JP3847477B2 - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3847477B2 JP3847477B2 JP35854998A JP35854998A JP3847477B2 JP 3847477 B2 JP3847477 B2 JP 3847477B2 JP 35854998 A JP35854998 A JP 35854998A JP 35854998 A JP35854998 A JP 35854998A JP 3847477 B2 JP3847477 B2 JP 3847477B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- metal layer
- thickness
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子に関し、特に高光度で、駆動電圧の低いフリップチップ型の発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、フリップチップ型の発光素子９１０の断面図を示す。１０１はサファイヤ基板、１０２はAlNバッファ層、１０３はｎ型のGaN層、１０４は発光層、１０５はｐ型のAlGaN層、１０６はｐ型のGaN層、１９１は正電極、１３０は保護膜、１４０は負電極である。また、ｐ型層１０６に接続されている厚膜の正電極１９１は、従来例えば、ニッケル(Ni)又はコバルト(Co)より成る膜厚3000Åの金属層により形成されている。
【０００３】
また、透過性の金属薄膜電極とパッド電極を正電極とする発光素子９２０の断面図を図６に示す。III族窒化物系半導体の積層構造は図５の発光素子９１０と同様であるが、透光性の金属薄膜電極１９２、パッド電極１９３を正電極としている。図６の発光素子９２０は金属薄膜電極１９２が透光性であるため、フリップチップ型の発光素子とするためには発光素子を覆う外部部材により、金属薄膜電極１９２を透過した光を所望の方向に反射する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５のフリップチップ型の発光素子９１０においては、発光層１０４より放出された光をサファイヤ基板１０１の側に十分に反射させるために、通常フリップチップ型の正電極１９１には厚膜の金属電極を用いる。しかし、従来技術においては、この厚膜の正電極１９１にニッケル(Ni)やコバルト(Co)などの金属が用いられていたため、波長が380nm〜550nm（青紫、青、緑）の可視光の反射量が十分ではなく、発光素子として十分な発光強度が確保できていなかった。また、図６の発光素子９２０は、金属薄膜電極１９２に少なからず光が吸収され、発光素子としての効率が好ましくなかった。
【０００５】
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、その目的は、高光度かつ高耐久性の発光素子を提供することである。また、他の目的は、高反射率かつ高耐久性の厚膜電極を形成することにより、発光素子の電極部分の構成を簡略化し、ワイヤボンディングの不要な発光素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、サファイア基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子であって、ｐ型半導体層上にその大部分を覆うよう形成された、発光層からの光をサファイア基板側へ反射する多重厚膜正電極を有するIII族窒化物系化合物半導体発光素子において、多重厚膜正電極のｐ型半導体層の表面に直接接合する第１金属層をロジウム(Rh)又はロジウム (Rh) を含んだ３８０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長帯域の光に対する反射率Ｒが０．６＜Ｒ＜１．０となる合金より形成し、第１金属層の上に金 (Au) から成る第２金属層を形成し、第１金属層の膜厚が 0.05 〜 1 μ m であり、第２金属層の膜厚が 0.5 〜 2 μ m であり、多重厚膜正電極を、発光層からの光をサファイア基板側に反射する反射層とすると共に発光層に電流を供給する電極層としたことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子である。
【０００７】
また、第１金属層の膜厚は望ましくは0.02〜2μmであり、より望ましくは0.05〜1μmである。
【０００８】
また、第２金属層の膜厚は望ましくは0.2〜3μmであり、より望ましくは0.5〜2μmである。
【０００９】
また、第２の手段は、上記のような 第２金属層の上にチタン(Ti)又はクロム(Cr)から成り、膜厚が 5 〜 1000 Åである第３金属層を形成したことを特徴とする。第３金属層の膜厚は望ましくは10〜500Åであり、より望ましくは15〜100Åである（請求項３）。
以上の手段により、上記の課題を解決することができる。
【００１０】
【作用および発明の効果】
ロジウム(Rh)は、波長が380nm〜550nm（青紫、青、緑）の可視光に対する光の反射率Ｒが非常に大きい金属（0.6＜Ｒ＜1.0）であるため、ロジウム(Rh)又はロジウム(Rh)を含んだ合金を、多重厚膜正電極のｐ層に接する第１金属層として用いることにより、これらの可視光の電極による反射量を十分大きくすることができ、よって、発光素子として十分な発光強度を確保することができるようになる。
【００１１】
また、上記の金属又は合金は、仕事関数が大きい等の理由により、ｐ型半導体層との接触抵抗が小さいので、これらの金属を用いれば、同時に低駆動電圧の発光素子を実現することができる。また、ロジウム(Rh)は貴金属元素であるため、ロジウム(Rh)を用いれば水分等に対する耐蝕性が良好となり、信頼性の高い電極を形成することができるという効果も同時に得られる。
