JP4963807B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関し、特に優れた特性および生産性を有する正極を具備した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する。
近年、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）で表わされる窒化ガリウム系化合物半導体が紫外光領域から青色あるいは緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）の材料として注目されている。このような材料の化合物半導体を使うことによって、これまで困難であった発光強度の高い紫外光、青色、緑色等の発光が可能となった。このような窒化ガリウム系化合物半導体は、一般に絶縁性基板であるサファイア基板上に成長されるため、ＧａＡｓ系の発光素子のように基板の裏面に電極を設けることができない。このため結晶成長した半導体層側に負極と正極の両方を形成することが必要である。
また、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体素子の場合は、サファイア基板が発光波長に対して透光性を有するため、電極面を下側にしてマウントし、サファイア基板側から光を取り出す構造のフリップチップ型が注目されている。
図１はこのような型の発光素子の一般的なの構造例を示す概略図である。すなわち、発光素子は、基板１にバッファ層２、ｎ型半導体層３、発光層４およびｐ型半導体層５が結晶成長されて、発光層４およびｐ型半導体層５の一部がエッチング除去されてｎ型半導体層３が露出されており、ｐ型半導体層５上に正極１０、ｎ型半導体層上に負極２０が形成されている。このような発光素子は、例えばリードフレームに電極形成面を向けて装着され、次いでボンディングされる。そして、発光層４で発生した光は基板１側から取り出される。この型の発光素子においては、光を効率よく取り出すために、正極１０には反射性の金属を用いてｐ型半導体層５の大部分を覆うように設け、発光層から正極側に向かった光も正極１０で反射させて基板１側から取り出している。
従って、正極材料としては低接触抵抗および高反射率が求められる。反射率の高い金属としてはＡｇおよびＡｌが一般に知られており、厚さ２０ｎｍ以上のＡｇ層をｐ型半導体層上に直接設けた反射率の高い反射性正極が提案されている（例えば特許文献１参照）。Ａｇを使用する手段として特許文献１では、ｐ型窒化物半導体層上に銀層を設け、銀層を安定化層でオーバーコートした正極が示されている。安定化層の役割は銀層の機械的、電気的特性を向上するためと記載されている。
銀層を安定化層でオーバーコートした場合、安定化層は当然ＡｇおよびＡｌより反射率の低い材料が選択される。正極としてより高い反射率特性を得るため、銀層はなるべく大きく設計され、安定化層がｐ型半導体層と接する面積はできるだけ小さくなる。そのため、安定化層はｐ型半導体層とより強い接着強度で固着する必要がある。
正極金属膜がｐ型半導体層から剥がれにくくなる技術として、格子定数より深い深さの凹部が存在している窒化ガリウム系半導体素子を作成するものがある（例えば特許文献２参照）。しかし、この方法では半導体成長過程において凹部を形成する必要があり、生産性に劣る。
本発明の目的は、第一の電極とその第一の電極の側面および上面を覆うオーバーコート層からなる正極をｐ型半導体層上に設けた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、オーバーコート層がｐ型半導体層から剥がれにくい発光素子を提供することである。
半導体発光素子は一般に正方形の形をしており、正極は角部を有している。本発明者は鋭意検討した結果、正極のこの角部でオーバーコート層の剥離が発生し易いことを見出し、本発明に至った。即ち、本発明は下記の発明を提供する。
（１）基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層をこの順序で含み、負極および正極がそれぞれｎ型半導体層およびｐ型半導体層に接して設けられている発光素子において、該正極が少なくとも第一の電極と、第一の電極の側面と上面を覆うオーバーコート層を含み、該オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積が、第一の電極の外縁の単位長さあたりで、正極の角部において辺部よりも大きい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）辺部における第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔をａとした場合に、角部における第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔が２1/2×ａ以上である上記１