を含む)であり、第2層は、窒
化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む)である。
【0006】又、他の発明は、絶縁性反射膜は、TiO
2 及びSiO2 から成ることを特徴とする。さらに、他
の発明は、絶縁性反射膜は、TiO2 膜とSiO2 膜とを
交互に積層した膜であることを特徴とする。さらに、他
の発明は、第1電極と、第2電極の上にははんだバンプ
が形成されていることを特徴とする。さらに、他の発明
は、第2電極はアルミニウムから成ることを特徴とす
る。さらに、他の発明は、第1層と第2層の間に、第1
層とも第2層とも組成又は不純物若しくは不純物濃度の
異なる層を1層以上有することを特徴とする。さらに、
他の発明は、第2層は高濃度n + 層であり、当該第2層
と第1層との間に形成された窒化ガリウム系化合物半導
体(Al X Ga 1-X N;X=0を含む)から成る低濃度n層
を有することを特徴とする。
【0007】
【作用及び効果】第1層上の第1電極が形成される電極
部分を残しその第1層側から第2層上の第2電極が形成
される電極面までエッチングを施して、光取り出し方向
に沿った断面形状が上記第1層の電極部分を上底とする
メサ形状とされる。そして、光取り出し方向と反対側で
上記第1層及び上記第2層のそれぞれの電極部分を除い
て上記第1層、上記第2層及び上記メサ形状部分の表面
に絶縁性反射膜が形成される。これにより、発光ダイオ
ードは光取り出し方向と大きく異なる側壁側への光漏れ
がなくなり、即ち、絶縁性反射膜により光の取り出し効
率(素子の光強度)を上昇させることができた。
【0008】
【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は本発明に係る発光ダイオード10を示し
た縦断面図である。発光ダイオード10は、サファイヤ
基板1を有しており、そのサファイヤ基板1に 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、順に、n層である膜厚 2.2μm のGaN
から成る高キャリヤ濃度n+ 層3と膜厚 1.5μm のGa
N から成る低キャリヤ濃度n層4が形成されており、
更に、低キャリヤ濃度n層4の上に膜厚 0.1μm のGa
N から成るi層5が形成されている。そして、i層5
に接続するアルミニウムで形成された電極7と高キャリ
ヤ濃度n+ 層3に接続するアルミニウムで形成された電
極8とが形成されている。更に、光取り出し方向と反対
側でi層5の電極7と高キャリヤ濃度n+ 層3の電極8
部分を除いてi層5、高キャリヤ濃度n+ 層3及びメサ
(台形)形状部分の表面に絶縁性反射膜9が形成されて
いる。
【0009】次に、この構造の発光ダイオード10の製
造工程について、図2及び図3を参照して説明する。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。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MO
VPE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/minで反応室に流しながら
温度1100℃でサファイヤ基板1を気相エッチングした。
次に、サファイヤ基板1の温度を 400℃まで低下させ
て、H2 を20 l/min、NH3 を10 l/min、TMAを18μ
mol/min で2分間供給して 500Åの厚さのAlNから成
るバッファ層2を形成した。次に、サファイヤ基板1の
温度を1150℃に保持し、H2 を10 l/min、NH3 を5 l
/min、TMGを 367μmol/min 、H2 で1.3ppmまで希釈
したシラン(SiH4)ガスを320 ml/minの割合で10分間供
給し、膜厚 2.2μm 、キャリヤ濃度 1.5×1018/cm3のG
aN から成る高キャリヤ濃度n+ 層3を形成した。続い
て、サファイヤ基板1の温度を1150℃に保持し、H2
20 l/min、NH3を10 l/min、TMGを1835μmol/min
の割合で30分間供給し、膜厚 1.5μm 、キャリヤ濃度 1
×1015/cm3のGaN から成る低キャリヤ濃度n層4を形
成した。次に、サファイヤ基板1の温度を 900℃にし
て、H2 を20 l/min、NH3 を10l/min、TMGを 146.
