JP4118370B2 - 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 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、窒化物半導体を備えた電子装置に関し、特にｐ型窒化物半導体に銀を含む反射電極をそなえて光学特性と光電気特性を改善した光電子装置とその製造方法とに関する。
【０００２】
本明細書において「窒化物半導体」とは「III族窒化物半導体」であり、「発光ダイオード」すなわち「LED」とはｐ−ｎ接合部あるいは活性層を介挿したｐ−ｎ接合部（以下「広義のｐ−ｎ接合部」と称す）を有するものを含み、インコヒーレント光を出力する電子装置であり、「ＬＥＤ部材」とはこれをさらに加工してLEDとするため必ずしも半導体ではない単結晶基板上にひとつあるいは複数の半導体薄膜層を成長して形成したもので広義のｐ−ｎ接合部を有する半導体多層膜構造体であり、「LEDチップ」とはLED部材であってｐ型領域とｎ型領域とがそれぞれの電極であるｐ電極とｎ電極とを有しこれら電極から電気的に駆動されるLED部材であり、LEDチップは単独であるいはウェーハに多数が集積されて存在し電極からボンディングワイヤをひきだしてもよいLED部材であり、「LED製品」とはLEDチップを有し、該LEDチップは広義のｐ−ｎ接合部を駆動するための電気配線を有しリード・フレームや印刷基板、セラミック基板等（以下パッケージと総称する）の表面（ダイ・パッドと総称する）にダイ・ボンディングされている光電子装置であり、例えばLEDランプ、７素子表示装置等である。
【０００３】
【従来の技術】
短波長発光装置の開発が活発におこなわれている。一般に波長が550nm以下である短波長光が効率的に発生できれば、長波長発光装置とともに用いてフルカラーディスプレイや白色光源が実現でき、本装置の応用機器の機能の拡充や消費エネルギーの低減などが期待されている。
これら短波長発光装置の多くはIII族窒化物半導体に基づいて組立られており、「III族窒化物半導体」にはGaN、AlN, InN, BN, AlInN, GaInN, AlGaN, BAlN, BInN, BGaN、BAlGaInN等が含まれる。特にGaNを筆頭に、GaInN, AlGaN, BGaN、BAlGaInN等のGaNを主成分とするIII族窒化物半導体を「GaN系半導体」と称する。
【０００４】
短波長発光装置の一つであるLEDの例としてGaN系半導体に基づいて構成したLED（以下「GaN系LED」と称す）を図１を参照して説明する。以下において混同しないときは「薄膜層」を単に「層」とも称する。また各層は例えば特願平９−３０２０４号において山田等が開示する図１の（Ａ）ように複数の異なる組成の亜層からなるが本発明の理解に必要な範囲で図１の（Ｂ）の簡明な記載を選んで今後の説明をおこなう。
【０００５】
図１の（Ａ）においてGaN系LED２１’はサファイア基板２２’、AlNバッファ層２３’、ｎ型GaNコンタクト層2４’、ｎ型AlGaNクラッド層２６’、ドープInGaN層２８’、ｐ型AlGaNクラッド層３０'、ｐ型GaNコンタクト層３１’、蒸着金属３３’、ｐ電極３２’、ｎ電極２５’からなっている。
図１の（Ａ）においてGaN系LED２１’は次の図１の（Ｂ）のひとつの実現形である。
【０００６】
一方、図１の（Ｂ）においてGaN系LED１はサファイア基板２、ｎ層３、一般には窒化物半導体の多重量子井戸層である活性層４、ｐ層５、透明ｐ電極６、ボンディング用ｐ電極６ａ、ｎ電極７からなるGaN系LEDチップ１０を、パッケージ８のダイ・パッド８ａにダイ・ボンディングして組立てられる。ボンディング用ｐ電極６ａ、ｎ電極７は一般にパッケージ８に備え付けられたリード線（図示せず）にボンディングワイヤ６ｂ、７ａで接続されている。ボンディングワイヤ６ｂ、７ａ間に駆動電圧を印加してGaN系LED１に入力電流を流し、該入力電流により活性層４から出力光を発生させる。少なくともボンディング用ｐ電極６ａの表面部分とｎ電極７の表面部分とは回路接続用金属手段である。
【０００７】
図１の（Ａ）の発光ダイオード２１’と図１の（Ｂ）のGaN系LED１間には下記の対応が成り立っている。
AlNバッファ層２３’は本願発明の説明においてサファイア基板２に対応する１要素と解しても当業者が本願発明を実施するに特に支障はないが、本願発明の理解を容易にするため上記の対応を基礎に以下の明細書は記載されている。
【０００８】
上記の構造を有するGaN系LED１では、したがって、（イ）できるだけ小さな駆動電力（＝入力電流×駆動電圧）で、できるだけ多くの光を活性層４から発生させ、（ロ）活性層４で発生した光をなるべく多く出力光として外に取り出す、ことが重要である。
【０００９】
できるだけ小さな駆動電力で、できるだけ多くの光を活性層４から発生させるため、多くの努力がはらわれた。ｐ型窒化物半導体層の抵抗率はｎ型窒化物半導体層の抵抗率に比べかなり大きく、ｐ型窒化物半導体層にｐ電極を形成するとｎ型窒化物半導体層にｎ電極を形成した場合に比べ金属−半導体接合により大きな接触電圧を生じ窒化物半導体素子の消費電力を増加させる主因となっていた。そのため、ｐ電極は接触電圧を低下させるためｎ電極よりかなり広くなっている。
【００１０】
上記接触電圧の低減のため、ｐ電極としてｐ型窒化物半導体層上にパラジュームを蒸着する技術（特願平９−３０２０４号）やｐ電極を形成する前のｐ型窒化物半導体層の清浄化技術（特願平９−４８４０２号）やｐ型窒化物半導体層とｐ電極金属の間にＶ族置換型窒化物半導体層を挿入する技術（特願平９−５３３９号）などが開発された。
一方ＬＥＤではこの広い面積を有するｐ電極が活性層で発生した光の多くに遭遇するため、活性層で発生した光をなるべく多く出力光として外に取り出すのに好ましい光学的特性、すなわち透過率や反射率、を合わせ持つことが望まれる。
【００１１】
図１の（Ｂ）において活性層４で発生した光は全方向に進行するが、そのうち、GaN系LED１の出力光として有効な光は透明ｐ電極６から外部に放出される光である。したがって、透明ｐ電極６は透過率が大きくなければならない。活性層４からパッケージ８側では光を反射して透明ｐ電極６の方向にむける工夫がなされる。
【００１２】
透明電極６としては厚さ数nmのニッケルと金の多層膜（例えばニッケル1nmに8nmの２層膜）が用いられ、その透過率は40〜50%程度である。また、この透明電極６は、薄すぎてボンディングには適さず、ボンディング部分にはさらに厚いボンディング用の電極６ａが必要となる。ボンディング用の電極６ａとしては、数１００nmの厚みをもったニッケルと金の多層膜などがよく用いられ、その面積はボンディング作業の簡便性を確保するため最小でも一辺が80〜100μmの矩形程度の面積を必要とする。
【００１３】
一方、ｎ電極側にはその直下に活性層４がないため、光出力を透過させる工夫はされないのが一般的で、ｎ電極７としてはチタンやアルミなどの多層膜がボンディング用電極として形成されている。これらのボンディング用電極はその厚みのために光を透過することができないので、ボンディング作業の簡便性を損なわない限りなるべく小さな面積になるように設計される。
【００１４】
また、パッケージ８側に向った光は、パッケージ表面すなわちダイ・パッド８ａに形成された反射手段によって反射される。例えば、良く用いられる反射手段としては、反射率が高い白色ダイ・パッド自体や、ダイ・パッドに設けた反射率の高いテープなどである。パッケージ自体を金属とし、その表面にアルミニュームなどをめっきして反射手段とすることもある。いずれの場合にも実装時の表面状態、実装までの保存状態などの影響を受けるが、その反射率は50〜80%である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来のＬＥＤでは、活性層から発生した光が透明ｐ電極側から出力されて外に取り出される場合、透明ｐ電極側へ向った光はボンディング用電極やボンディングワイヤなどで反射、吸収されるだけでなく、透明ｐ電極でもその50〜60%が反射、吸収される。
一方、パッケージ側に出力された光は、ダイ・パッドに設置された反射手段によって、その50〜80%が反射されるが、この反射光と直進光を合計しても活性層で発生した光の総量の半分程度しか出力光として取り出すことができない。
【００１６】
外に取り出す出力光の強度すなわちLEDの発光強度を増加させるために、ｐ電極の透過率をさらに高くしようとして薄くすると、透明ｐ電極の面積抵抗が大きくなり、入力電流の広がりが制限される。そのためLEDの端子間電圧を上昇させざるをえず、結果的にLEDの発光効率を低下させてしまう。また、ｐ電極は光の透過とボンディングという２つの機能を持たせるために、複雑な膜構造をとらざるをえない。さらに、パッケージ側へ出力した光を反射させるための手段が必要となるため、部品点数の増加、製造プロセスの複雑化につながり、ひいてはLEDのコストの上昇を招いている。
また、ボンディング用電極やボンディングワイヤなどで反射、吸収される光を有効に出力光とすることができることが望ましい。
さらに、ｐ電極として他の光電子装置に広く応用できるすぐれた機械的、電気的、光学的特性、光電気特性あるいはそれらの協同的特性の改善されたｐ電極や装置構成が得られることが望ましい。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、抵抗率の低い銀すなわちAgをｐ電極の少なくとも一部分の第１層金属として用い電気的にすぐれた特性と光学的にすぐれた特性を有するｐ電極を安定に実現できる新規な技術に基づいている。
本発明の半導体光電子装置はｐ型窒化物半導体層を備える電子装置であって該ｐ型窒化物半導体層に蒸着した銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに光の、限定的ではないが短波長光の、反射層として機能するようにしている。
その厚さを調整して銀層やその一部分を反射率の高い反射ｐ電極としている。
【００１８】
上記銀の機械的、電気的特性とを向上するため金属や誘電体の安定化層で銀層を覆うのが好ましい。
また反射率を高くするため拡散防止層で反射ｐ電極の銀を覆ってから拡散防止層の上に回路接続用金属を設けるようにしてもよい。
また、透明基板を備えるLEDチップでは透明基板側から出力光を外部に取り出すように、ｐ電極を反射ｐ電極としパッケージにLEDチップをフリップチップ・ボンディングするようにしてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下に窒化物半導体LEDの製造に関する本発明を理解するためGaN系LEDの製造に関する本発明の実施例を説明する。当業者は以下の実施例から他の窒化物半導体LEDを組立てる場合の知識をも得ることができる。また、透明ｐ電極や反射ｐ電極のLED以外の電子装置への応用の可能性についても見通しが立とう。
【００２０】
図２は、ｐ電極を構成する第１層金属として銀（Ag）層２１を蒸着した本発明の第１の実施例のGaN系LED２０の断面図である。図１のLED１におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図１におけると同じ参照番号が付されている。銀層２１には図１におけると同様にボンディング用の電極金属層２１ａがニッケル・金等で構成される。ボンディング用の電極金属層２１ａの少なくとも表面部分は金等の回路接続に適した回路接続用金属とする。
図２のＬＥＤは、基板２と該基板上のｎ型窒化物半導体層３と、ｎ型窒化物半導体層上の窒化物半導体からなる活性層４と、活性層上のｐ型窒化物半導体層５と、ｐ型窒化物半導体層上の銀層２１と、を備えたLED部材をパッケージ８にボンディングしたＬＥＤの一実施形態として窒化物半導体としてGaN系半導体を選択したものである。また、各窒化物半導体層の主要部は周知のように必要な組成の層を必要な数だけ含む多層膜として形成されている。
【００２１】
以下に図３の工程図を参照してLED２０の組立プロセスを説明する。
まずＣＶＤ法などの従来の素子形成プロセス（例えば前記特願平９−３０２０４号参照）を用いて、不透明基板を含む他の基板であってもよいサファイア基板２上に、ｎ層３、活性層４とｐ層５を順次形成しＬＥＤ部材を組立てた（工程３１）。次いで該LED部材を他の金属であってもよいニッケルをマスクとしフォトリソグラフィ法でパターニングし、反応性イオンエッチングによって、該LED部材をｎ電極７を形成するｎ層３の一部分（図１の（Ａ）ではｎ型GaN層２４’の蒸着金属３３’取り付け部分）まで掘り下げた（工程３２）。その後、室温でマスクとして使用したニッケルをＬＥＤ部材から王水で除去した（工程３３）。
【００２２】
ニッケルの除去に燐酸を用いたり、王水を室温より昇温して用いることも可能であるが王水を用いてニッケルを除去する方法は窒化物半導体表面の洗浄も兼ねておこなえるので好ましい。ニッケルの除去は数分で終了するがLED部材を王水に浸漬する時間は通常このような処理で採用される５分（特願平９−３０２０４参照）よりかなり長い３０分から１時間程度とした。３０分より短くしてゆくとｐ層表面の清浄化効果が次第に失われ、後工程で該表面に蒸着された銀の安定性が失われることが判明したのでこの浸漬時間を３０分からあまり短くすることは避けなければならない。