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（３）第一の電極またはオーバーコート層の平面投影形状における角部の角度を鈍角にすることにより、オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積を正極の角部において辺部よりも大きくしている上記１または２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（４）第一の電極またはオーバーコート層の平面投影形状における角部を円弧状にすることにより、オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積を正極の角部において辺部よりも大きくしている上記１または２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（５）第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔が０．１〜５０μｍである上記１〜４項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（６）第一の電極が反射性の電極である上記１〜５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（７）第一の電極がＡｇまたはＡｌ含んでいる反射性の電極である上記６項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（８）オーバーコート層がＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金である上記６または７項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（９）上記１〜８項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を用いてなるランプ。
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、第一の電極とその第一の電極の側面および上面を覆うオーバーコート層からなる正極がｐ型半導体層上に設けられている。その正極は、オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積を正極の角部において辺部よりも大きくしたパターンとすることにより、オーバーコート層が剥がれにくい正極となっている。従って、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は製造時における不良率が減少し、収率が向上する。
オーバーコート層が剥がれにくくなることにより、正極の角部以外の部分（即ち辺部）においてオーバーコート層とｐ型半導体層との接触面積をより小さくすることが出来る。このため、第一の電極の面積を大きくすることが出来、高発光出力と低駆動電圧を達成できる。
本発明における基板上に積層される窒化ガリウム系化合物半導体としては、図１に示したような、基板１にバッファ層２、ｎ型半導体層３、発光層４およびｐ型半導体層５が結晶成長されている従来公知のものが何ら制限無く用いることができる。基板にはサファイアおよびＳｉＣ等従来公知のものが何ら制限なく用いられる。窒化ガリウム系化合物半導体として一般式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）で表わされる半導体が多数知られており、本発明においても一般式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，ｘ＋ｙ＜１）で表わされる窒化ガリウム系化合物半導体が何ら制限なく用いられる。ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層も各種組成および構造のものが多数知られており、本発明においても、それら従来公知のものが何ら制限なく用いることができる。
その一例を説明すると、図２に示したような、サファイア基板１上にＡｌＮ層からなるバッファ層２を積層し、その上にｎ型ＧａＮ層からなるｎコンタクト層３ａ、ｎ型ＧａＮ層からなるｎクラッド層３ｂ、ＩｎＧａＮ層からなる発光層４、ｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐクラッド層５ｂ、およびｐ型ＧａＮ層からなるｐコンタクト層５ａを順次積層したものを用いることができる。
このような窒化ガリウム系化合物半導体のｐコンタクト層５ａ、ｐクラッド層５ｂ、発光層４、およびｎクラッド層３ｂの一部をエッチングにより除去してｎコンタクト層３ａ上に例えばＴｉ／Ａｕからなる負極２０を設け、ｐコンタクト層５ａ上に正極１０を設ける。
本発明において、正極１０は第一の電極とその第一の電極の側面および上面を覆うオーバーコート層を有する。また、通常、回路基板またはリードフレーム等との電気接続のためにボンディングパッド層がオーバーコート層上に設けられる。