8μmol/min 、DEZを 377.3μmol/min の割合で80秒
間供給して、膜厚 0.1μm のGaN から成るi層5を形
成した。このようにして、図2(a) に示したような多層
構造が得られた。
【0010】ここで、発光ダイオード10の発光領域
は、i層5の電極の上部及びその近傍に位置している。
図2(b) に示したように、この発光領域となるi層5上
にのみにSiO2から成るマスク11を5000Åの厚さに形
成した。次に、図2(c) に示したように、RIE(React
ive Ion Etching:反応性イオンエッチング法)によりi
層5側から高キャリヤ濃度n+ 層3に到達するまでエッ
チングを実施した。尚、この場合、発光領域となる部分
をメサ型に形成するためには等方性エッチングが良い。
次に、図3(d) に示したように、マスク11を除去し、
真空度8×10-7Torr、サファイヤ基板1の温度を 225℃
に保持し、試料の上全面に、蒸着によりAl 層12を30
00Åの厚さに形成した。次に、図3(e) に示したよう
に、Al 層12の上にフォトレジスト13を塗布して、
フォトリソグラフィにより、そのフォトレジスト13が
高キャリヤ濃度n+ 層3及びi層5に対する電極部が残
るように、所定形状にパターン形成した。
【0011】上述の製造工程の後、図3(f) に示したよ
うに、フォトレジスト13によって覆われていないAl
層12の露出部を硝酸系エッチング液でエッチングし、
フォトレジスト13をアセトンで除去し、高キャリヤ濃
度n+ 層3の電極8、i層5の電極7を形成した。更
に、発光ダイオード10の光取り出し方向と反対側の上
記電極7,8以外の表面部分に(TiO2/SiO2)3 から
成る6層の絶縁性反射膜9を各膜厚(TiO2,SiO2)が
それぞれ 600Å,822Åとなるように蒸着により形成し
た。このようにして、図1に示したMIS(Metal Insul
ator Semiconductor) 構造の窒化ガリウム系発光素子を
製造することができる。この後、電極7,8上にはんだ
バンプを形成し、樹脂封止が実施される。
【0012】上述したように、発光ダイオード10の発
光領域は、i層5の電極7の上部及びその近傍に位置し
ている。このi層5の電極7の上部及びその近傍から発
光された青色光は、i層5、高キャリヤ濃度n+ 層3及
びメサ形状部分の表面に形成された絶縁性反射膜9、主
として、メサ形状部分の表面に形成された絶縁性反射膜
9により光取り出し方向に反射される。これにより、発
光ダイオード10は光取り出し方向と大きく異なる側壁
側への光漏れがなくなり、光の取り出し効率が上昇す
る。
【0013】尚、GaN から成るi層5が第1層に、G
aN から成る高キャリヤ濃度n+ 層3が第2層に該当す
る。電極7が第1電極に、電極8が第2電極に該当す
る。又、GaN から成るi層5はp型不純物を添加した
i型の窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X
=0を含む)の一例であり、GaN から成る高キャリヤ
濃度n+ 層3はn型の窒化ガリウム系化合物半導体(A
lXGa1-XN;X=0を含む)の一例である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの断面構造を示した模式図である。
【図2】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程にお
ける断面構造を示した模式図である。
【図3】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程にお
ける断面構造を示した図2に続く模式図である。
【図4】従来の発光ダイオードの断面構造を示した模式
図である。
【符号の説明】
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−低キャリヤ濃度n層 5−i層 7,8−電極 9−絶縁性反射膜 10−発光ダイオード(窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−229475(JP,A) 特開 昭60−253286(JP,A) 特開 平3−203388(JP,A) 特開 昭64−17484(JP,A) 特開 昭61−121374(JP,A) 特開 平1−179409(JP,A) 実開 昭50−116377(JP,U) 実開 昭58−92751(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、この基板上に形成された窒化ガ
    リウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む)
    から成る複数の層とを有し、前記基板の側から光を出力
    するようにした窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に
    おいて、 前記複数の層のうち最上層である第1層に形成された第
    1電極と、 前記第1電極と対となって給電するための電極であっ
    て、前記基板に対して前記第1電極と同一面側に形成さ
    れた第2電極と、 光取り出し方向に沿った断面形状が、前記第1電極が形
    成される面を上底とするメサ(台形)形状になるよう
    に、第1層の側から、前記複数の層のうち前記第2電極
    が形成される第2層の面が露出するまでエッチングする
    ことにより形成された側壁面を含み、前記第1電極、前
    記第2電極を除く面上に形成され、前記基板の側に光を
    取り出すように光を反射させる絶縁性反射膜とを設けた
    ことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素
    子。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性反射膜は、TiO2 及びSiO
    2 から成ることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリ
    ウム系化合物半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 前記絶縁性反射膜は、TiO2 膜とSiO
    2 膜とを交互に積層した膜であることを特徴とする請求
    項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  4. 【請求項4】 前記第1電極と、前記第2電極の上には
    はんだバンプが形成されていることを特徴とする請求項
    1乃至請求項3のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系
    化合物半導体発光素子。
  5. 【請求項5】 前記第2電極はアルミニウムから成るこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
    記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  6. 【請求項6】 前記第1層と前記第2層の間に、前記第