【００１２】
この第１金属層の膜厚は、0.01μm以上、5μm以下が良い。この膜厚を0.01μm以下にすると膜厚が薄すぎて、反射されない透過光を生じ、この膜厚を5μm以上にすると、電極形成に多大な時間を要することとなり、好ましくない。
【００１３】
また、金(Au)から成る第２金属層を設けることにより、正電極の抵抗値を上げることなく厚膜正電極とすることができる。また、金(Au)はロジウム(Rh)程ではないものの、光の反射率Ｒが大きい金属であるので、この点でも第１金属層の働きを補うことができる。この第２金属層の膜厚は、0.1μm以上5μm以下であることが望ましい。0.1μm以下にすると膜厚が薄すぎて効果が薄く、この膜厚を5μm以上にすると、電極形成に多大な時間を要することとなり、また、後述する加工工程における都合により負電極の膜厚も不必要に厚くすることになり、好ましくない。
【００１４】
また、チタン(Ti)又はクロム(Cr)から成る第３金属層を設けることにより、基板面の反対側に並ぶ正電極と負電極との間に、例えば酸化珪素膜(SiO2)、窒化珪素膜(SiNx)、或いはポリイミドから成る絶縁層を設けた際、絶縁層の正電極からの剥離を抑えることができる。これにより、後述する加工工程におけるバンプを形成する際にバンプ材により短絡が発生することを防ぐことができる。この第３薄膜金属層の膜厚は、5Å以上、1000Å以下が良い。この膜厚を5Å以下にすると、膜厚が薄すぎて絶縁層との強固な密着性を得ることができず、1000Å以上にするとバンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着性を得ることができなくなるため、好ましくない。
【００１５】
以上のような構成により形成された多重厚膜正電極は、光の反射率が高く、水分等の浸入に対しても耐久性が高いので、保護層を簡略化でき、結果ワイヤボンディングを使用しないで外部電極と接続することも可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（第１実施例）
図１に、本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子１００の模式的断面図を示す。サファイヤ基板１０１の上には窒化アルミニウム(AlN)から成る膜厚約200Åのバッファ層１０２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaNから成る膜厚約4.0μmの高キャリア濃度ｎ+層１０３が形成されている。そして、層１０３の上にGaNとGa0.8In0.2Nからなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１０４が形成されている。発光層１０４の上にはマグネシウム(Mg)ドープのAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約600Åのｐ型層１０５が形成されている。さらに、ｐ型層１０５の上にはマグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る膜厚約1500Åのｐ型層１０６が形成されている。
【００１８】
また、ｐ型層１０６の上には金属蒸着による多重厚膜電極１２０が、ｎ+層１０３上には負電極１４０が形成されている。多重厚膜電極１２０は、ｐ型層１０６に接合する第１金属層１１１、第１金属層１１１の上部に形成される第２金属層１１２、更に第２金属層１１２の上部に形成される第３金属層１１３の３層構造である。
【００１９】
第１金属層１１１は、ｐ型層１０６に接合する膜厚約0.3μmのロジウム(Rh)又は白金(Pt)より成る金属層である。また、第２金属層１１２は、膜厚約1.2μmの金(Au)より成る金属層である。また、第３金属層１１３は、膜厚約30Åのチタン(Ti)より成る金属層である。
【００２０】
２層構造の負電極１４０は、膜厚約175Åのバナジウム(V)層１４１と、膜厚約1.8μmのアルミニウム(Al)層１４２とを高キャリア濃度ｎ+層１０３の一部露出された部分の上から順次積層させることにより構成されている。
【００２１】
このように形成された多重厚膜正電極１２０と負電極１４０との間にはSiO2膜より成る保護膜１３０が形成されている。保護層１３０は、負電極１４０を形成するために露出したｎ+層１０３から、エッチングされて露出した、発光層１０４の側面、ｐ型層１０５の側面、及びｐ型層１０６の側面及び上面の一部、第１金属層１１１、第２金属層１１２の側面、第３金属層１１３の上面の一部を覆っている。SiO2膜より成る保護膜１３０の第３金属層１１３を覆う部分の厚さは0.5μmである。
【００２２】
上記のように、多重厚膜正電極１２０をロジウム(Rh)又は白金(Pt)より成る第１金属層、金(Au)より成る第２金属層、チタン(Ti)より成る第３金属層により構成した、発光素子１００の発光光度を測定し、従来の発光素子９１０と比較した。結果を図２に示す。ここから、従来技術による発光素子９１０に比較し、本発明により約60％〜90％発光光度を向上することができた。
【００２３】
次に、発光素子１００の発光光度の経時変化を測定し、従来の発光素子９１０と比較した。結果を図３に示す。ここから、従来技術による発光素子９１０が100時間後に初期発光光度の80％、1000時間後に初期発光光度の70％まで発光光度が低下するのに対し、本発明の発光素子１００は100時間後に初期発光光度の95％、1000時間後に初期発光光度の90％の発光光度を保持することができた。即ち、本発明により、従来の発光素子９１０に比較し、著しく耐久性の向上した発光素子とすることができた。
【００２４】
（応用例）