【００２３】
その後サファイア基板２を900℃とし窒素雰囲気中で５分間LED部材の活性化を行った（工程３４）。該活性化後ＬＥＤ部材を室温でふっ酸により１０分間洗浄し（工程３５）、ｐ電極の第１層２１を形成するためｐ層５の表面（図１の（Ａ）のｐ型GaN層３１’の表面に相当）の大部分に、Agを100nm蒸着した（工程３６）。ふっ酸による表面清浄化は前記特願平９−４８４０２号の開示が参考になる。
【００２４】
次にｐ電極のボンディング用の電極金属層２１ａを形成するためニッケル300nmと金50nm程度を順次蒸着してパターニングし、第１回目のアニール（アニール１）をおこなった（工程３７）。その後ｎ電極７を形成するためのｎ型GaN部分に、Tiを10nm、Alを200nm順次蒸着してパターニングしＬＥＤ部材をLEDチップとして形成し、第２回目のアニール（アニール２）をおこなった（工程３８）アニールについては後述する。形成したLEDチップをパッケージ８のダイ・パッド８ａに取り付け、ボンディングワイヤを配線して樹脂封じなどの処理をおこなってLED製品を完成させた（工程３９）。ｎ電極７は別の材料構成でもよいが、少なくとも表面部分は金等の回路接続のための回路接続用金属とする。
なお、アニール１を省略しアニール２だけとしてもよい。アニール１を200℃以下でおこないアニール２を200℃以上で好ましくは400℃以上でおこなうのがよい。
【００２５】
Agを蒸着するときの蒸着速度、および蒸着中のサファイア基板２の温度を変えることにより形成されたLEDチップの特性が変化する。この特性変化を調べるためまずこれら蒸着速度と温度とを変えてLED部材を多数形成した。これらLED部材は、図３の工程３６を終了した時点のLED部材でアニール１をおこなう前に得られる。
各ＬＥＤチップを入力電流20mAで室温連続動作させその発光強度の時間変化を測定した。銀の蒸着時にサファイア基板２の温度を室温とし、蒸着速度を0.1nm/秒として形成したLEDチップの発光強度は連続動作開始後３０分でに、連続動作開始時の発光強度の5%以下に減少した。
【００２６】
これに対して、サファイア基板２の温度を200℃にし、蒸着速度を0.03nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させても発光強度はまったく減少せず、長時間連続動作でも発光強度が減少しないことが確かめられた。
サファイア基板２の温度を室温とし、蒸着速度を0.03nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させると発光強度が動作開始時の60〜80％になる。
サファイア基板２の温度を200℃とし、蒸着速度を0.1nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させると発光強度が動作開始時の約90％になる。
【００２７】
極端な高温では蒸着された銀が島状になってしまうので電極として使用することはできない。サファイア基板２の温度を更に高くすると蒸着速度が0.03nm/秒でも400℃近くから銀の被着が不均一になりだし、蒸着速度が高いと更に低い温度でも銀の被着が不均一が生じる。この不均一が生じると銀層の抵抗値が上昇し、その光散乱が増加するとともにLEDの上記発光強度の経時減衰が速くなりLEDは実用に供し得ない。
以下に詳細に述べるが実施例のLEDチップはアニール１、２の前後いずれにおいてもこのような測定結果となった。
【００２８】
このような実験の結果、銀層の蒸着は蒸着速度を約0.05nm/秒以下とし、サファイア基板２の温度を200℃以下とするのが好ましいと判明した。
LED製造の効率を考えれば、蒸着速度は高い方がよいが、高速過ぎれば銀の層の品質がさがる。また、製造の容易さからサファイア基板２の温度を室温等のより低温とすれば、良好な銀層の品質を得るため蒸着速度をより低くする必要があり、0.03nm/秒以下にするのがよい。上記のようにサファイア基板２の温度を200℃近傍にし、蒸着速度を0.03nm/秒近傍に選ぶのが得策である。
【００２９】
また、銀層の蒸着速度とLED部材の基板温度とを可変して、発光強度を測定し製造プロセスに対するより適切な銀層の蒸着速度と基板温度とを決定するのがさらに好ましい。この場合、Ag層における出力光の輝度分布の均一性も良好であることが好ましい。
【００３０】
従来のLED製造プロセスでは、ＬＥＤの動作電圧を下げるために、電極を蒸着した後にＬＥＤチップを400〜500℃でアニールする方法がよく用いられてきた。本発明の第１の実施例のLEDチップを形成する際は、Agを蒸着した直後は、ＬＥＤチップを窒素雰囲気中で通常知られている温度（400〜500℃）よりも低い200℃でアニール１を行い、ボンディング用の金属電極やｎ電極をつけたあとは500℃でアニール２をおこなった。前述のようにアニール１を省略してもよい。
【００３１】
図４は、アニールの時間効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
図４は、ｐ層５と同じ特性を有するｐ型GaN基板上に蒸着された２つのAg電極間の電圧降下を該電極の間に500uAの電流を流して測定した結果を示している。ｐ型GaN基板はAg蒸着後に窒素雰囲気中、200℃でアニールされたもので、Ag電極間電圧降下は該アニール時間を変えてプロットしてある。
図４はAg蒸着中のｐ型GaN基板の温度Tsが室温でのカーブ４１と200℃でのカーブ４２とを示しているが、温度Tsがその他の値の場合でも、20分以上アニールすることで、２つのAg電極間の電圧降下はアニール前よりも低下した。温度Tsによらずアニールの効果を見積もれる点は有利である。
【００３２】
なお、上記電圧降下の値はｐ型GaN基板によるアニール非依存抵抗の寄与が大きい。実際に形成されたＬＥＤチップ間の端子間電圧が３〜４ボルトになることを考慮すると、最終製品としてのLEDに対するAg電極の接触電圧のアニールによる変化は５０％を越えるといえる。したがって、アニールによるLEDの効率（出力光電力／入力電力）の改善がおこなえる。
ここでのアニールは前述のアニール１に相当しアニール温度は200℃以上とするのが効果的である。特にｎ電極７を形成してからアニールする場合（アニール２）は400〜500℃でアニールするのがよい。
上記したように本発明の第１の実施例のGaN系LEDおよびGaN系LEDチップは第１層が銀層であるｐ電極を有するLEDの製造プロセスの確立に役立つ。
【００３３】
図５は本発明の第２の実施例のLED５０の部分断面図である。
なお、TiO2層５２はボンディング用の電極金属層２１ａよりかなり薄くなっており図５では寸法を信用すべき出ない。
図２のLED２０におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図２におけると同じ参照番号が付されている。
本発明の第２の実施例と第１の実施例との違いは、ｐ電極として蒸着される銀層５１厚さを10nmと薄くし出力光に対する透過率を改善した点と、該銀層の保護、安定化と透過率の更なる改善をするため、ｐ電極の上にTiO2層５２を蒸着した点にある。
【００３４】
ボンディング用の電極金属層５１ａはボンディング用の電極金属層２１ａと実質的におなじものである。２枚のTiO2膜により透明銀電極をサンドウィッチし透過率を改善する技術は周知であるが（「薄膜ハンドブック」、４９６頁、オーム社、東京（1983）参照）、銀層上にTiO2層５２を蒸着した本第２の実施例の構成でも出力光に対する透過率を改善できることが判明した。金属層は厚さが２０nm以下で透明となるが、透明導電膜としての膜厚は３〜１５nmの範囲に限定されるといわれ、また波長が500nm以下では銀の吸収が金より少ないといわれている（「薄膜ハンドブック」、４９５頁、オーム社、東京（1983）参照）。本第２の実施例ではLEDの効率を改善し信頼性を確保する観点から該膜厚を１０nmとした。
【００３５】
なお、ｐ電極の第１層として蒸着された銀層上にTiO2を蒸着することの効果を測定してLEDの設計に役立てるため次の実験をおこなった。
まず光学部品の透明基板として一般に用いられている光学ガラスであるBK7基板（「理科年表」、５１８−５１９頁、丸善、東京（1992））上に銀を蒸着した。BK7基板温度を室温にし、蒸着速度0.03nm/秒で厚さ１０nmのAg層を蒸着した試料１と、さらにその上に厚さ25nmのTiO2層を蒸着した試料２を作成した。
【００３６】
図６は、このようにして作成された試料１、２の透過率の測定結果を示している。測定光の波長が450nmでの透過率は、試料１がカーブ６１から透過率49%なのに対して試料２ではカーブ６２から透過率66%まで増加している。上記試料２ではTiO2膜の膜厚として25nmを選んだが、これは波長が450nmでのAg層とTiO2膜の合成多層膜の透過率を最大にする厚さであるためである。従来良く使用されるニッケル１nmと金８nmの２層膜の透過率は47％であった。波長が450nmより短い領域ではさらにAg層とTiO2膜の合成多層膜が有利となることが分った。（なおAg層の層厚が7nmではAg層と合成多層膜の透過率はそれぞれ52%、71%であった。）
【００３７】
本発明の発明者等は、他の金属薄膜層に比べAg層の吸収が少なく反射率に透過率が依存していることを突き止め（図８も参照）、所望波長での透過率を最大にするためには該波長λに比例してTiO2膜の膜厚を変えればよいことも見出した。ひとつの方法として膜厚を２５×λ／４５０（nm）とする方法がある。本発明の第２の実施例ではTiO2膜の膜厚を25nmとし波長が450nmでのAg層の透過率を最大にしている。TiO2膜は透過率を高める光学整合層として機能しその所要膜厚はAg層の膜厚に依らず膜厚制御が容易な点は有利である。
勿論、ボンディング用の金属電極５１ａ下部を除く部分のみを銀層としても出力光を増す効果が得られることは明白である。あるいはボンディング用の金属電極５１ａの下部近傍を含む銀層５１の厚さを増加させて金属電極５１ａと銀層の接続を容易にしてもよい。
【００３８】
図７は本発明の第２の実施例のGaN系LEDを製造するために図３の工程図に工程３８１と工程３８２とを追加すべきことを示している。工程３８においてｎ電極７を形成し、引き続きアニール２を実施した後、TiO2を蒸着しパターニングしてTiO2層５２を形成し（工程３８１）、該TiO2層５２にボンディング用の金属電極５１ａ上部の穴をパターニングして形成したのち第３回目のアニール（アニール３）をおこなった（工程３８２）。その後形成したLEDチップをパッケージ８のダイ・パッド８ａに取り付け、ボンディングワイヤを配線して樹脂封じなどの処理をおこなってLED製品を完成させた（工程３９）。
【００３９】
TiO2層５２を用いる場合、銀層５１の蒸着時の条件が緩和され、サファイア基板２の温度が同一でも銀の蒸着速度を高くできる。すなわちTiO2層５２は光学整合層として機能するだけでなく、銀層５１の機械的、電気的特性とを向上するための誘電体安定化層としても機能している点が好ましい。
代替誘電体透明薄膜として、SiO2、Al2O3なども効果があるがTiO2層５２が最も効果的であった。
また、第１の実施例におけると同様に、アニールはアニール１、２をおこなってもよいし、アニール２のみ、あるいはアニール３のみとしてもよい。
【００４０】
第２の実施例のＬＥＤチップはその電圧電流特性が図１５のカーブ１５１とほとんど同じであり、良好な特性が得られた。またその光出力は透明電極の透過率に略比例したので銀層５１が10nmでTiO2層５２が25nmのとき、ニッケル層の場合、ニッケル１nmと金８nmの２層膜で図２の銀層５１とTiO2層５２とを置換した従来技術によるLED（LED-P)に比べ少なくとも1.4倍以上の効率（光強度／入力電力）を得ることができた。
【００４１】
一方発明者等は上記銀層が良好な反射膜として機能するｐ電極を構成できることを見出し本発明の第３の実施例を構成した。銀の光吸収が少ない点はここでも有利である。
まず図８を参照して銀が反射率の高いｐ電極を実現する金属として優れている点について説明する。
【００４２】
図８にはガラスに蒸着した膜厚100nmの各種金属層の反射率の波長依存特性がプロットされている。
図８において、それぞれ、カーブ８０は銀層、カーブ８１はパラジウム層、カーブ８２は白金層、カーブ８３はニッケル層、カーブ８４は金層、カーブ８５はアルミニウム層、カーブ８６はクロム層、カーブ８７はチタン層の各反射率を表している。GaN系LEDの出力光である青から緑付近の波長において90%以上の反射率が得られる薄膜材料は、銀もしくはアルミニウムであることが分った。
【００４３】
また、p電極としてオーミック接合を形成できる金属は、銀、パラヂウム、白金、ニッケルが知られている。銀以外のこれら金属の薄膜の反射率は、青から緑付近の波長においていずれも65%以下であり、これらの金属をｐ電極として使用しても、従来の反射ｐ電極に比較して明らかな優位性を示すことはできない。
一方、金、アルミニウム、クロム、チタンなどはｐ電極としてオーミック接合が形成できないことが分かっている。
したがって、より高い反射率が得られ、ｐ電極として良好に機能する金属薄膜としては銀が最も適していることがわかった。