図５は本発明の正極（１０）の一例の断面図である。オーバーコート層（１２）が導電性の場合には、オーバーコート層上にボンディングパッド層（１３）が設けられる。電流はボンディングパッド層（１３）からオーバーコート層（１２）を経由して第一の電極（１１）に流れる。
図６は本発明の正極（１０）の別の一例の断面図である。オーバーコート層（１２）が非導電性の場合には、第一の電極（１１）上の一部にオーバーコート層が存在せず、その位置でボンディングパッド層（１３）が第一の電極（１１）上に直接設けられる。電流はボンディングパッド層（１３）から直接第一の電極（１１）に流れる。
第一の電極はｐコンタクト層に接して設けられる。窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の正極として、各種組成および構造の透光性電極および反射性電極が知られており、本発明における第一の電極として、これら公知の透光性電極および反射性電極を含めて各種組成および構造の透光性電極および反射性電極を用いることができる。
透光性の正極材料としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏなどを含んでも良い。また、その一部が酸化されている構造とすることで、透光性が向上することが知られている。反射型の正極材料としては、上記の材料の他に、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｌなどを用いることができる。
例えば、反射性電極では、反射率の高いＡｇまたはＡｌを反射層として用いることが知られている。ＡｇおよびＡｌ等には、水の存在下でイオン化して拡散するエレクトロマイグレーションと呼ばれる現象が起こる。従って、ＡｇまたはＡｌを用いた電極では周囲に水が存在する雰囲気において、通電することにより、ＡｇもしくはＡｌを主成分とする析出物が生成される。析出物が正極より発生して負極に到達すると、素子に流した電流は発光層を通らなくなり、素子は発光しなくなってしまう。また、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを析出物がつないでしまうと発光しなくなってしまう。
これを防ぐために、反射層の側面および上面を覆うようにオーバーコート層を設けることが好ましい。オーバーコート層は反射層のＡｇまたはＡｌと空気中の水分との接触を防止する役割を持つ。本発明は、このように、第一の電極がＡｇまたはＡｌを用いた反射性電極の場合に特に有効である。
オーバーコート層は、第一の電極を覆うように設けるので、ｐ型半導体層との接触面積は小さくならざるを得ず、オーバーコート層全体としてｐ型半導体層との接着強度が弱くなる。また、オーバーコート層が第一の電極を覆う構造において正極が角部を持つ場合、その角部を覆う箇所において剥がれが起きやすい。
本発明において、正極の「角部」とは、正極の外縁において方向の異なる２本の直線が交わっている個所を言い、角部以外の直線部分を「辺部」と言う。図３は本発明の実施例１で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の平面を示した模式図であるが、図中Ａ〜Ｅが角部である。また、図４は本発明の実施例２で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の平面を示した模式図であるが、図中Ａ〜Ｈが角部である。
オーバーコート層がｐ型半導体層と接触する面積を、正極の角部において辺部よりも大きくすることによって、オーバーコート層が剥がれ難くなる。なお、角部および辺部接触面積の大小の比較は単位長さ当たりの平均値で行なう。
例えば、正極角部の形状を図７〜１６に示したようなパターンにすることにより、オーバーコート層がｐ型半導体層と接触する面積を大きくできる。図７〜１０は、角部における第一の電極の占める角度が１８０°よりも小さい場合（図３のＡ〜Ｅおよび図４のＡ〜ＥとＨ）の例である。この場合は、図７に示したように第一の電極の角部を円弧状にすればよい。また、図８に示したように角部における第一の電極の角度をオーバーコート層の角度よりも大きな鈍角にしてもよい。その他、角部における第一の電極の形状を例えば図９および１０に示したような形状にすることも考えられる。
図１１〜１６は角部における第一の電極の占める角度が１８０°よりも大きい場合（図４のＦとＧ）の例である。この場合は、図１４に示したようにオーバーコート層の角部を円弧状にすればよい。また、図１３に示したように角部におけるオーバーコート層の第一の電極側から測った角度を第一の電極の占める角度よりも大きな鈍角にしてもよい。その他、角部におけるオーバーコート層または第一の電極の形状を例えば図１１、１２、１５および１６に示したような形状にすることも考えられる。