    1層とも前記第2層とも組成又は不純物若しくは不純物
    濃度の異なる層を1層以上有することを特徴とする請求
    項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の窒化ガリウム
    系化合物半導体発光素子。
  7. 【請求項7】 前記第2層は高濃度n + 層であり、当該
    第2層と前記第1層 との間に形成された窒化ガリウム系
    化合物半導体(Al X Ga 1-X N;X=0を含む)から成る
    低濃度n層を有することを特徴とする請求項1乃至請求
    項5のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合物半導
    体発光素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009057655A1 (ja) 2007-10-29 2009-05-07 Mitsubishi Chemical Corporation 半導体発光素子およびその製造方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3717196B2 (ja) * 1994-07-19 2005-11-16 豊田合成株式会社 発光素子
US6996150B1 (en) 1994-09-14 2006-02-07 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor
JP3503439B2 (ja) * 1997-09-11 2004-03-08 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JPH1197742A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JPH11224960A (ja) * 1997-11-19 1999-08-17 Unisplay Sa Ledランプ並びにledチップ
JP3531475B2 (ja) * 1998-05-22 2004-05-31 日亜化学工業株式会社 フリップチップ型光半導体素子
KR20010068633A (ko) * 2000-01-07 2001-07-23 구자홍 질화물 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
US6630689B2 (en) 2001-05-09 2003-10-07 Lumileds Lighting, U.S. Llc Semiconductor LED flip-chip with high reflectivity dielectric coating on the mesa
US6455878B1 (en) * 2001-05-15 2002-09-24 Lumileds Lighting U.S., Llc Semiconductor LED flip-chip having low refractive index underfill
JP3912219B2 (ja) * 2002-08-01 2007-05-09 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
US6869812B1 (en) * 2003-05-13 2005-03-22 Heng Liu High power AllnGaN based multi-chip light emitting diode
JP3818297B2 (ja) * 2003-05-27 2006-09-06 松下電工株式会社 半導体発光素子
KR100960762B1 (ko) * 2003-06-17 2010-06-01 엘지전자 주식회사 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법
US20060043433A1 (en) * 2003-07-18 2006-03-02 Sanyo Electric Co,. Ltd. Light-emitting diode
JP2005228924A (ja) * 2004-02-13 2005-08-25 Toshiba Corp 半導体発光素子
JP4836410B2 (ja) * 2004-04-07 2011-12-14 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
JP2006128659A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Sumitomo Chemical Co Ltd 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法
KR100587018B1 (ko) * 2005-02-25 2006-06-08 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물 반도체 발광소자
JP4777757B2 (ja) * 2005-12-01 2011-09-21 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
CN102364707A (zh) * 2011-11-28 2012-02-29 江苏新广联科技股份有限公司 改善电流传输堵塞的led芯片结构
KR102087937B1 (ko) * 2013-07-03 2020-03-11 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
CN112993114A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 深圳第三代半导体研究院 一种发光二极管
CN112992957A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 深圳第三代半导体研究院 一种发光二极管
JP7307711B2 (ja) * 2020-09-23 2023-07-12 日機装株式会社 半導体発光装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50116377U (ja) * 1974-03-04 1975-09-22
JPS60253286A (ja) * 1984-05-29 1985-12-13 Rohm Co Ltd メサエツチング分離型モノリシツク表示発光ダイオ−ド
JPH06101587B2 (ja) * 1989-03-01 1994-12-12 日本電信電話株式会社 半導体発光素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009057655A1 (ja) 2007-10-29 2009-05-07 Mitsubishi Chemical Corporation 半導体発光素子およびその製造方法

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