このような構成のフリップチップ型発光素子１００は、高い発光光度と高い耐久性を持ち合わせており、保護層１３０を大幅に省略でき、外部電極との接続に際し、正電極、負電極とも広い面積を使用することができる。図４に、本発明にかかる発光素子１００の具体的な応用例である、発光素子２００の平面図を示す。図４の発光素子２００は、図１の発光素子１００とほぼ同一の構成であり、同一の符号を記載した。発光素子２００は、上面面積の10％以上を負電極、40％以上を正電極とできるので、外部電極との接続はワイヤボンディングに限定されない。一例としては、ハンダ等によるバンプ形成、あるいは金ボールを直接正電極、負電極上に形成し、素子を反転させて回路基板に直接接続することができる。
【００２５】
上記の実施例では、多重厚膜正電極１２０の膜厚は、約1.5μmであったが、多重厚膜正電極１２０の膜厚は、0.11μm以上、10μm以下であれば良い。多重厚膜正電極１２０の膜厚が0.11μm未満だと、光を十分に反射することができなくなり、バンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着が得られなくなる。一方、10μmを越えると、蒸着時間や材料が必要以上に掛かり生産コストの面で劣る。
【００２６】
また、上記の実施例では、第１金属層の膜厚は、0.3μmであったが、第１金属層の膜厚は、0.01〜5μmであればその効果を発揮する。第１金属層の膜厚は望ましくは0.02〜2μmであり、より望ましくは0.05〜1μmである。第１金属層１１１は、薄過ぎると光の反射が不十分となり、厚過ぎると蒸着時間や材料が必要以上に掛かり、生産コストの面で劣る。
【００２７】
また、上記の実施例では、第２金属層の膜厚は、1.2μmであったが、第２金属層の膜厚は、0.1〜5μmであればその効果を発揮する。第２金属層１１２の膜厚は望ましくは0.2〜3μmであり、より望ましくは0.5〜2μmである。第２金属層１１２は、薄過ぎると第１金属層１１１の光の反射を補えず、バンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着が得られなくなる。一方、厚過ぎると負電極１４０のバランスをとる必要上、第２金属層１１２と負電極１４０の両方で蒸着時間や材料が必要以上に掛かり、好ましくない。
【００２８】
また、上記の実施例では、第３金属層の膜厚は、30Åであったが、第３金属層の膜厚は、5〜1000Åであればその効果を発揮する。第３金属層１１２の膜厚は望ましくは10〜500Åであり、より望ましくは15〜100Åである。第３金属層１１３は、薄過ぎると保護層との密着性が悪くなり、厚過ぎると抵抗値が高くなり、好ましくない。
【００２９】
また、上記の実施例では、第３金属層としてチタン(Ti)を使用したが、第３金属層としてはクロム(Cr)を使用してもよい。
【００３０】
また、上記の実施例における発光素子の各層の構成は、あくまでも各層を形成する際の物理的又は化学的構成であって、その後、より強固な密着性を得るために、あるいは、コンタクト抵抗の値を下げる等の目的で実施される例えば熱処理などのような物理的又は化学的処理によって各層間では、固溶あるいは化合物形成が起きていることは言うまでもない。
【００３１】
なお、上記の実施例では、発光素子１００の発光層１０４はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷ構造やホモ接合構造でもよい。また、本発明の発光素子を形成するIII族窒化物系化合物半導体層は、任意の混晶比の４元、３元、２元系のAlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1）としても良い。また、ｐ型不純物としては、マグネシウム(Mg)の他、ベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子１００の模式的断面図。
【図２】 フリップチップ型の半導体発光素子１００、９１０の発光光度を示す表図。
【図３】 フリップチップ型の半導体発光素子１００、９１０の発光光度の経時変化を示す表図。
【図４】 本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子２００の平面図。
【図５】 フリップチップ型の半導体発光素子９１０の模式的断面図。
【図６】 透過性薄膜電極を有する発光素子９２０の模式的断面図。
【符号の説明】
１０１…サファイヤ基板
１０２…AlNから成るバッファ層
１０３…GaNから成るｎ+層
１０４…発光層
１０５…AlGaNから成るｐ型層
１０６…GaNから成るｐ型層
１１１…第１金属層
１１２…第２金属層
１１３…第３金属層
１２０…多重厚膜正電極
１３０…保護膜
１４０…負電極
１９１、１９２、１９３…従来の発光素子の正電極を成す金属層
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子に関し、特に高光度で、駆動電圧の低いフリップチップ型の発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、フリップチップ型の発光素子９１０の断面図を示す。１０１はサファイヤ基板、１０２はAlNバッファ層、１０３はｎ型のGaN層、１０４は発光層、１０５はｐ型のAlGaN層、１０６はｐ型のGaN層、１９１は正電極、１３０は保護膜、１４０は負電極である。また、ｐ型層１０６に接続されている厚膜の正電極１９１は、従来例えば、ニッケル(Ni)又はコバルト(Co)より成る膜厚3000Åの金属層により形成されている。
【０００３】