【００４４】
銀薄膜について、波長470nmの光に対する反射率を膜厚を変えてプロットすると図９のとおりである。膜厚の増加に伴って反射率も大きくなるが、膜厚が50nm付近で飽和する。従来のｐ電極に対して顕著な優位性を得るためには少なくとも20nm以上の膜厚が必要であることがわかる。また、銀の量を50nm以上とすれば少ない銀で十分な効果が得られる。100nm以上は反射率を得るためには光学的には殆ど意味がない。しかし、銀に他の金属が拡散して銀そのものの反射率が得られない恐れのある場合は銀の厚さを拡散する金属と量に応じてさらに増加させるのがよい。
【００４５】
以上の知見と銀層がｐ型窒化物半導体上に透明電極として安定に形成できる本発明の技術に基づき本発明の発明者等は、LED素子（チップ）をパッケージにフリップ・ボンディングしてLEDを構成する考えに至った。
【００４６】
図１０には本発明の第３、第４の実施例のLEDチップ１００A（図１０の（Ａ））とLEDチップ１００Ｂ（図１０の（Ｂ））の断面が示されている。
これら、第３、第４の実施例ではサファイア基板２が活性層４から発生する光に対し高い透過率をもつので出力光はサファイア基板２から外に放射される。サファイア基板２とは別の透明基板を用いてもよい。
図１０において図２のLED２０におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図２におけると同じ参照番号が付されている。パッケージ８を除きLEDチップ１００の組立はLED２０を組立てる場合と同様であるが、蒸着される銀層１０１の膜厚が銀層５１の膜厚に比較し厚くなっている。
【００４７】
第３の実施例のLEDチップ１００Ａはｐ電極が銀層１０１（厚さ100nm）と層１０３Ａのみを有し、それら薄膜間に拡散阻止層１０２を有しないLEDチップ２０である。層１０３Ａが銀層１０１の安定化層であり銀層１０１の反射率を低下させない金属や誘電体で銀層の全体あるいは一部を覆うように構成される。
まずLEDチップ１００Ａが誘電体からなる層１０３Ａを用いる場合はその一部に穴を設け銀層へ接続される回路接続用金属層が必要である。銀層の厚さが20nm以上で反射層として形成する工程（図３の工程３６）を除けば製造工程は第２の実施例におけると同様に工程３１から工程３８、工程３８１〜工程３８２を経てLEDチップ１００Ａが形成される。
【００４８】
さらにLEDチップ１００Ａは工程３８２からは後述の図１２に記載の工程３９１に移行して銀層上の回路接続用金属層とｎ電極７上にボールボンディング法によって金バンプ等のボンディング電極１１６を形成しLEDチップ１００Ａが実装できる状態となる（図１１の（Ａ））。次にLEDチップのフリップチップ・ボンディングをおこなう。まず、LEDチップ１００Ａをウェーハ上に多数形成した場合は該ウェーハ裏面をラッピングし該ウェーハをスクライビングによって１つ１つのLEDチップ１００Ａに分割した（工程３９２）。また、図１１の（Ｂ）に示すようにパッケージ１１８のダイ・パッド上のリード線１１８ａ上に、インジウム系の低融点金属から成るバンプ１１８ｂを形成した（工程３９３）。最後にLEDチップ１００Ａとパッケージ１１８とを位置合わせして、加熱・加圧してボンディング電極１１６とバンプ１１８bとを接合し図１１の（Ｃ）に示すLED１１０が得られた（工程３９４）。チップ保護等のため必要に応じてLED１１０を樹脂封止してもよい。
なお上記LEDチップ１００ＡとLED製品の製造工程でのアニールについては第２の実施例におけると同じである。
金属層１０３Ａを用いる場合は後述の第４の実施例のLEDチップの製造工程において第２層１０２を欠く場合と同じなので、ここでは述べない。
また、層１０３Ａが金属であれ誘電体であれ銀層に対する安定化層として機能する点は共通である。
【００４９】
本発明の第４の実施例のLEDチップ１００Ｂも図３の工程３５までを経過したＬＥＤ部材にさらに図１２に記載の工程を加えることで形成される。工程３６Ａにおいて銀層１０１銀層１０１を20nm以上、第４の実施例では100nm蒸着し、工程３７１においてニッケルの拡散阻止層１０２を厚さ300nmまで蒸着した。ただしLED部材のアニールはおこなわない。拡散阻止層１０２は、必須ではないが、銀層１０１の側面をも覆いｐ層５とともに該銀層１０１を封止するようにした。次に回路接続用金属、ここでは金を50nm厚まで蒸着した（工程３７２）。ｎ電極７はｎ層３上にチタン層（厚さ10nm）を蒸着しさらにその上に回路接続用金属としてアルミニウム層（厚さ200nm）を蒸着して形成した（工程３８）。良好なオーミック接合を得るためのアニールは前記図３の工程でのアニール２と同様に、基板温度４５０℃、３０分実施した（工程３８）。
【００５０】
次に工程３７３は省略して前述の工程３９１に移行して金層１０３とｎ電極７上にボールボンディング法によって金バンプ電極等のボンディング電極１１６を形成しLEDチップ１００Ｂが実装できる状態となる（図１１の（Ａ））。次に上記第３の実施例でLEDチップ１００Ａについておこなったと同様に、工程３９２〜工程３９４によりLEDチップ１００Ｂをパッケージ１１８にフリップチップ・ボンディングする。チップ保護等のため必要に応じてLED１１０を樹脂封止してもよい。
【００５１】
本発明の第３の実施例において銀層１０１上に直接蒸着されるボンディング電極１１６として金層や金バンプ電極を採用すると金の拡散により銀層１１０側の反射率が劣化してしまうことがある。本発明の第４の実施例はｐ電極を３層構造として上記不都合を解消したものである。
【００５２】
すなわちｐ電極の３層構造は第１層１０１が半導体とのオーミックな接続が得られ、かつ、反射率の高い材料、第２層１０２は後工程での第１層への金属拡散を抑制し第１層の反射率の減少を押さえる材料、そして、第３層１０３はボンディングやバンプ形成を可能にする材料が選択されるのが好ましい場合が多い。以下に、それら条件満たすように各層の材料選択をおこなった場合について図１３を用いて説明する。
【００５３】
図１３はｐ電極の第２層の必要性を説明するためｐ電極の反射率を測定光の波長にたいしてプロットした図である。オーミック接合を得るための前述のアニールによりｐ電極の光に対する反射率の変化がわかる。
カーブ１３１はｐ電極として銀層１０１を蒸着した直後のサファイア基板２側からみた反射率、カーブ１３２は拡散阻止層１０２として第２層のニッケル層を第１層である銀と第３層である金層１０３の間に設置した三層構造でのアニール後の反射率、カーブ１３３は第２層を設置しない銀層１０１と金層１０３の二層構造でのアニール後の反射率である。
【００５４】
上記2層構造では、アニールによって金が銀層１０１側に拡散し、顕微鏡による目視観察でも顕著な色の変化があり、結果として反射率が減少している。一方、第２層としてニッケルを設置した場合（カーブ１３２）については、アニール後も反射率の減少は5%程度であり、顕微鏡による目視観察でも顕著な色の変化は認められなかった。第２層１０２のニッケルが拡散防止層として機能し、第３層１０３の金が第１層１０１である銀層への拡散を阻止している。
第４の実施例では金拡散を重視しボンディング性をやや犠牲にした金厚みの選定をおこなっている。
【００５５】
次に図１４、図１５を用いて本発明の第４の実施例についてさらに説明する。
図１４は、本発明の第４の実施例によるLEDの出力光の発光強度１４１と従来のLEDの出力光の発光強度１４２の入力電流に対する変化を任意単位（au)で比較プロットしたものである。この従来のLED（前記LED-P)のLEDチップは図１のLEDチップ１０と同じで、第４の実施例のチップと電極構成が異なるがそれ以外の構成は等価であり、同一チップ面積、同一ｐ層面積とを有する。ｐ層面積の約15%がボンディング用の金属ｐ電極であり、フリップチップ方式実装によりこの程度の出力光の増加は予測される。
図１５は、本発明の第４の実施例によるLEDの駆動電圧１５１と従来のLEDの駆動電圧１５２の入力電流に対する変化を比較プロットしたものである。
【００５６】
図１４、図１５から明らかなように、本発明の第４の実施例のLEDは従来のLEDに比較して約２倍明るく、駆動電圧は同等か少し低いことがわかる。前記第３層１０３を金層からアルミニウム層としても同様の効果を得ることができる。
また、銀層１０１の上に第２層１０２等を設けたので銀層の安定度が増し、それがない場合に比較し銀層１０１の蒸着形成時に基板温度をより低温とし蒸着速度をより高速にできる点は有利である。すなわち第２層１０１は拡散阻止層として機能するだけでなく、銀層１０１の機械的、電気的特性を向上するための金属安定化層としても機能している点が好ましい。
【００５７】
また、第２層１０２や第３層１０３はそれ自体多層薄膜であってもよいし、それら多層膜の構成がそれらの面積的広がりにわたり均一である必要もない。第２層１０２を安定化層としてのみ機能させ安定化層として用いる場合は第２層が銀層１００に拡散しないことが特にもとめられる。第２層１０２を拡散阻止層として機能させるばあいは第２層が銀層１００に拡散しないとともに第３層の銀層への拡散を阻止する能力が高い必要がある。第３の実施例において第２層１０２を欠くばあい第３層１０３は回路接続に適するとともに銀層１００に拡散しないことが特にもとめられる。
【００５８】
第１層である銀層１０１への第２層１０２や第３層１０３の金属の拡散は高温アニールを行っているときに著しいので、第４の実施例において次のような工程変更をおこなって、第５の実施例を得た。
（１）工程３７２を省略し第４の実施例では省略した工程３７３に置いて回路接続用金属電極の蒸着をおこなう。この場合工程３７２でおこなったよりも第３層を厚く蒸着してボンディング性を改善できよう。
このようにすると第３層１０３の拡散は極めて少なくなり、銀層１０１の反射率の低下が少なくなりＬＥＤの光量すなわち発光強度を更に多くすることができる。
ただし、第２層１０２の表面がが工程３８のアニール２の中で酸化するなどの第３層との密着性を損なう変化を生じないように注意しなければならない。そのような変化が生じたばあいは、変化した表面の除去プロセスを追加してもよい。（２）また、上記表面の変化による密着性の悪化を軽減するため、工程３７１と工程３７３とを実施し、工程３７２では第３層１０３を第４の実施例での工程３７１におけるより薄く蒸着し、工程３７３では追加の第３層蒸着をおこなうようにしてもよい。
【００５９】
上記第３〜第５の実施例では工程３７１におけるアニール１１を行っていないが工程管理等の目的で該アニール１１をおこなって工程３７１までの工程を経たLED部材の種々の測定をおこなってもよい。
上記第３〜第５の実施例ではフリップチップ構造をとるため、従来の方法では、出力された光が反射、吸収する原因となっていた透明電極、ボンディング用電極、ボンディングワイヤなどが出力光射出方向には存在せず多くの光をLEDチップから外に取り出せる。また、ｐ電極の銀層１０１の反射率が高いためさらに光の取り出し効率を高められると同時に、LEDチップの薄膜構造が簡略化し、ダイ・パッドの反射率を高めるための手段も必要もないためLED製品の構造を簡略化でき、コストを削減できる。
【００６０】
さらに、前記第２の実施例のLEDチップにおいて銀層５１の厚さを20nmより厚くし、該LEDチップをフリップチップ・ボンディングして前記第３、第４の実施例のLEDと同様なLED製品が本発明の第６の実施例のLEDとして得られる。
また、フリップチップ・ボンディングをするためのボンディング電極とインジウム系の低融点金属から成るバンプとはLEDチップとパッケージ間で互いに交換することもできるし、適宜の別の金属とすることもできる。
【００６１】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、種々の変形や追加をおこなってより多くの電子装置に応用できるものである。以下に本発明の実施態様のいくつかを列挙して本発明の多様な実施への参考に供したい。
【００６２】
（実施態様１）：
基板と
該基板上のｎ型窒化物半導体層と、
ｎ型窒化物半導体層上の窒化物半導体からなる活性層と、
活性層上のｐ型窒化物半導体層と、
ｐ型窒化物半導体層上の前記活性層が発生する光を反射させるための厚さ20nm超過の銀層と、
を備えたLED部材。
【００６３】
（実施態様２）：
前記銀層の表面に該銀層の表面の一部分に安定化のため誘電体を設けて成る実施態様１に記載のLED部材。
（実施態様３）：
前記銀層上に銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層を設けて成る実施態様１あるいは実施態様２に記載のLED部材。
（実施態様４）：
前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする実施態様３に記載のLED部材。
【００６４】
（実施態様５）：
前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設けて成る実施態様２〜実施態様４のいずれかに記載のLED部材。
（実施態様６）：
前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする実施態様５に記載のLED部材。