第一の電極またはオーバーコート層の角部が上述したような形状を有する場合、辺部における第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔をａとした場合に、角部における第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔は２1/2×ａ以上であることが、オーバーコート層の剥離防止の観点から好ましい。
オーバーコート層の材料は、金属、無機酸化物、無機窒化物および樹脂など第一の電極の側面および上面を覆うように薄層を形成できる材料であれば特に制限されない。但し、第一の電極が透光性である場合はオーバーコート層も透光性であることは言うまでもない。また、非導電性の材料の場合は、前述したように、オーバーコート層に窓部を設け、そこにボンディングパッド層を形成する必要がある。従って、導電性の材料が好ましい。
第一の電極が反射性の正極の場合、オーバーコート層の材料はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金が望ましい。これらの金属および合金は導電性であり、ＡｇまたはＡｌのエレクトロマイグレーションを防止するという観点からも好ましい。腐食しやすい金属（アルカリ金属・アルカリ土類金属）、低融点金属（４００℃以下）は望ましくない。オーバーコート層に、ボンディングパッド層の材料に適したＡｕを用いて、オーバーコート層がボンディングパッド層を兼ねることもできる。
オーバーコート層は第一の電極を覆い、その外周部分でｐ型半導体層とオーミック接触をしていることが好ましい。オーミック接触していることで、オーバーコート層直下に相当する範囲でも発光層が発光する。また、素子全体として順方向電圧を低下させることができる。オーミック接触が得られやすい金属として、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔなどの白金族金属または少なくとも一種の白金族金属を含む合金が好ましい。接触抵抗値は１×１０-3Ωｃｍ2以下が望ましい。なお、接触比抵抗はＴＬＭ法で測定した値である。
第一の電極がＡｇまたはＡｌを反射層とする反射性正極の場合、第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔は、第一の電極を外気の水分から隔離する必要があり、０．１μｍ以上であることが好ましい。高温高湿下での外気水分からの隔離を十分にするためには１μｍ以上がさらに好ましい。間隔を大きくすると第一の電極の面積が小さくなってしまうので、５０μｍ以下が好ましい。２０μｍ以下であればさらに好ましい。また、オーバーコート層には細い管状の穴などの水が内部に染込みやすい構造であってはならない。
ボンディングパッド層１３は、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料および構造のものを何ら制限無く用いることができる。また、厚さは１００〜１０００ｎｍが好ましい。ボンディングパッドの特性上厚いほうがボンダビリティーが高くなるため、３００ｎｍ以上が好ましい。さらに、製造コストの観点から５００ｎｍ以下が好ましい。
第一の電極、オーバーコート層およびボンディングパッド層の形成はスパッタリング、真空蒸着および溶液塗布法など周知の薄膜形成技術を何ら制限なく使用することができる。特に上述の金属の場合、スパッタリングや真空蒸着によって形成することが好ましい。
負極２０は、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限なく用いることができる。ｎコンタクト層と接する負極用のコンタクト材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどのほか、Ｃｒ、Ｗ、Ｖなどを用いることができる。負極全体を多層構造としてボンディング性などを付与することができることは言うまでもない。
以下に、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図２は本実施例で製造した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。図３はその平面図である。
図２は本実施例で製造した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。図３はその平面図である。
用いた窒化ガリウム系化合物半導体は、サファイア基板１上にＡｌＮ層からなるバッファ層２を積層し、その上にｎ型ＧａＮ層からなるｎコンタクト層３ａ、ｎ型ＧａＮ層からなるｎクラッド層３ｂ、ＩｎＧａＮ層からなる発光層４、ｐ型ＡｌＧａＮ層からなるｐクラッド層５ｂ、およびｐ型ＧａＮ層からなるｐコンタクト層５ａを順次積層したものである。ｎコンタクト層３ａはＳｉを７×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮ層であり、ｎクラッド層３ｂはＳｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮ層であり、発光層４の構造は単一量子井戸構造で、ＩｎＧａＮの組成はＩｎ0.95Ｇａ0.05Ｎである。ｐクラッド層５ｂはＭｇを１×１０18／ｃｍ3ドープしたｐ型のＡｌＧａＮでその組成はＡｌ0.25Ｇａ0.75Ｎである。ｐコンタクト層５ａはＭｇを５×１０19／ｃｍ3ドープしたｐ型のＧａＮ層である。これらの層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