また、透過性の金属薄膜電極とパッド電極を正電極とする発光素子９２０の断面図を図６に示す。III族窒化物系半導体の積層構造は図５の発光素子９１０と同様であるが、透光性の金属薄膜電極１９２、パッド電極１９３を正電極としている。図６の発光素子９２０は金属薄膜電極１９２が透光性であるため、フリップチップ型の発光素子とするためには発光素子を覆う外部部材により、金属薄膜電極１９２を透過した光を所望の方向に反射する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５のフリップチップ型の発光素子９１０においては、発光層１０４より放出された光をサファイヤ基板１０１の側に十分に反射させるために、通常フリップチップ型の正電極１９１には厚膜の金属電極を用いる。しかし、従来技術においては、この厚膜の正電極１９１にニッケル(Ni)やコバルト(Co)などの金属が用いられていたため、波長が380nm〜550nm（青紫、青、緑）の可視光の反射量が十分ではなく、発光素子として十分な発光強度が確保できていなかった。また、図６の発光素子９２０は、金属薄膜電極１９２に少なからず光が吸収され、発光素子としての効率が好ましくなかった。
【０００５】
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、その目的は、高光度かつ高耐久性の発光素子を提供することである。また、他の目的は、高反射率かつ高耐久性の厚膜電極を形成することにより、発光素子の電極部分の構成を簡略化し、ワイヤボンディングの不要な発光素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、サファイア基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子であって、ｐ型半導体層上にその大部分を覆うよう形成された、発光層からの光をサファイア基板側へ反射する多重厚膜正電極を有するIII族窒化物系化合物半導体発光素子において、多重厚膜正電極のｐ型半導体層の表面に直接接合する第１金属層をロジウム(Rh)又はロジウム (Rh) を含んだ３８０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長帯域の光に対する反射率Ｒが０．６＜Ｒ＜１．０となる合金より形成し、第１金属層の上に金 (Au) から成る第２金属層を形成し、第１金属層の膜厚が 0.05 〜 1 μ m であり、第２金属層の膜厚が 0.5 〜 2 μ m であり、多重厚膜正電極を、発光層からの光をサファイア基板側に反射する反射層とすると共に発光層に電流を供給する電極層としたことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子である。
【０００７】
また、第１金属層の膜厚は望ましくは0.02〜2μmであり、より望ましくは0.05〜1μmである。
【０００８】
また、第２金属層の膜厚は望ましくは0.2〜3μmであり、より望ましくは0.5〜2μmである。
【０００９】
また、第２の手段は、上記のような 第２金属層の上にチタン(Ti)又はクロム(Cr)から成り、膜厚が 5 〜 1000 Åである第３金属層を形成したことを特徴とする。第３金属層の膜厚は望ましくは10〜500Åであり、より望ましくは15〜100Åである（請求項３）。
以上の手段により、上記の課題を解決することができる。
【００１０】
【作用および発明の効果】
ロジウム(Rh)は、波長が380nm〜550nm（青紫、青、緑）の可視光に対する光の反射率Ｒが非常に大きい金属（0.6＜Ｒ＜1.0）であるため、ロジウム(Rh)又はロジウム(Rh)を含んだ合金を、多重厚膜正電極のｐ層に接する第１金属層として用いることにより、これらの可視光の電極による反射量を十分大きくすることができ、よって、発光素子として十分な発光強度を確保することができるようになる。
【００１１】
また、上記の金属又は合金は、仕事関数が大きい等の理由により、ｐ型半導体層との接触抵抗が小さいので、これらの金属を用いれば、同時に低駆動電圧の発光素子を実現することができる。また、ロジウム(Rh)は貴金属元素であるため、ロジウム(Rh)を用いれば水分等に対する耐蝕性が良好となり、信頼性の高い電極を形成することができるという効果も同時に得られる。
【００１２】
この第１金属層の膜厚は、0.01μm以上、5μm以下が良い。この膜厚を0.01μm以下にすると膜厚が薄すぎて、反射されない透過光を生じ、この膜厚を5μm以上にすると、電極形成に多大な時間を要することとなり、好ましくない。
【００１３】
また、金(Au)から成る第２金属層を設けることにより、正電極の抵抗値を上げることなく厚膜正電極とすることができる。また、金(Au)はロジウム(Rh)程ではないものの、光の反射率Ｒが大きい金属であるので、この点でも第１金属層の働きを補うことができる。この第２金属層の膜厚は、0.1μm以上5μm以下であることが望ましい。0.1μm以下にすると膜厚が薄すぎて効果が薄く、この膜厚を5μm以上にすると、電極形成に多大な時間を要することとなり、また、後述する加工工程における都合により負電極の膜厚も不必要に厚くすることになり、好ましくない。
【００１４】
また、チタン(Ti)又はクロム(Cr)から成る第３金属層を設けることにより、基板面の反対側に並ぶ正電極と負電極との間に、例えば酸化珪素膜(SiO2)、窒化珪素膜(SiNx)、或いはポリイミドから成る絶縁層を設けた際、絶縁層の正電極からの剥離を抑えることができる。これにより、後述する加工工程におけるバンプを形成する際にバンプ材により短絡が発生することを防ぐことができる。この第３薄膜金属層の膜厚は、5Å以上、1000Å以下が良い。この膜厚を5Å以下にすると、膜厚が薄すぎて絶縁層との強固な密着性を得ることができず、1000Å以上にするとバンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着性を得ることができなくなるため、好ましくない。
【００１５】
以上のような構成により形成された多重厚膜正電極は、光の反射率が高く、水分等の浸入に対しても耐久性が高いので、保護層を簡略化でき、結果ワイヤボンディングを使用しないで外部電極と接続することも可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（第１実施例）