（実施態様７）：
前記金あるいはアルミニウムの部分が前記金属層より薄い薄膜層であることを特徴とする実施態様６に記載のLED部材。
【００６５】
（実施態様８）：
前記回路接続用金属手段上にボンディング電極を設けたことを特徴とする実施態様６あるいは実施態様７のいずれかに記載のLED部材。
（実施態様９）：
前記ボンディング電極が金バンプであることを特徴とする実施態様８に記載のLED部材。
（実施態様１０）：
前記銀層実施態様３〜実施態様９のいずれかに記載のLED部材を複数個集積したウェーハ。
【００６６】
（実施態様１１）：
実施態様８あるいは実施態様９に記載のLED部材をパッケージにフリップチップ・ボンディングして形成したLED製品。
（実施態様１２）：
前記ボンディング電極が金バンプで前記パッケージのリード線上のインジューム系低融点金属から成るバンプバンプと接続していることを特徴とする実施態様１１に記載のLED製品。
【００６７】
（実施態様１３）：
LED部材を形成するための方法であって、
基板を用意する工程と、
基板上にｎ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
ｎ型窒化物半導体層上に窒化物半導体からなる活性層を成長させる工程と、
活性層上にｐ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記基板を加熱して前記ｐ型窒化物半導体層の活性化をおこなう工程と、
該ｐ型窒化物半導体層上に20nm以上の所定の厚さの銀層を設ける工程と、
前記銀層に安定化層を蒸着する工程と、
を含むLED部材の製造方法。
【００６８】
（実施態様１４）：
前記安定化層が誘電体であることを特徴とする成る実施態様１３に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１５）：
前記安定化層が銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層である実施態様１３に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１６）：
前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする実施態様１５に記載のLED部材の製造方法。
【００６９】
（実施態様１７）：
前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設ける工程を追加して成る実施態様１５あるいは実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１８）：
前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする実施態様１７に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１９）：
前記回路接続用金属手段が前記金属層のより薄い金あるいはアルミニウムの薄膜層であることを特徴とする実施態様１８に記載のLED部材の製造方法。
【００７０】
（実施態様２０）：
前記回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする実施態様１７〜実施態様１９に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２１）：
前記銀層実施態様３〜実施態様９のいずれかに記載のLED部材をウェーハに複数個集積し該ウェーハをラッピングしてからダイシングしてLEDチップを分離する工程を含むLED製品の製造方法。
（実施態様２２）：
前記分離されたLEDチップをフリップチップ・ボンディングする工程を追加して成る実施態様２１に記載のLED製品の製造方法。
【００７１】
（実施態様２３）：
前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第１のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第１のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る実施態様１５〜実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２４）：
前記金属層に第２の回路接続用金属手段を設ける工程と前記第１、第２の回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする実施態様２３に記載のLED部材の製造方法。
【００７２】
（実施態様２５）：
前記金属層に第３の回路接続用金属手段を設けかつ前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第２のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第２のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る実施態様１５〜実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２６）：
前記第３の回路接続用金属手段上にボンディング電極を設ける工程を追加して成る実施態様２４に記載のLED部材の製造方法。
【００７３】
（実施態様２７）：
ｐ型窒化物半導体層を備える電子装置であって該ｐ型窒化物半導体層に蒸着した厚さ20nm超過の銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに短波長光の反射層として機能することを特徴とする半導体光電子装置。
（実施態様２８）：
前記銀層が安定化層を有することを特徴とする実施態様２７に記載の半導体光電子装置。
（実施態様２９）：
前記安定化層が前記銀層に接し銀に容易には拡散しない金属層と該金属層に接するボンディング性のすぐれた金属層とを順次前記銀層に蒸着して蒸着光学整合層として機能することを特徴とする実施態様２８に記載の半導体光電子装置。
【００７４】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、従来のものに比較して明るいダイオードが得られる。また下記の効果が得られる。
1)動作電圧の低く、連続動作に対して安定に動作するLEDを効率的に実現できる。
2)LEDにおいて低い動作電圧を維持したまま、光の取り出し効率を増加できる。られる。
3)反射ｐ電極として銀層を用いるのでLEDの構造が簡単化され、製造プロセスが簡略化され、信頼性の向上とコストの低減ができる。
４）また、これらによって、例えば、従来２つのLEDが用いられていたような発光装置において、１つのLEDで同等の性能を得ることができ、LEDの個数削減ができるなどため、発光装置の小型化、低コスト化が実現可能となる。
５）また、受光装置等のｐ型窒化物半導体層を備える光電子装置であれば本発明の銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに光の、限定的ではないが特に短波長光の、透過層あるいは反射層として良好に機能する半導体光電子装置で広く応用できるので有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるGaN系半導体に基づいて構成したGaN系LEDの断面図である
【図２】ｐ電極を構成する第１層金属として銀（Ag）層２１を蒸着した本発明の第１の実施例のGaN系LED２０の断面図である。
【図３】LED２０の組立プロセスを説明するための工程図である。
【図４】アニールの効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施例のLED５０の部分断面図である。
【図６】試料１、２の透過率の測定結果を示す測定光の波長が450nmでの透過率のグラフである。
【図７】本発明の第２の実施例のGaN系LEDを製造するために図３の工程図に工程３８１と工程３８２とを追加すべきことを示す部分肯定図である。
【図８】にはガラスに蒸着した膜厚100nmの各種金属層の反射率の波長依存特性をプロットしたグラフである。
【図９】銀層について、波長470nmの光に対する反射率を膜厚を変えてプロットしたグラフである。
【図１０】本発明の第４の実施例のLEDチップ１００の断面図である。
【図１１】LEDチップ１００をパッケージにボンディングする手順を説明するための図である。
【図１２】本発明の第４の実施例のLEDチップ１００Ｂの製造とその実装とをおこなう工程を示す工程図である。
【図１３】ｐ電極の第２層の必要性を説明するためｐ電極の反射率を測定光の波長にたいしてプロットしたグラフである。
【図１４】 本発明の第４の実施例によるLEDの発光強度１４１と従来のLEDの発光強度１４２の入力電流に対する変化を任意単位(au)で比較プロットしたグラフである。
【図１５】本発明の第４の実施例によるLEDの駆動電圧１５１と従来のLEDの駆動電圧１５２の入力電流に対する変化を比較プロットしたグラフである。
【符号の説明】
１ GaN系LED
２ サファイア基板
３ ｎ層
４ 活性層４、
５ ｐ層５、
６ 透明ｐ電極６
６ａ ボンディング用ｐ電極
７ ｎ電極
８ パッケージ
８ａ ダイ・パッド
１０ 従来技術のGaN系LEDチップ
２０ 本発明の第１の実施例のGaN系LED
２１ 銀（Ag）層
２１ａ ボンディング用の電極金属層
１００Ａ、１００Ｂ LEDチップ
１０１ 銀層（第１層）
１０２ 拡散阻止層（第２層）
１０３ 回路接続用金属層（第３層）
１０３Ａ 回路接続用金属層
１１０ ＬＥＤ
１１６ ボンディング電極
１１８ パッケージ
１１８ａ リード線
１１８ｂ 低融点金属から成るバンプ
【産業上の利用分野】
本発明は、窒化物半導体を備えた電子装置に関し、特にｐ型窒化物半導体に銀を含む反射電極をそなえて光学特性と光電気特性を改善した光電子装置とその製造方法とに関する。
【０００２】
本明細書において「窒化物半導体」とは「III族窒化物半導体」であり、「発光ダイオード」すなわち「LED」とはｐ−ｎ接合部あるいは活性層を介挿したｐ−ｎ接合部（以下「広義のｐ−ｎ接合部」と称す）を有するものを含み、インコヒーレント光を出力する電子装置であり、「ＬＥＤ部材」とはこれをさらに加工してLEDとするため必ずしも半導体ではない単結晶基板上にひとつあるいは複数の半導体薄膜層を成長して形成したもので広義のｐ−ｎ接合部を有する半導体多層膜構造体であり、「LEDチップ」とはLED部材であってｐ型領域とｎ型領域とがそれぞれの電極であるｐ電極とｎ電極とを有しこれら電極から電気的に駆動されるLED部材であり、LEDチップは単独であるいはウェーハに多数が集積されて存在し電極からボンディングワイヤをひきだしてもよいLED部材であり、「LED製品」とはLEDチップを有し、該LEDチップは広義のｐ−ｎ接合部を駆動するための電気配線を有しリード・フレームや印刷基板、セラミック基板等（以下パッケージと総称する）の表面（ダイ・パッドと総称する）にダイ・ボンディングされている光電子装置であり、例えばLEDランプ、７素子表示装置等である。
【０００３】
【従来の技術】
短波長発光装置の開発が活発におこなわれている。一般に波長が550nm以下である短波長光が効率的に発生できれば、長波長発光装置とともに用いてフルカラーディスプレイや白色光源が実現でき、本装置の応用機器の機能の拡充や消費エネルギーの低減などが期待されている。
これら短波長発光装置の多くはIII族窒化物半導体に基づいて組立られており、「III族窒化物半導体」にはGaN、AlN, InN, BN, AlInN, GaInN, AlGaN, BAlN, BInN, BGaN、BAlGaInN等が含まれる。特にGaNを筆頭に、GaInN, AlGaN, BGaN、BAlGaInN等のGaNを主成分とするIII族窒化物半導体を「GaN系半導体」と称する。
【０００４】
短波長発光装置の一つであるLEDの例としてGaN系半導体に基づいて構成したLED（以下「GaN系LED」と称す）を図１を参照して説明する。以下において混同しないときは「薄膜層」を単に「層」とも称する。また各層は例えば特願平９−３０２０４号において山田等が開示する図１の（Ａ）ように複数の異なる組成の亜層からなるが本発明の理解に必要な範囲で図１の（Ｂ）の簡明な記載を選んで今後の説明をおこなう。
【０００５】
図１の（Ａ）においてGaN系LED２１’はサファイア基板２２’、AlNバッファ層２３’、ｎ型GaNコンタクト層2４’、ｎ型AlGaNクラッド層２６’、ドープInGaN層２８’、ｐ型AlGaNクラッド層３０'、ｐ型GaNコンタクト層３１’、蒸着金属３３’、ｐ電極３２’、ｎ電極２５’からなっている。
図１の（Ａ）においてGaN系LED２１’は次の図１の（Ｂ）のひとつの実現形である。
【０００６】