この窒化ガリウム系化合物半導体積層物に以下の手順で正極１０および負極２０を設けてフリップチップ型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。
（１）まず、上記の窒化ガリウム系化合物半導体積層物の負極形成領域のｎコンタクト層３ａを露出させた。手順は以下のとおりである。公知のリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いて、エッチングマスクをｐコンタクト層５ａ上の負極形成領域以外の領域に形成した。
（１）まず、上記の窒化ガリウム系化合物半導体積層物の負極形成領域のｎコンタクト層３ａを露出させた。手順は以下のとおりである。公知のリソグラフィー技術およびリフトオフ技術を用いて、エッチングマスクをｐコンタクト層５ａ上の負極形成領域以外の領域に形成した。
次いで、反応性イオンドライエッチングにて、ｎコンタクト層３ａが露出するまでエッチングを施した後、ドライエッチング装置より取り出し、エッチングマスクをアセトン洗浄により除去した。
（２）次に、以下の手順により正極１０を形成した。第一の電極は厚さ４ｎｍのＰｔからなるコンタクトメタル層と厚さ２００ｎｍのＡｇからなる反射層から構成された反射性の電極とした。ｐコンタクト層５ａ表面の酸化膜を除去する目的で沸騰した濃ＨＣｌ中で素子を１０分間処理下後、正極をｐコンタクト層５ａ上に形成した。始めにコンタクトメタル層と反射層からなる第一の電極を成膜した。形成手順は以下の通りである。
レジストを一様に塗布して、公知のリソグラフィー技術により第一の電極を形成する領域のレジストを除去した。第一の電極の角部を円弧状のパターンとした（図３）。角部のＲは３０μｍとした。バッファードフッ酸（ＢＨＦ）に室温で1分間浸漬した後、真空スパッタ装置で、第一の電極を成膜した。スパッタ法により形成する際の操作条件は、次の通りである。
チャンバ内の真空度が１０-4Ｐａ以下となるまで排気し、上記窒化ガリウム系化合物半導体をチャンバ内に収容し、スパッタ用ガスとしてＡｒガスをチャンバ内に導入し、３ＰａとしたのちＲＦ放電によるスパッタリングを行ない、コンタクトメタル層を成膜した。供給する電力は０．５ｋＷとし、コンタクトメタル層として、Ｐｔを４．０ｎｍの膜厚で成膜した。
次に、上記の圧力、供給電力で、ＤＣ放電によるスパッタリングでＡｇ反射層を２００ｎｍの膜厚で成膜した。スパッタ装置内より取り出した後、リフトオフ技術を用いて第一の電極領域以外の金属膜をレジストとともに除去した。
次いで、オーバーコート層を成膜した。レジストを一様に塗布した後、公知リソグラフィー技術を用いて、第一の電極領域より一回り大きいオーバーコート層領域を窓として開けた。窓の大きさは、第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔が１０μｍになるようにした。ＤＣ放電によるスパッタリングを用いて、Ａｕを４００ｎｍの厚さで成膜した。スパッタ装置内より取り出した後、リフトオフ技術を用いてオーバーコート層領域以外の金属膜をレジストとともに除去した。このオーバーコート層はボンディングパッド層を兼ねる。
（３）負極２０をｎコンタクト層３ａ上に形成した。形成手順は以下の通りである。レジストを全面に一様に塗布した後、ｎコンタクト層３ａまで露出した領域上に公知リソグラフィー技術を用いて負極領域の窓を開け、蒸着法によりＴｉ、Ａｕをそれぞれ１００ｎｍ、３００ｎｍの厚さで形成した。負極部以外の金属膜をレジストとともに除去した。
（４）保護膜を形成した。形成手順は以下の通りである。レジストを全面に一様に塗布した後、正極と負極の間の一部に公知リソグラフィー技術を用いて窓を開け、ＲＦ放電によるスパッタ法によりＳｉＯ2を２００ｎｍの厚さで形成した。保護膜部以外のＳｉＯ2膜をレジストとともに除去した。
（５）ウェーハを分割し、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とした。
得られた発光素子を目視観察した結果、オーバーコート層の角部を含む箇所でオーバーコート層の剥がれは全く観察されなかった。また、得られた発光素子の駆動電圧と出力を評価したところ、電流２０ｍＡで駆動電圧は３．３Ｖであり、出力は８．５ｍＷであった。
得られた発光素子を目視観察した結果、オーバーコート層の角部を含む箇所でオーバーコート層の剥がれは全く観察されなかった。また、得られた発光素子の駆動電圧と出力を評価したところ、電流２０ｍＡで駆動電圧は３．３Ｖであり、出力は８．５ｍＷであった。