図１に、本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子１００の模式的断面図を示す。サファイヤ基板１０１の上には窒化アルミニウム(AlN)から成る膜厚約200Åのバッファ層１０２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaNから成る膜厚約4.0μmの高キャリア濃度ｎ+層１０３が形成されている。そして、層１０３の上にGaNとGa0.8In0.2Nからなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１０４が形成されている。発光層１０４の上にはマグネシウム(Mg)ドープのAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約600Åのｐ型層１０５が形成されている。さらに、ｐ型層１０５の上にはマグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る膜厚約1500Åのｐ型層１０６が形成されている。
【００１８】
また、ｐ型層１０６の上には金属蒸着による多重厚膜電極１２０が、ｎ+層１０３上には負電極１４０が形成されている。多重厚膜電極１２０は、ｐ型層１０６に接合する第１金属層１１１、第１金属層１１１の上部に形成される第２金属層１１２、更に第２金属層１１２の上部に形成される第３金属層１１３の３層構造である。
【００１９】
第１金属層１１１は、ｐ型層１０６に接合する膜厚約0.3μmのロジウム(Rh)又は白金(Pt)より成る金属層である。また、第２金属層１１２は、膜厚約1.2μmの金(Au)より成る金属層である。また、第３金属層１１３は、膜厚約30Åのチタン(Ti)より成る金属層である。
【００２０】
２層構造の負電極１４０は、膜厚約175Åのバナジウム(V)層１４１と、膜厚約1.8μmのアルミニウム(Al)層１４２とを高キャリア濃度ｎ+層１０３の一部露出された部分の上から順次積層させることにより構成されている。
【００２１】
このように形成された多重厚膜正電極１２０と負電極１４０との間にはSiO2膜より成る保護膜１３０が形成されている。保護層１３０は、負電極１４０を形成するために露出したｎ+層１０３から、エッチングされて露出した、発光層１０４の側面、ｐ型層１０５の側面、及びｐ型層１０６の側面及び上面の一部、第１金属層１１１、第２金属層１１２の側面、第３金属層１１３の上面の一部を覆っている。SiO2膜より成る保護膜１３０の第３金属層１１３を覆う部分の厚さは0.5μmである。
【００２２】
上記のように、多重厚膜正電極１２０をロジウム(Rh)又は白金(Pt)より成る第１金属層、金(Au)より成る第２金属層、チタン(Ti)より成る第３金属層により構成した、発光素子１００の発光光度を測定し、従来の発光素子９１０と比較した。結果を図２に示す。ここから、従来技術による発光素子９１０に比較し、本発明により約60％〜90％発光光度を向上することができた。
【００２３】
次に、発光素子１００の発光光度の経時変化を測定し、従来の発光素子９１０と比較した。結果を図３に示す。ここから、従来技術による発光素子９１０が100時間後に初期発光光度の80％、1000時間後に初期発光光度の70％まで発光光度が低下するのに対し、本発明の発光素子１００は100時間後に初期発光光度の95％、1000時間後に初期発光光度の90％の発光光度を保持することができた。即ち、本発明により、従来の発光素子９１０に比較し、著しく耐久性の向上した発光素子とすることができた。
【００２４】
（応用例）
このような構成のフリップチップ型発光素子１００は、高い発光光度と高い耐久性を持ち合わせており、保護層１３０を大幅に省略でき、外部電極との接続に際し、正電極、負電極とも広い面積を使用することができる。図４に、本発明にかかる発光素子１００の具体的な応用例である、発光素子２００の平面図を示す。図４の発光素子２００は、図１の発光素子１００とほぼ同一の構成であり、同一の符号を記載した。発光素子２００は、上面面積の10％以上を負電極、40％以上を正電極とできるので、外部電極との接続はワイヤボンディングに限定されない。一例としては、ハンダ等によるバンプ形成、あるいは金ボールを直接正電極、負電極上に形成し、素子を反転させて回路基板に直接接続することができる。
【００２５】
上記の実施例では、多重厚膜正電極１２０の膜厚は、約1.5μmであったが、多重厚膜正電極１２０の膜厚は、0.11μm以上、10μm以下であれば良い。多重厚膜正電極１２０の膜厚が0.11μm未満だと、光を十分に反射することができなくなり、バンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着が得られなくなる。一方、10μmを越えると、蒸着時間や材料が必要以上に掛かり生産コストの面で劣る。
【００２６】
また、上記の実施例では、第１金属層の膜厚は、0.3μmであったが、第１金属層の膜厚は、0.01〜5μmであればその効果を発揮する。第１金属層の膜厚は望ましくは0.02〜2μmであり、より望ましくは0.05〜1μmである。第１金属層１１１は、薄過ぎると光の反射が不十分となり、厚過ぎると蒸着時間や材料が必要以上に掛かり、生産コストの面で劣る。
【００２７】
また、上記の実施例では、第２金属層の膜厚は、1.2μmであったが、第２金属層の膜厚は、0.1〜5μmであればその効果を発揮する。第２金属層１１２の膜厚は望ましくは0.2〜3μmであり、より望ましくは0.5〜2μmである。第２金属層１１２は、薄過ぎると第１金属層１１１の光の反射を補えず、バンプ材や金ボール等の接続部材との強固な密着が得られなくなる。一方、厚過ぎると負電極１４０のバランスをとる必要上、第２金属層１１２と負電極１４０の両方で蒸着時間や材料が必要以上に掛かり、好ましくない。
【００２８】