一方、図１の（Ｂ）においてGaN系LED１はサファイア基板２、ｎ層３、一般には窒化物半導体の多重量子井戸層である活性層４、ｐ層５、透明ｐ電極６、ボンディング用ｐ電極６ａ、ｎ電極７からなるGaN系LEDチップ１０を、パッケージ８のダイ・パッド８ａにダイ・ボンディングして組立てられる。ボンディング用ｐ電極６ａ、ｎ電極７は一般にパッケージ８に備え付けられたリード線（図示せず）にボンディングワイヤ６ｂ、７ａで接続されている。ボンディングワイヤ６ｂ、７ａ間に駆動電圧を印加してGaN系LED１に入力電流を流し、該入力電流により活性層４から出力光を発生させる。少なくともボンディング用ｐ電極６ａの表面部分とｎ電極７の表面部分とは回路接続用金属手段である。
【０００７】
図１の（Ａ）の発光ダイオード２１’と図１の（Ｂ）のGaN系LED１間には下記の対応が成り立っている。
【０００８】
上記の構造を有するGaN系LED１では、したがって、（イ）できるだけ小さな駆動電力（＝入力電流×駆動電圧）で、できるだけ多くの光を活性層４から発生させ、（ロ）活性層４で発生した光をなるべく多く出力光として外に取り出す、ことが重要である。
【０００９】
できるだけ小さな駆動電力で、できるだけ多くの光を活性層４から発生させるため、多くの努力がはらわれた。ｐ型窒化物半導体層の抵抗率はｎ型窒化物半導体層の抵抗率に比べかなり大きく、ｐ型窒化物半導体層にｐ電極を形成するとｎ型窒化物半導体層にｎ電極を形成した場合に比べ金属−半導体接合により大きな接触電圧を生じ窒化物半導体素子の消費電力を増加させる主因となっていた。そのため、ｐ電極は接触電圧を低下させるためｎ電極よりかなり広くなっている。
【００１０】
上記接触電圧の低減のため、ｐ電極としてｐ型窒化物半導体層上にパラジュームを蒸着する技術（特願平９−３０２０４号）やｐ電極を形成する前のｐ型窒化物半導体層の清浄化技術（特願平９−４８４０２号）やｐ型窒化物半導体層とｐ電極金属の間にＶ族置換型窒化物半導体層を挿入する技術（特願平９−５３３９号）などが開発された。
一方ＬＥＤではこの広い面積を有するｐ電極が活性層で発生した光の多くに遭遇するため、活性層で発生した光をなるべく多く出力光として外に取り出すのに好ましい光学的特性、すなわち透過率や反射率、を合わせ持つことが望まれる。
【００１１】
図１の（Ｂ）において活性層４で発生した光は全方向に進行するが、そのうち、GaN系LED１の出力光として有効な光は透明ｐ電極６から外部に放出される光である。したがって、透明ｐ電極６は透過率が大きくなければならない。活性層４からパッケージ８側では光を反射して透明ｐ電極６の方向にむける工夫がなされる。
【００１２】
透明電極６としては厚さ数nmのニッケルと金の多層膜（例えばニッケル1nmに8nmの２層膜）が用いられ、その透過率は40〜50%程度である。また、この透明電極６は、薄すぎてボンディングには適さず、ボンディング部分にはさらに厚いボンディング用の電極６ａが必要となる。ボンディング用の電極６ａとしては、数１００nmの厚みをもったニッケルと金の多層膜などがよく用いられ、その面積はボンディング作業の簡便性を確保するため最小でも一辺が80〜100μmの矩形程度の面積を必要とする。
【００１３】
一方、ｎ電極側にはその直下に活性層４がないため、光出力を透過させる工夫はされないのが一般的で、ｎ電極７としてはチタンやアルミなどの多層膜がボンディング用電極として形成されている。これらのボンディング用電極はその厚みのために光を透過することができないので、ボンディング作業の簡便性を損なわない限りなるべく小さな面積になるように設計される。
【００１４】
また、パッケージ８側に向った光は、パッケージ表面すなわちダイ・パッド８ａに形成された反射手段によって反射される。例えば、良く用いられる反射手段としては、反射率が高い白色ダイ・パッド自体や、ダイ・パッドに設けた反射率の高いテープなどである。パッケージ自体を金属とし、その表面にアルミニュームなどをめっきして反射手段とすることもある。いずれの場合にも実装時の表面状態、実装までの保存状態などの影響を受けるが、その反射率は50〜80%である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来のＬＥＤでは、活性層から発生した光が透明ｐ電極側から出力されて外に取り出される場合、透明ｐ電極側へ向った光はボンディング用電極やボンディングワイヤなどで反射、吸収されるだけでなく、透明ｐ電極でもその50〜60%が反射、吸収される。
一方、パッケージ側に出力された光は、ダイ・パッドに設置された反射手段によって、その50〜80%が反射されるが、この反射光と直進光を合計しても活性層で発生した光の総量の半分程度しか出力光として取り出すことができない。
【００１６】
外に取り出す出力光の強度すなわちLEDの発光強度を増加させるために、ｐ電極の透過率をさらに高くしようとして薄くすると、透明ｐ電極の面積抵抗が大きくなり、入力電流の広がりが制限される。そのためLEDの端子間電圧を上昇させざるをえず、結果的にLEDの発光効率を低下させてしまう。また、ｐ電極は光の透過とボンディングという２つの機能を持たせるために、複雑な膜構造をとらざるをえない。さらに、パッケージ側へ出力した光を反射させるための手段が必要となるため、部品点数の増加、製造プロセスの複雑化につながり、ひいてはLEDのコストの上昇を招いている。
また、ボンディング用電極やボンディングワイヤなどで反射、吸収される光を有効に出力光とすることができることが望ましい。
さらに、ｐ電極として他の光電子装置に広く応用できるすぐれた機械的、電気的、光学的特性、光電気特性あるいはそれらの協同的特性の改善されたｐ電極や装置構成が得られることが望ましい。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、抵抗率の低い銀すなわちAgをｐ電極の少なくとも一部分の第１層金属として用い電気的にすぐれた特性と光学的にすぐれた特性を有するｐ電極を安定に実現できる新規な技術に基づいている。
本発明の半導体光電子装置はｐ型窒化物半導体層を備える電子装置であって該ｐ型窒化物半導体層に蒸着した銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに光の、限定的ではないが短波長光の、反射層として機能するようにしている。
その厚さを調整して銀層やその一部分を反射率の高い反射ｐ電極としている。
【００１８】
上記銀の機械的、電気的特性とを向上するため金属や誘電体の安定化層で銀層を覆うのが好ましい。
また反射率を高くするため拡散防止層で反射ｐ電極の銀を覆ってから拡散防止層の上に回路接続用金属を設けるようにしてもよい。
また、透明基板を備えるLEDチップでは透明基板側から出力光を外部に取り出すように、ｐ電極を反射ｐ電極としパッケージにLEDチップをフリップチップ・ボンディングするようにしてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下に窒化物半導体LEDの製造に関する本発明を理解するためGaN系LEDの製造に関する本発明の実施例を説明する。当業者は以下の実施例から他の窒化物半導体LEDを組立てる場合の知識をも得ることができる。また、透明ｐ電極や反射ｐ電極のLED以外の電子装置への応用の可能性についても見通しが立とう。
【００２０】
図２は、ｐ電極を構成する第１層金属として銀（Ag）層２１を蒸着した本発明の第１の実施例のGaN系LED２０の断面図である。図１のLED１におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図１におけると同じ参照番号が付されている。銀層２１には図１におけると同様にボンディング用の電極金属層２１ａがニッケル・金等で構成される。ボンディング用の電極金属層２１ａの少なくとも表面部分は金等の回路接続に適した回路接続用金属とする。
図２のＬＥＤは、基板２と該基板上のｎ型窒化物半導体層３と、ｎ型窒化物半導体層上の窒化物半導体からなる活性層４と、活性層上のｐ型窒化物半導体層５と、ｐ型窒化物半導体層上の銀層２１と、を備えたLED部材をパッケージ８にボンディングしたＬＥＤの一実施形態として窒化物半導体としてGaN系半導体を選択したものである。また、各窒化物半導体層の主要部は周知のように必要な組成の層を必要な数だけ含む多層膜として形成されている。
【００２１】
以下に図３の工程図を参照してLED２０の組立プロセスを説明する。
まずＣＶＤ法などの従来の素子形成プロセス（例えば前記特願平９−３０２０４号参照）を用いて、不透明基板を含む他の基板であってもよいサファイア基板２上に、ｎ層３、活性層４とｐ層５を順次形成しＬＥＤ部材を組立てた（工程３１）。次いで該LED部材を他の金属であってもよいニッケルをマスクとしフォトリソグラフィ法でパターニングし、反応性イオンエッチングによって、該LED部材をｎ電極７を形成するｎ層３の一部分（図１の（Ａ）ではｎ型GaN層２４’の蒸着金属３３’取り付け部分）まで掘り下げた（工程３２）。その後、室温でマスクとして使用したニッケルをＬＥＤ部材から王水で除去した（工程３３）。
【００２２】
ニッケルの除去に燐酸を用いたり、王水を室温より昇温して用いることも可能であるが王水を用いてニッケルを除去する方法は窒化物半導体表面の洗浄も兼ねておこなえるので好ましい。ニッケルの除去は数分で終了するがLED部材を王水に浸漬する時間は通常このような処理で採用される５分（特願平９−３０２０４参照）よりかなり長い３０分から１時間程度とした。３０分より短くしてゆくとｐ層表面の清浄化効果が次第に失われ、後工程で該表面に蒸着された銀の安定性が失われることが判明したのでこの浸漬時間を３０分からあまり短くすることは避けなければならない。
【００２３】
その後サファイア基板２を900℃とし窒素雰囲気中で５分間LED部材の活性化を行った（工程３４）。該活性化後ＬＥＤ部材を室温でふっ酸により１０分間洗浄し（工程３５）、ｐ電極の第１層２１を形成するためｐ層５の表面（図１の（Ａ）のｐ型GaN層３１’の表面に相当）の大部分に、Agを100nm蒸着した（工程３６）。ふっ酸による表面清浄化は前記特願平９−４８４０２号の開示が参考になる。
【００２４】
次にｐ電極のボンディング用の電極金属層２１ａを形成するためニッケル300nmと金50nm程度を順次蒸着してパターニングし、第１回目のアニール（アニール１）をおこなった（工程３７）。その後ｎ電極７を形成するためのｎ型GaN部分に、Tiを10nm、Alを200nm順次蒸着してパターニングしＬＥＤ部材をLEDチップとして形成し、第２回目のアニール（アニール２）をおこなった（工程３８）アニールについては後述する。形成したLEDチップをパッケージ８のダイ・パッド８ａに取り付け、ボンディングワイヤを配線して樹脂封じなどの処理をおこなってLED製品を完成させた（工程３９）。ｎ電極７は別の材料構成でもよいが、少なくとも表面部分は金等の回路接続のための回路接続用金属とする。
なお、アニール１を省略しアニール２だけとしてもよい。アニール１を200℃以下でおこないアニール２を200℃以上で好ましくは400℃以上でおこなうのがよい。
【００２５】
Agを蒸着するときの蒸着速度、および蒸着中のサファイア基板２の温度を変えることにより形成されたLEDチップの特性が変化する。この特性変化を調べるためまずこれら蒸着速度と温度とを変えてLED部材を多数形成した。これらLED部材は、図３の工程３６を終了した時点のLED部材でアニール１をおこなう前に得られる。
各ＬＥＤチップを入力電流20mAで室温連続動作させその発光強度の時間変化を測定した。銀の蒸着時にサファイア基板２の温度を室温とし、蒸着速度を0.1nm/秒として形成したLEDチップの発光強度は連続動作開始後３０分でに、連続動作開始時の発光強度の5%以下に減少した。
【００２６】
これに対して、サファイア基板２の温度を200℃にし、蒸着速度を0.03nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させても発光強度はまったく減少せず、長時間連続動作でも発光強度が減少しないことが確かめられた。
サファイア基板２の温度を室温とし、蒸着速度を0.03nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させると発光強度が動作開始時の60〜80％になる。
サファイア基板２の温度を200℃とし、蒸着速度を0.1nm/秒として形成したLEDチップでは30分以上連続動作させると発光強度が動作開始時の約90％になる。
【００２７】
極端な高温では蒸着された銀が島状になってしまうので電極として使用することはできない。サファイア基板２の温度を更に高くすると蒸着速度が0.03nm/秒でも400℃近くから銀の被着が不均一になりだし、蒸着速度が高いと更に低い温度でも銀の被着が不均一が生じる。この不均一が生じると銀層の抵抗値が上昇し、その光散乱が増加するとともにLEDの上記発光強度の経時減衰が速くなりLEDは実用に供し得ない。
以下に詳細に述べるが実施例のLEDチップはアニール１、２の前後いずれにおいてもこのような測定結果となった。
【００２８】
このような実験の結果、銀層の蒸着は蒸着速度を約0.05nm/秒以下とし、サファイア基板２の温度を200℃以下とするのが好ましいと判明した。
LED製造の効率を考えれば、蒸着速度は高い方がよいが、高速過ぎれば銀の層の品質がさがる。また、製造の容易さからサファイア基板２の温度を室温等のより低温とすれば、良好な銀層の品質を得るため蒸着速度をより低くする必要があり、0.03nm/秒以下にするのがよい。上記のようにサファイア基板２の温度を200℃近傍にし、蒸着速度を0.03nm/秒近傍に選ぶのが得策である。