（実施例２）
電極の平面形状を図４に示した形状としたことを除いて、実施例１と同様の方法で窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔は実施例１と同様１０μｍになるようにした。また、正極の角部Ａ〜ＥおよびＨでは第一の電極を円弧状とし、ＦおよびＧではオーバーコート層を円弧状とした。そのＲは実施例１と同様３０μｍとした。
電極の平面形状を図４に示した形状としたことを除いて、実施例１と同様の方法で窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔は実施例１と同様１０μｍになるようにした。また、正極の角部Ａ〜ＥおよびＨでは第一の電極を円弧状とし、ＦおよびＧではオーバーコート層を円弧状とした。そのＲは実施例１と同様３０μｍとした。
得られた発光素子を目視観察した結果、オーバーコート層の角部を含む箇所でオーバーコート層の剥がれは全く観察されなかった。また、得られた発光素子の駆動電圧と出力を評価したところ、電流２０ｍＡで駆動電圧は３．４Ｖであり、出力は８ｍＷであった。
（比較例）
第一の電極の角部を円弧状とせずに、各辺をそのまま延長して交わらせた直角の角型としたことを除いて、実施例1と同様の方法で窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。得られた発光素子を目視観察した結果、オーバーコート層の角部を含む箇所でオーバーコート層の剥がれが観察された。不良率は１０〜８０％であった。
第一の電極の角部を円弧状とせずに、各辺をそのまま延長して交わらせた直角の角型としたことを除いて、実施例1と同様の方法で窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。得られた発光素子を目視観察した結果、オーバーコート層の角部を含む箇所でオーバーコート層の剥がれが観察された。不良率は１０〜８０％であった。
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は高い収率で得られ、かつ、低い駆動電圧と高い発光出力を有するので、ランプ等の材料としてその産業上の利用価値は非常に大きい。
１ 基板
２ バッファ層
３ ｎ型半導体層
４ 発光層
５ ｐ型半導体層
１０ 正極
１１ 第一の電極
１２ オーバーコート層
１３ ボンディングパッド層
２０ 負極
２ バッファ層
３ ｎ型半導体層
４ 発光層
５ ｐ型半導体層
１０ 正極
１１ 第一の電極
１２ オーバーコート層
１３ ボンディングパッド層
２０ 負極
Claims (6)
- 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層がこの順序で積層され、正極および負極がそれぞれｐ型半導体層およびｎ型半導体層に接して設けられた発光素子において、該正極が少なくとも第一の電極と、該第一の電極の側面と上面を覆うオーバーコート層を含み、該オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積が、第一の電極の外縁の単位長さあたりで、正極の角部において辺部よりも大きく、該第一の電極または該オーバーコート層の平面投影形状における角部の角度を鈍角にすることにより、オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積を正極の角部において辺部よりも大きくしているか、または、該第一の電極または該オーバーコート層の平面投影形状における角部を円弧状にすることにより、オーバーコート層がｐ型半導体層と接する面積を正極の角部において辺部よりも大きくしている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。
- 第一の電極の側面とオーバーコート層の側面との間隔が０．１〜５０μｍである請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 第一の電極が反射性の電極である請求項１または２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 第一の電極がＡｇまたはＡｌを含んでいる反射性の電極である請求項３に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- オーバーコート層がＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、ＰｔおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金である請求項３または４に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を用いてなるランプ。
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