また、上記の実施例では、第３金属層の膜厚は、30Åであったが、第３金属層の膜厚は、5〜1000Åであればその効果を発揮する。第３金属層１１２の膜厚は望ましくは10〜500Åであり、より望ましくは15〜100Åである。第３金属層１１３は、薄過ぎると保護層との密着性が悪くなり、厚過ぎると抵抗値が高くなり、好ましくない。
【００２９】
また、上記の実施例では、第３金属層としてチタン(Ti)を使用したが、第３金属層としてはクロム(Cr)を使用してもよい。
【００３０】
また、上記の実施例における発光素子の各層の構成は、あくまでも各層を形成する際の物理的又は化学的構成であって、その後、より強固な密着性を得るために、あるいは、コンタクト抵抗の値を下げる等の目的で実施される例えば熱処理などのような物理的又は化学的処理によって各層間では、固溶あるいは化合物形成が起きていることは言うまでもない。
【００３１】
なお、上記の実施例では、発光素子１００の発光層１０４はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷ構造やホモ接合構造でもよい。また、本発明の発光素子を形成するIII族窒化物系化合物半導体層は、任意の混晶比の４元、３元、２元系のAlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1）としても良い。また、ｐ型不純物としては、マグネシウム(Mg)の他、ベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子１００の模式的断面図。
【図２】 フリップチップ型の半導体発光素子１００、９１０の発光光度を示す表図。
【図３】 フリップチップ型の半導体発光素子１００、９１０の発光光度の経時変化を示す表図。
【図４】 本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子２００の平面図。
【図５】 フリップチップ型の半導体発光素子９１０の模式的断面図。
【図６】 透過性薄膜電極を有する発光素子９２０の模式的断面図。
【符号の説明】
１０１…サファイヤ基板
１０２…AlNから成るバッファ層
１０３…GaNから成るｎ+層
１０４…発光層
１０５…AlGaNから成るｐ型層
１０６…GaNから成るｐ型層
１１１…第１金属層
１１２…第２金属層
１１３…第３金属層
１２０…多重厚膜正電極
１３０…保護膜
１４０…負電極
１９１、１９２、１９３…従来の発光素子の正電極を成す金属層
Claims (3)
- サファイア基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層されたフリップチップ型の発光素子であって、ｐ型半導体層上にその大部分を覆うよう形成された、発光層からの光を前記サファイア基板側へ反射する多重厚膜正電極を有するIII族窒化物系化合物半導体発光素子において、
前記多重厚膜正電極の前記ｐ型半導体層の表面に直接接合する第１金属層をロジウム(Rh)又はロジウム (Rh) を含んだ３８０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長帯域の光に対する反射率Ｒが０．６＜Ｒ＜１．０となる合金より形成し、
前記第１金属層の上に金 (Au) から成る第２金属層を形成し、
前記第１金属層の膜厚が 0.05 〜 1 μ m であり、
前記第２金属層の膜厚が 0.5 〜 2 μ m であり、
前記多重厚膜正電極を、前記発光層からの光を前記サファイア基板側に反射する反射層とすると共に前記発光層に電流を供給する電極層とした
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子。 - 前記第２金属層の上にチタン(Ti)又はクロム(Cr)から成り、膜厚が 5 〜 1000 Åである第３金属層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記第３金属層の膜厚が15 〜 100 Åであることを特徴とする請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35854998A JP3847477B2 (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| DE19921987A DE19921987B4 (de) | 1998-05-13 | 1999-05-12 | Licht-Abstrahlende Halbleitervorrichtung mit Gruppe-III-Element-Nitrid-Verbindungen |
| TW88107776A TW419836B (en) | 1998-05-13 | 1999-05-13 | Flip tip type of light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
| US09/559,273 US6936859B1 (en) | 1998-05-13 | 2000-04-27 | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