【００２９】
また、銀層の蒸着速度とLED部材の基板温度とを可変して、発光強度を測定し製造プロセスに対するより適切な銀層の蒸着速度と基板温度とを決定するのがさらに好ましい。この場合、Ag層における出力光の輝度分布の均一性も良好であることが好ましい。
【００３０】
従来のLED製造プロセスでは、ＬＥＤの動作電圧を下げるために、電極を蒸着した後にＬＥＤチップを400〜500℃でアニールする方法がよく用いられてきた。本発明の第１の実施例のLEDチップを形成する際は、Agを蒸着した直後は、ＬＥＤチップを窒素雰囲気中で通常知られている温度（400〜500℃）よりも低い200℃でアニール１を行い、ボンディング用の金属電極やｎ電極をつけたあとは500℃でアニール２をおこなった。前述のようにアニール１を省略してもよい。
【００３１】
図４は、アニールの時間効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
図４は、ｐ層５と同じ特性を有するｐ型GaN基板上に蒸着された２つのAg電極間の電圧降下を該電極の間に500uAの電流を流して測定した結果を示している。ｐ型GaN基板はAg蒸着後に窒素雰囲気中、200℃でアニールされたもので、Ag電極間電圧降下は該アニール時間を変えてプロットしてある。
図４はAg蒸着中のｐ型GaN基板の温度Tsが室温でのカーブ４１と200℃でのカーブ４２とを示しているが、温度Tsがその他の値の場合でも、20分以上アニールすることで、２つのAg電極間の電圧降下はアニール前よりも低下した。温度Tsによらずアニールの効果を見積もれる点は有利である。
【００３２】
なお、上記電圧降下の値はｐ型GaN基板によるアニール非依存抵抗の寄与が大きい。実際に形成されたＬＥＤチップ間の端子間電圧が３〜４ボルトになることを考慮すると、最終製品としてのLEDに対するAg電極の接触電圧のアニールによる変化は５０％を越えるといえる。したがって、アニールによるLEDの効率（出力光電力／入力電力）の改善がおこなえる。
ここでのアニールは前述のアニール１に相当しアニール温度は200℃以上とするのが効果的である。特にｎ電極７を形成してからアニールする場合（アニール２）は400〜500℃でアニールするのがよい。
上記したように本発明の第１の実施例のGaN系LEDおよびGaN系LEDチップは第１層が銀層であるｐ電極を有するLEDの製造プロセスの確立に役立つ。
【００３３】
図５は本発明の第２の実施例のLED５０の部分断面図である。
なお、TiO2層５２はボンディング用の電極金属層２１ａよりかなり薄くなっており図５では寸法を信用すべき出ない。
図２のLED２０におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図２におけると同じ参照番号が付されている。
本発明の第２の実施例と第１の実施例との違いは、ｐ電極として蒸着される銀層５１厚さを10nmと薄くし出力光に対する透過率を改善した点と、該銀層の保護、安定化と透過率の更なる改善をするため、ｐ電極の上にTiO2層５２を蒸着した点にある。
【００３４】
ボンディング用の電極金属層５１ａはボンディング用の電極金属層２１ａと実質的におなじものである。２枚のTiO2膜により透明銀電極をサンドウィッチし透過率を改善する技術は周知であるが（「薄膜ハンドブック」、４９６頁、オーム社、東京（1983）参照）、銀層上にTiO2層５２を蒸着した本第２の実施例の構成でも出力光に対する透過率を改善できることが判明した。金属層は厚さが２０nm以下で透明となるが、透明導電膜としての膜厚は３〜１５nmの範囲に限定されるといわれ、また波長が500nm以下では銀の吸収が金より少ないといわれている（「薄膜ハンドブック」、４９５頁、オーム社、東京（1983）参照）。本第２の実施例ではLEDの効率を改善し信頼性を確保する観点から該膜厚を１０nmとした。
【００３５】
なお、ｐ電極の第１層として蒸着された銀層上にTiO2を蒸着することの効果を測定してLEDの設計に役立てるため次の実験をおこなった。
まず光学部品の透明基板として一般に用いられている光学ガラスであるBK7基板（「理科年表」、５１８−５１９頁、丸善、東京（1992））上に銀を蒸着した。BK7基板温度を室温にし、蒸着速度0.03nm/秒で厚さ１０nmのAg層を蒸着した試料１と、さらにその上に厚さ25nmのTiO2層を蒸着した試料２を作成した。
【００３６】
図６は、このようにして作成された試料１、２の透過率の測定結果を示している。測定光の波長が450nmでの透過率は、試料１がカーブ６１から透過率49%なのに対して試料２ではカーブ６２から透過率66%まで増加している。上記試料２ではTiO2膜の膜厚として25nmを選んだが、これは波長が450nmでのAg層とTiO2膜の合成多層膜の透過率を最大にする厚さであるためである。従来良く使用されるニッケル１nmと金８nmの２層膜の透過率は47％であった。波長が450nmより短い領域ではさらにAg層とTiO2膜の合成多層膜が有利となることが分った。（なおAg層の層厚が7nmではAg層と合成多層膜の透過率はそれぞれ52%、71%であった。）
【００３７】
本発明の発明者等は、他の金属薄膜層に比べAg層の吸収が少なく反射率に透過率が依存していることを突き止め（図８も参照）、所望波長での透過率を最大にするためには該波長λに比例してTiO2膜の膜厚を変えればよいことも見出した。ひとつの方法として膜厚を２５×λ／４５０（nm）とする方法がある。本発明の第２の実施例ではTiO2膜の膜厚を25nmとし波長が450nmでのAg層の透過率を最大にしている。TiO2膜は透過率を高める光学整合層として機能しその所要膜厚はAg層の膜厚に依らず膜厚制御が容易な点は有利である。
勿論、ボンディング用の金属電極５１ａ下部を除く部分のみを銀層としても出力光を増す効果が得られることは明白である。あるいはボンディング用の金属電極５１ａの下部近傍を含む銀層５１の厚さを増加させて金属電極５１ａと銀層の接続を容易にしてもよい。
【００３８】
図７は本発明の第２の実施例のGaN系LEDを製造するために図３の工程図に工程３８１と工程３８２とを追加すべきことを示している。工程３８においてｎ電極７を形成し、引き続きアニール２を実施した後、TiO2を蒸着しパターニングしてTiO2層５２を形成し（工程３８１）、該TiO2層５２にボンディング用の金属電極５１ａ上部の穴をパターニングして形成したのち第３回目のアニール（アニール３）をおこなった（工程３８２）。その後形成したLEDチップをパッケージ８のダイ・パッド８ａに取り付け、ボンディングワイヤを配線して樹脂封じなどの処理をおこなってLED製品を完成させた（工程３９）。
【００３９】
TiO2層５２を用いる場合、銀層５１の蒸着時の条件が緩和され、サファイア基板２の温度が同一でも銀の蒸着速度を高くできる。すなわちTiO2層５２は光学整合層として機能するだけでなく、銀層５１の機械的、電気的特性とを向上するための誘電体安定化層としても機能している点が好ましい。
代替誘電体透明薄膜として、SiO2、Al2O3なども効果があるがTiO2層５２が最も効果的であった。
また、第１の実施例におけると同様に、アニールはアニール１、２をおこなってもよいし、アニール２のみ、あるいはアニール３のみとしてもよい。
【００４０】
第２の実施例のＬＥＤチップはその電圧電流特性が図１５のカーブ１５１とほとんど同じであり、良好な特性が得られた。またその光出力は透明電極の透過率に略比例したので銀層５１が10nmでTiO2層５２が25nmのとき、ニッケル層の場合、ニッケル１nmと金８nmの２層膜で図２の銀層５１とTiO2層５２とを置換した従来技術によるLED（LED-P)に比べ少なくとも1.4倍以上の効率（光強度／入力電力）を得ることができた。
【００４１】
一方発明者等は上記銀層が良好な反射膜として機能するｐ電極を構成できることを見出し本発明の第３の実施例を構成した。銀の光吸収が少ない点はここでも有利である。
まず図８を参照して銀が反射率の高いｐ電極を実現する金属として優れている点について説明する。
【００４２】
図８にはガラスに蒸着した膜厚100nmの各種金属層の反射率の波長依存特性がプロットされている。
図８において、それぞれ、カーブ８０は銀層、カーブ８１はパラジウム層、カーブ８２は白金層、カーブ８３はニッケル層、カーブ８４は金層、カーブ８５はアルミニウム層、カーブ８６はクロム層、カーブ８７はチタン層の各反射率を表している。GaN系LEDの出力光である青から緑付近の波長において90%以上の反射率が得られる薄膜材料は、銀もしくはアルミニウムであることが分った。
【００４３】
また、p電極としてオーミック接合を形成できる金属は、銀、パラヂウム、白金、ニッケルが知られている。銀以外のこれら金属の薄膜の反射率は、青から緑付近の波長においていずれも65%以下であり、これらの金属をｐ電極として使用しても、従来の反射ｐ電極に比較して明らかな優位性を示すことはできない。
一方、金、アルミニウム、クロム、チタンなどはｐ電極としてオーミック接合が形成できないことが分かっている。
したがって、より高い反射率が得られ、ｐ電極として良好に機能する金属薄膜としては銀が最も適していることがわかった。
【００４４】
銀薄膜について、波長470nmの光に対する反射率を膜厚を変えてプロットすると図９のとおりである。膜厚の増加に伴って反射率も大きくなるが、膜厚が50nm付近で飽和する。従来のｐ電極に対して顕著な優位性を得るためには少なくとも20nm以上の膜厚が必要であることがわかる。また、銀の量を50nm以上とすれば少ない銀で十分な効果が得られる。100nm以上は反射率を得るためには光学的には殆ど意味がない。しかし、銀に他の金属が拡散して銀そのものの反射率が得られない恐れのある場合は銀の厚さを拡散する金属と量に応じてさらに増加させるのがよい。
【００４５】
以上の知見と銀層がｐ型窒化物半導体上に透明電極として安定に形成できる本発明の技術に基づき本発明の発明者等は、LED素子（チップ）をパッケージにフリップ・ボンディングしてLEDを構成する考えに至った。
【００４６】
図１０には本発明の第３、第４の実施例のLEDチップ１００A（図１０の（Ａ））とLEDチップ１００Ｂ（図１０の（Ｂ））の断面が示されている。
これら、第３、第４の実施例ではサファイア基板２が活性層４から発生する光に対し高い透過率をもつので出力光はサファイア基板２から外に放射される。サファイア基板２とは別の透明基板を用いてもよい。
図１０において図２のLED２０におけると同様の機能、性能を発揮する部分には図２におけると同じ参照番号が付されている。パッケージ８を除きLEDチップ１００の組立はLED２０を組立てる場合と同様であるが、蒸着される銀層１０１の膜厚が銀層５１の膜厚に比較し厚くなっている。
【００４７】
第３の実施例のLEDチップ１００Ａはｐ電極が銀層１０１（厚さ100nm）と層１０３Ａのみを有し、それら薄膜間に拡散阻止層１０２を有しないLEDチップ２０である。層１０３Ａが銀層１０１の安定化層であり銀層１０１の反射率を低下させない金属や誘電体で銀層の全体あるいは一部を覆うように構成される。
まずLEDチップ１００Ａが誘電体からなる層１０３Ａを用いる場合はその一部に穴を設け銀層へ接続される回路接続用金属層が必要である。銀層の厚さが20nm以上で反射層として形成する工程（図３の工程３６）を除けば製造工程は第２の実施例におけると同様に工程３１から工程３８、工程３８１〜工程３８２を経てLEDチップ１００Ａが形成される。
【００４８】
さらにLEDチップ１００Ａは工程３８２からは後述の図１２に記載の工程３９１に移行して銀層上の回路接続用金属層とｎ電極７上にボールボンディング法によって金バンプ等のボンディング電極１１６を形成しLEDチップ１００Ａが実装できる状態となる（図１１の（Ａ））。次にLEDチップのフリップチップ・ボンディングをおこなう。まず、LEDチップ１００Ａをウェーハ上に多数形成した場合は該ウェーハ裏面をラッピングし該ウェーハをスクライビングによって１つ１つのLEDチップ１００Ａに分割した（工程３９２）。また、図１１の（Ｂ）に示すようにパッケージ１１８のダイ・パッド上のリード線１１８ａ上に、インジウム系の低融点金属から成るバンプ１１８ｂを形成した（工程３９３）。最後にLEDチップ１００Ａとパッケージ１１８とを位置合わせして、加熱・加圧してボンディング電極１１６とバンプ１１８bとを接合し図１１の（Ｃ）に示すLED１１０が得られた（工程３９４）。チップ保護等のため必要に応じてLED１１０を樹脂封止してもよい。
なお上記LEDチップ１００ＡとLED製品の製造工程でのアニールについては第２の実施例におけると同じである。
金属層１０３Ａを用いる場合は後述の第４の実施例のLEDチップの製造工程において第２層１０２を欠く場合と同じなので、ここでは述べない。
また、層１０３Ａが金属であれ誘電体であれ銀層に対する安定化層として機能する点は共通である。
【００４９】
本発明の第４の実施例のLEDチップ１００Ｂも図３の工程３５までを経過したＬＥＤ部材にさらに図１２に記載の工程を加えることで形成される。工程３６Ａにおいて銀層１０１銀層１０１を20nm以上、第４の実施例では100nm蒸着し、工程３７１においてニッケルの拡散阻止層１０２を厚さ300nmまで蒸着した。ただしLED部材のアニールはおこなわない。拡散阻止層１０２は、必須ではないが、銀層１０１の側面をも覆いｐ層５とともに該銀層１０１を封止するようにした。次に回路接続用金属、ここでは金を50nm厚まで蒸着した（工程３７２）。ｎ電極７はｎ層３上にチタン層（厚さ10nm）を蒸着しさらにその上に回路接続用金属としてアルミニウム層（厚さ200nm）を蒸着して形成した（工程３８）。良好なオーミック接合を得るためのアニールは前記図３の工程でのアニール２と同様に、基板温度４５０℃、３０分実施した（工程３８）。
【００５０】
次に工程３７３は省略して前述の工程３９１に移行して金層１０３とｎ電極７上にボールボンディング法によって金バンプ電極等のボンディング電極１１６を形成しLEDチップ１００Ｂが実装できる状態となる（図１１の（Ａ））。次に上記第３の実施例でLEDチップ１００Ａについておこなったと同様に、工程３９２〜工程３９４によりLEDチップ１００Ｂをパッケージ１１８にフリップチップ・ボンディングする。チップ保護等のため必要に応じてLED１１０を樹脂封止してもよい。
【００５１】
本発明の第３の実施例において銀層１０１上に直接蒸着されるボンディング電極１１６として金層や金バンプ電極を採用すると金の拡散により銀層１１０側の反射率が劣化してしまうことがある。本発明の第４の実施例はｐ電極を３層構造として上記不都合を解消したものである。
【００５２】
すなわちｐ電極の３層構造は第１層１０１が半導体とのオーミックな接続が得られ、かつ、反射率の高い材料、第２層１０２は後工程での第１層への金属拡散を抑制し第１層の反射率の減少を押さえる材料、そして、第３層１０３はボンディングやバンプ形成を可能にする材料が選択されるのが好ましい場合が多い。以下に、それら条件満たすように各層の材料選択をおこなった場合について図１３を用いて説明する。
【００５３】
図１３はｐ電極の第２層の必要性を説明するためｐ電極の反射率を測定光の波長にたいしてプロットした図である。オーミック接合を得るための前述のアニールによりｐ電極の光に対する反射率の変化がわかる。
カーブ１３１はｐ電極として銀層１０１を蒸着した直後のサファイア基板２側からみた反射率、カーブ１３２は拡散阻止層１０２として第２層のニッケル層を第１層である銀と第３層である金層１０３の間に設置した三層構造でのアニール後の反射率、カーブ１３３は第２層を設置しない銀層１０１と金層１０３の二層構造でのアニール後の反射率である。
【００５４】
上記2層構造では、アニールによって金が銀層１０１側に拡散し、顕微鏡による目視観察でも顕著な色の変化があり、結果として反射率が減少している。一方、第２層としてニッケルを設置した場合（カーブ１３２）については、アニール後も反射率の減少は5%程度であり、顕微鏡による目視観察でも顕著な色の変化は認められなかった。第２層１０２のニッケルが拡散防止層として機能し、第３層１０３の金が第１層１０１である銀層への拡散を阻止している。
第４の実施例では金拡散を重視しボンディング性をやや犠牲にした金厚みの選定をおこなっている。
【００５５】
次に図１４、図１５を用いて本発明の第４の実施例についてさらに説明する。
図１４は、本発明の第４の実施例によるLEDの出力光の発光強度１４１と従来のLEDの出力光の発光強度１４２の入力電流に対する変化を任意単位（au)で比較プロットしたものである。この従来のLED（前記LED-P)のLEDチップは図１のLEDチップ１０と同じで、第４の実施例のチップと電極構成が異なるがそれ以外の構成は等価であり、同一チップ面積、同一ｐ層面積とを有する。ｐ層面積の約15%がボンディング用の金属ｐ電極であり、フリップチップ方式実装によりこの程度の出力光の増加は予測される。
図１５は、本発明の第４の実施例によるLEDの駆動電圧１５１と従来のLEDの駆動電圧１５２の入力電流に対する変化を比較プロットしたものである。
【００５６】
図１４、図１５から明らかなように、本発明の第４の実施例のLEDは従来のLEDに比較して約２倍明るく、駆動電圧は同等か少し低いことがわかる。前記第３層１０３を金層からアルミニウム層としても同様の効果を得ることができる。
また、銀層１０１の上に第２層１０２等を設けたので銀層の安定度が増し、それがない場合に比較し銀層１０１の蒸着形成時に基板温度をより低温とし蒸着速度をより高速にできる点は有利である。すなわち第２層１０１は拡散阻止層として機能するだけでなく、銀層１０１の機械的、電気的特性を向上するための金属安定化層としても機能している点が好ましい。
【００５７】
また、第２層１０２や第３層１０３はそれ自体多層薄膜であってもよいし、それら多層膜の構成がそれらの面積的広がりにわたり均一である必要もない。第２層１０２を安定化層としてのみ機能させ安定化層として用いる場合は第２層が銀層１００に拡散しないことが特にもとめられる。第２層１０２を拡散阻止層として機能させるばあいは第２層が銀層１００に拡散しないとともに第３層の銀層への拡散を阻止する能力が高い必要がある。第３の実施例において第２層１０２を欠くばあい第３層１０３は回路接続に適するとともに銀層１００に拡散しないことが特にもとめられる。
【００５８】
第１層である銀層１０１への第２層１０２や第３層１０３の金属の拡散は高温アニールを行っているときに著しいので、第４の実施例において次のような工程変更をおこなって、第５の実施例を得た。
（１）工程３７２を省略し第４の実施例では省略した工程３７３に置いて回路接続用金属電極の蒸着をおこなう。この場合工程３７２でおこなったよりも第３層を厚く蒸着してボンディング性を改善できよう。
このようにすると第３層１０３の拡散は極めて少なくなり、銀層１０１の反射率の低下が少なくなりＬＥＤの光量すなわち発光強度を更に多くすることができる。
ただし、第２層１０２の表面がが工程３８のアニール２の中で酸化するなどの第３層との密着性を損なう変化を生じないように注意しなければならない。そのような変化が生じたばあいは、変化した表面の除去プロセスを追加してもよい。（２）また、上記表面の変化による密着性の悪化を軽減するため、工程３７１と工程３７３とを実施し、工程３７２では第３層１０３を第４の実施例での工程３７１におけるより薄く蒸着し、工程３７３では追加の第３層蒸着をおこなうようにしてもよい。
【００５９】
上記第３〜第５の実施例では工程３７１におけるアニール１１を行っていないが工程管理等の目的で該アニール１１をおこなって工程３７１までの工程を経たLED部材の種々の測定をおこなってもよい。
上記第３〜第５の実施例ではフリップチップ構造をとるため、従来の方法では、出力された光が反射、吸収する原因となっていた透明電極、ボンディング用電極、ボンディングワイヤなどが出力光射出方向には存在せず多くの光をLEDチップから外に取り出せる。また、ｐ電極の銀層１０１の反射率が高いためさらに光の取り出し効率を高められると同時に、LEDチップの薄膜構造が簡略化し、ダイ・パッドの反射率を高めるための手段も必要もないためLED製品の構造を簡略化でき、コストを削減できる。
【００６０】
さらに、前記第２の実施例のLEDチップにおいて銀層５１の厚さを20nmより厚くし、該LEDチップをフリップチップ・ボンディングして前記第３、第４の実施例のLEDと同様なLED製品が本発明の第６の実施例のLEDとして得られる。
また、フリップチップ・ボンディングをするためのボンディング電極とインジウム系の低融点金属から成るバンプとはLEDチップとパッケージ間で互いに交換することもできるし、適宜の別の金属とすることもできる。
【００６１】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、種々の変形や追加をおこなってより多くの電子装置に応用できるものである。以下に本発明の実施態様のいくつかを列挙して本発明の多様な実施への参考に供したい。
【００６２】
（実施態様１）：
基板と
該基板上のｎ型窒化物半導体層と、
ｎ型窒化物半導体層上の窒化物半導体からなる活性層と、
活性層上のｐ型窒化物半導体層と、
ｐ型窒化物半導体層上の前記活性層が発生する光を反射させるための厚さ20nm超過の銀層と、
を備えたLED部材。
【００６３】
（実施態様２）：
前記銀層の表面に該銀層の表面の一部分に安定化のため誘電体を設けて成る実施態様１に記載のLED部材。
（実施態様３）：
前記銀層上に銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層を設けて成る実施態様１あるいは実施態様２に記載のLED部材。
（実施態様４）：
前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする実施態様３に記載のLED部材。
【００６４】
（実施態様５）：
前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設けて成る実施態様２〜実施態様４のいずれかに記載のLED部材。
（実施態様６）：
前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする実施態様５に記載のLED部材。
（実施態様７）：
前記金あるいはアルミニウムの部分が前記金属層より薄い薄膜層であることを特徴とする実施態様６に記載のLED部材。
【００６５】
（実施態様８）：
前記回路接続用金属手段上にボンディング電極を設けたことを特徴とする実施態様６あるいは実施態様７のいずれかに記載のLED部材。
（実施態様９）：
前記ボンディング電極が金バンプであることを特徴とする実施態様８に記載のLED部材。
（実施態様１０）：
前記銀層実施態様３〜実施態様９のいずれかに記載のLED部材を複数個集積したウェーハ。
【００６６】
（実施態様１１）：
実施態様８あるいは実施態様９に記載のLED部材をパッケージにフリップチップ・ボンディングして形成したLED製品。
（実施態様１２）：
前記ボンディング電極が金バンプで前記パッケージのリード線上のインジューム系低融点金属から成るバンプバンプと接続していることを特徴とする実施態様１１に記載のLED製品。
【００６７】
（実施態様１３）：
LED部材を形成するための方法であって、
基板を用意する工程と、
基板上にｎ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
ｎ型窒化物半導体層上に窒化物半導体からなる活性層を成長させる工程と、
活性層上にｐ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記基板を加熱して前記ｐ型窒化物半導体層の活性化をおこなう工程と、
該ｐ型窒化物半導体層上に20nm以上の所定の厚さの銀層を設ける工程と、
前記銀層に安定化層を蒸着する工程と、
を含むLED部材の製造方法。
【００６８】
（実施態様１４）：
前記安定化層が誘電体であることを特徴とする成る実施態様１３に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１５）：
前記安定化層が銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層である実施態様１３に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１６）：
前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする実施態様１５に記載のLED部材の製造方法。
【００６９】
（実施態様１７）：
前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設ける工程を追加して成る実施態様１５あるいは実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１８）：
前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする実施態様１７に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様１９）：
前記回路接続用金属手段が前記金属層のより薄い金あるいはアルミニウムの薄膜層であることを特徴とする実施態様１８に記載のLED部材の製造方法。
【００７０】
（実施態様２０）：
前記回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする実施態様１７〜実施態様１９に記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２１）：
前記銀層実施態様３〜実施態様９のいずれかに記載のLED部材をウェーハに複数個集積し該ウェーハをラッピングしてからダイシングしてLEDチップを分離する工程を含むLED製品の製造方法。
（実施態様２２）：
前記分離されたLEDチップをフリップチップ・ボンディングする工程を追加して成る実施態様２１に記載のLED製品の製造方法。
【００７１】
（実施態様２３）：
前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第１のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第１のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る実施態様１５〜実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２４）：
前記金属層に第２の回路接続用金属手段を設ける工程と前記第１、第２の回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする実施態様２３に記載のLED部材の製造方法。
【００７２】
（実施態様２５）：
前記金属層に第３の回路接続用金属手段を設けかつ前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第２のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第２のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る実施態様１５〜実施態様１６のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
（実施態様２６）：
前記第３の回路接続用金属手段上にボンディング電極を設ける工程を追加して成る実施態様２４に記載のLED部材の製造方法。
【００７３】
（実施態様２７）：
ｐ型窒化物半導体層を備える電子装置であって該ｐ型窒化物半導体層に蒸着した厚さ20nm超過の銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに短波長光の反射層として機能することを特徴とする半導体光電子装置。
（実施態様２８）：
前記銀層が安定化層を有することを特徴とする実施態様２７に記載の半導体光電子装置。
（実施態様２９）：
前記安定化層が前記銀層に接し銀に容易には拡散しない金属層と該金属層に接するボンディング性のすぐれた金属層とを順次前記銀層に蒸着して蒸着光学整合層として機能することを特徴とする実施態様２８に記載の半導体光電子装置。
【００７４】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、従来のものに比較して明るいダイオードが得られる。また下記の効果が得られる。
1)動作電圧の低く、連続動作に対して安定に動作するLEDを効率的に実現できる。
2)LEDにおいて低い動作電圧を維持したまま、光の取り出し効率を増加できる。られる。
3)反射ｐ電極として銀層を用いるのでLEDの構造が簡単化され、製造プロセスが簡略化され、信頼性の向上とコストの低減ができる。
４）また、これらによって、例えば、従来２つのLEDが用いられていたような発光装置において、１つのLEDで同等の性能を得ることができ、LEDの個数削減ができるなどため、発光装置の小型化、低コスト化が実現可能となる。
５）また、受光装置等のｐ型窒化物半導体層を備える光電子装置であれば本発明の銀層を備え、該銀層が電極として機能するとともに光の、限定的ではないが特に短波長光の、透過層あるいは反射層として良好に機能する半導体光電子装置で広く応用できるので有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるGaN系半導体に基づいて構成したGaN系LEDの断面図である
【図２】ｐ電極を構成する第１層金属として銀（Ag）層２１を蒸着した本発明の第１の実施例のGaN系LED２０の断面図である。
【図３】LED２０の組立プロセスを説明するための工程図である。
【図４】アニールの効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施例のLED５０の部分断面図である。
【図６】試料１、２の透過率の測定結果を示す測定光の波長が450nmでの透過率のグラフである。
【図７】本発明の第２の実施例のGaN系LEDを製造するために図３の工程図に工程３８１と工程３８２とを追加すべきことを示す部分肯定図である。
【図８】にはガラスに蒸着した膜厚100nmの各種金属層の反射率の波長依存特性をプロットしたグラフである。
【図９】銀層について、波長470nmの光に対する反射率を膜厚を変えてプロットしたグラフである。
【図１０】本発明の第４の実施例のLEDチップ１００の断面図である。
【図１１】LEDチップ１００をパッケージにボンディングする手順を説明するための図である。
【図１２】本発明の第４の実施例のLEDチップ１００Ｂの製造とその実装とをおこなう工程を示す工程図である。
【図１３】ｐ電極の第２層の必要性を説明するためｐ電極の反射率を測定光の波長にたいしてプロットしたグラフである。
【図１４】 本発明の第４の実施例によるLEDの発光強度１４１と従来のLEDの発光強度１４２の入力電流に対する変化を任意単位(au)で比較プロットしたグラフである。
【図１５】本発明の第４の実施例によるLEDの駆動電圧１５１と従来のLEDの駆動電圧１５２の入力電流に対する変化を比較プロットしたグラフである。
【符号の説明】
１ GaN系LED
２ サファイア基板
３ ｎ層
４ 活性層４、
５ ｐ層５、
６ 透明ｐ電極６
６ａ ボンディング用ｐ電極
７ ｎ電極
８ パッケージ
８ａ ダイ・パッド
１０ 従来技術のGaN系LEDチップ
２０ 本発明の第１の実施例のGaN系LED
２１ 銀（Ag）層
２１ａ ボンディング用の電極金属層
１００Ａ、１００Ｂ LEDチップ
１０１ 銀層（第１層）
１０２ 拡散阻止層（第２層）
１０３ 回路接続用金属層（第３層）
１０３Ａ 回路接続用金属層
１１０ ＬＥＤ
１１６ ボンディング電極
１１８ パッケージ
１１８ａ リード線
１１８ｂ 低融点金属から成るバンプ
Claims (30)
- ＬＥＤ部材であって、
ｎ型半導体層と、
該ｎ型半導体層と電気的に接触した、光を発生させる活性層と、
該活性層と電気的に接触したｐ型半導体層と、
該ｐ型半導体層と電気的に接触したｐ電極であって、該ｐ型半導体層と接触した２０ｎｍを超える厚みを有することにより８０％以上の反射率を備えた反射層として機能する銀層を含むｐ電極と、
を具備し、
発生させられた前記光の一部が、前記ｐ電極に反射した後、前記ｎ型半導体層を通って当該ＬＥＤ部材から出るようになっており、
前記ｐ電極が、さらに、前記銀層を覆うようにニッケルにより形成され該銀層に対する金属の拡散を防止する拡散防止層として機能するとともに該銀層の機械的特性及び電気的特性を向上させる安定化層として機能する層と、前記銀層と電気的に接触して該銀層に対する電気的接続を形成するボンディング層と、を含む、ことを特徴とするＬＥＤ部材。 - さらに基板を具備し、
前記ｎ型半導体層が、該基板の上に設けられて該基板に接触しており、
発生させられた前記光の一部が、前記ｐ電極に反射した後、前記基板を通って当該ＬＥＤ部材から出るようになっている、請求項２に記載のＬＥＤ部材。 - 前記銀層の表面に該銀層の表面の一部分に安定化のため誘電体を設けて成る請求項１又は２に記載のLED部材。
- 前記銀層上に銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層を設けて成る請求項１から請求項３のいずれかに記載のLED部材。
- 前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載のLED部材。
- 前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設けて成る請求項３から請求項５のいずれかに記載のLED部材。
- 前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする請求項６に記載のLED部材。
- 前記金あるいはアルミニウムの部分が前記金属層より薄い薄膜層であることを特徴とする請求項７に記載のLED部材。
- 前記回路接続用金属手段上にボンディング電極を設けたことを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載のLED部材。
- 前記ボンディング電極が金バンプであることを特徴とする請求項９に記載のLED部材。
- 前記銀層請求項４から請求項１０のいずれかに記載のLED部材を複数個集積したウェーハ。
- 請求項９あるいは請求項１０に記載のLED部材をパッケージにフリップチップ・ボンディングして形成したLED製品。
- 前記ボンディング電極が金バンプで前記パッケージのリード線上のインジューム系低融点金属から成るバンプバンプと接続していることを特徴とする請求項１２に記載のLED製品。
- LED部材を形成するための方法であって、
基板を用意する工程と、
基板上にｎ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
ｎ型窒化物半導体層上に窒化物半導体からなる活性層を成長させる工程と、
活性層上にｐ型窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記基板を加熱して前記ｐ型窒化物半導体層の活性化をおこなう工程と、
該ｐ型窒化物半導体層上に20nm以上の所定の厚さを有することにより８０％以上の反射率を備えた反射層として機能する銀層を設ける工程と、
前記銀層を覆うようにニッケルにより形成され該銀層に対する金属の拡散を防止する拡散防止層として機能するとともに該銀層の機械的特性及び電気的特性を向上させる安定化層として機能する層を、前記銀層に蒸着する工程と、
を含むLED部材の製造方法。 - 前記安定化層が誘電体であることを特徴とする成る請求項１４に記載のLED部材の製造方法。
- 前記安定化層が銀に容易には拡散せず少なくとも一つの他の金属の銀への拡散を阻止できる金属層である請求項１４に記載のLED部材の製造方法。
- 前記金属層は前記銀層に接触する部分がニッケル、パラジウム、プラチナのいずれかであることを特徴とする請求項１６に記載のLED部材の製造方法。
- 前記ｎ型窒化物半導体層上と前記金属層あるいは前記銀層上に回路接続用金属手段を設ける工程を追加して成る請求項１６あるいは請求項１７のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
- 前記回路接続用金属手段の前記金属層から遠位の表面が金あるいはアルミニウムの部分を有することを特徴とする請求項１８に記載のLED部材の製造方法。
- 前記回路接続用金属手段が前記金属層のより薄い金あるいはアルミニウムの薄膜層であることを特徴とする請求項１９に記載のLED部材の製造方法。
- 前記回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする請求項１８又は請求項２０に記載のLED部材の製造方法。
- 請求項４から請求項１０のいずれかに記載のLED部材をウェーハに複数個集積し該ウェーハをラッピングしてからダイシングしてLEDチップを分離する工程を含むLED製品の製造方法。
- 前記分離されたLEDチップをフリップチップ・ボンディングする工程を追加して成る請求項２２に記載のLED製品の製造方法。
- 前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第１のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第１のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
- 前記金属層に第２の回路接続用金属手段を設ける工程と前記第１、第２の回路接続用金属手段にボンディング電極を設ける工程を追加したことを特徴とする請求項２４に記載のLED部材の製造方法。
- 前記金属層に第３の回路接続用金属手段を設けかつ前記ｎ型窒化物半導体層上に第１の回路接続用金属手段を設けて第２のLED部材を形成する工程と窒素雰囲気中で該第２のLED部材を２００℃以上でアニールする工程とを追加して成る請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
- 前記第３の回路接続用金属手段上にボンディング電極を設ける工程を追加して成る請求項２５に記載のLED部材の製造方法。
- ｐ型窒化物半導体層を備える電子装置であって、
該ｐ型窒化物半導体層に蒸着した厚さ20nm超過の銀層と、該銀層を覆うようにニッケルにより形成され該銀層に対する金属の拡散を防止する拡散防止層として機能するとともに該銀層の機械的特性及び電気的特性を向上させる安定化層として機能する層と、を備え、該銀層が電極として機能するとともに短波長光の８０％以上の反射率を備えた反射層として機能することを特徴とする半導体光電子装置。 - 前記銀層が安定化層を有することを特徴とする請求項２８に記載の半導体光電子装置。
- 前記安定化層が前記銀層に接し銀に容易には拡散しない金属層と該金属層に接するボンディング性のすぐれた金属層とを順次前記銀層に蒸着して蒸着光学整合層として機能することを特徴とする請求項２９に記載の半導体光電子装置。
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