| US10/864,495 US7109529B2 (en) | 1998-05-13 | 2004-06-10 | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35854998A JP3847477B2 (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004249566A Division JP2004349726A (ja) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183400A JP2000183400A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3847477B2 true JP3847477B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=18459898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35854998A Expired - Fee Related JP3847477B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-12-17 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3847477B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3736181B2 (ja) * | 1998-05-13 | 2006-01-18 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| US6486499B1 (en) * | 1999-12-22 | 2002-11-26 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
| KR20020065948A (ko) * | 2001-02-08 | 2002-08-14 | (주)나리지* 온 | 질화물 반도체소자의 피형 오믹 콘택 |
| JP2003086843A (ja) | 2001-09-14 | 2003-03-20 | Sharp Corp | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
| JP2005005727A (ja) * | 2001-11-19 | 2005-01-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
| JP4123828B2 (ja) | 2002-05-27 | 2008-07-23 | 豊田合成株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2004056088A (ja) | 2002-05-31 | 2004-02-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| JP4507532B2 (ja) * | 2002-08-27 | 2010-07-21 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP2005117020A (ja) | 2003-09-16 | 2005-04-28 | Stanley Electric Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体素子とその製造方法 |
| JP2007521635A (ja) | 2003-09-19 | 2007-08-02 | ティンギ テクノロジーズ プライベート リミテッド | 半導体デバイスの製造 |
| WO2005088743A1 (en) | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Tinggi Technologies Private Limited | Fabrication of semiconductor devices |
| JP2007533133A (ja) | 2004-04-07 | 2007-11-15 | ティンギ テクノロジーズ プライベート リミテッド | 半導体発光ダイオード上での反射層の作製 |
| JP4116985B2 (ja) * | 2004-07-26 | 2008-07-09 | 松下電器産業株式会社 | 発光装置 |
| KR100638813B1 (ko) * | 2005-04-15 | 2006-10-27 | 삼성전기주식회사 | 플립칩형 질화물 반도체 발광소자 |
| JP5138873B2 (ja) | 2005-05-19 | 2013-02-06 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| SG130975A1 (en) | 2005-09-29 | 2007-04-26 | Tinggi Tech Private Ltd | Fabrication of semiconductor devices for light emission |
| SG131803A1 (en) | 2005-10-19 | 2007-05-28 | Tinggi Tech Private Ltd | Fabrication of transistors |
| SG133432A1 (en) | 2005-12-20 | 2007-07-30 | Tinggi Tech Private Ltd | Localized annealing during semiconductor device fabrication |
| SG140473A1 (en) | 2006-08-16 | 2008-03-28 | Tinggi Tech Private Ltd | Improvements in external light efficiency of light emitting diodes |
| SG140512A1 (en) | 2006-09-04 | 2008-03-28 | Tinggi Tech Private Ltd | Electrical current distribution in light emitting devices |
| KR20090085594A (ko) | 2006-10-05 | 2009-08-07 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | ＧａＮ 계 ＬＥＤ 칩을 사용하여 이루어지는 발광 장치 |
| WO2010131458A1 (ja) | 2009-05-14 | 2010-11-18 | 昭和電工株式会社 | 半導体発光素子、その製造方法、ランプ、照明装置、電子機器、機械装置、及び電極 |
| JP2011035324A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子、ランプ、電子機器および機械装置 |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP35854998A patent/JP3847477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000183400A (ja) | 2000-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3847477B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 | |
| JP3736181B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 | |
| US6936859B1 (en) | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound | |
| TW419836B (en) | Flip tip type of light-emitting semiconductor device using group III nitride compound | |
| TWI294697B (en) | Flip chip type nitride semiconductor light emitting device | |
| JP5470673B2 (ja) | 半導体発光装置及び半導体発光素子 | |
| JP4118370B2 (ja) | 反射ｐ電極を有する窒化物半導体発光装置およびその製造方法ならびに半導体光電子装置 | |
| TWI257714B (en) | Light-emitting device using multilayer composite metal plated layer as flip-chip electrode | |
| JP5179766B2 (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| US8269241B2 (en) | Light emitting diodes including barrier layers/sublayers and manufacturing methods therefor | |
| US6713877B2 (en) | Light-emitting diode | |
| TWI275190B (en) | Positive electrode for semiconductor light-emitting device | |
| US20020117672A1 (en) | High-brightness blue-light emitting crystalline structure | |
| JP4449405B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2007123613A (ja) | 発光装置 | |
| US9000469B2 (en) | Nitride group semiconductor light emitting device | |
| JPH09129919A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| WO2012026068A1 (ja) | 発光素子 | |
| JP2007258323A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4925512B2 (ja) | 波長変換型半導体素子 | |
| TWI342074B (ja) | ||
| JP2004228540A (ja) | 発光素子 | |
| TWM350824U (en) | LED structure of GaN family | |
| JP2004363621A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 | |
| JP2006005378A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20031212 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040223 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040727 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040927 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040930 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20041105 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060720 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130901 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |