JP6532237B2 - 成膜方法及び発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
近年では高寿命、高効率な発光素子として、液晶用バックライトや照明の用途で普及が進んでいる。
このようなGaN系LEDでは、GaNを主成分とするp型半導体層上にITO等の金属酸化物からなる透明電極層を形成するものが知られているが、LEDの発光効率を向上させるため、このp型半導体層と金属酸化物層との間の接触抵抗を小さくすることが求められている。
本発明では、前記ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程における圧力が、3.0Pa以上である場合にも効果的である。
また、本発明は、真空中でスパッタリング法によってGaNを主成分とするp型半導体層の表面に金属酸化物の結晶粒と空隙からなる単一のポーラス金属酸化物膜を形成する工程と、前記単一のポーラス金属酸化物膜を、酸素を含む雰囲気でアニールすることにより、前記GaNを主成分とするp型半導体層の表面に、当該金属酸化物からなる単一の金属酸化物層を形成する工程とを有し、前記単一のポーラス金属酸化物膜を形成する工程が、3.0Pa以上の圧力で、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の斜め成分の角度を20°〜70°に設定して当該金属酸化物をスパッタリング法によって行う成膜方法である。
本発明では、前記金属酸化物がITOからなる場合にも効果的である。
一方、本発明は、GaNを主成分とするn型半導体層と、前記n型半導体層の片面側に位置するGaNを主成分とするp型半導体層と、前記p型半導体層の前記n型半導体層に対して反対側に位置する透明電極層とが基板上に設けられ、前記p型半導体層と前記n型半導体層との間に電圧が印加された場合に動作電流が流れて発光する発光ダイオードを製造する方法であって、前記透明電極層として、上述したいずれかの方法によって、前記コンタクト層を下地層とする金属酸化物層、又は、前記単一の金属酸化物層を形成する工程を有し、前記ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程が、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の斜め成分の角度を20°〜70°に設定して当該金属酸化物をスパッタリング法によって行う発光ダイオードの製造方法である。
図1に示すように、この発光ダイオード1は、基板13上に、GaNを主成分とするn型半導体層15と、GaNを主成分とするp型半導体層17とが配置されて構成されている。
p型又はn型のGaN層の場合は、p型又はn型のドーパント以外の原子は、GaとNであり、GaNは100%に近い主成分であるが、「GaNを主成分とする半導体」には、InGaNや、AlGaN等の半導体も含まれる。
また、発光効率を向上させるためにn型半導体層15上に多重量子井戸層16が形成された後、多重量子井戸層16上にp型半導体層17と金属酸化物からなる透明電極層20とが形成される。
他方、n型半導体層15上には、負電極22が接触して形成されており、ここでは、n型半導体層15における、多重量子井戸層16側の面が一部露出されて負電極22が形成され、n型半導体層15は負電極22に電気的に接続されている。
図2は、本発明に用いる成膜対象物の構成を示す断面図である。
図3に示すように、本発明に用いる成膜装置30は、搬出入室31と、成膜室32とを有している。
ここで、成膜室32は、真空排気装置32aによって予め真空排気されており、ゲートバルブ33を開け、成膜対象物2を成膜室32内に移動させる。
本例は、上述したコンタクト層19aを形成せず、GaN系p型半導体層17の表面に、透明電極層として単一の金属酸化物層19Bを形成するものである。
このITO金属酸化物層について、GaN系p型半導体層との間の接触抵抗率を、公知のTLM法によって測定した。
本発明の作用・効果は、以下のように考察される。
すなわち、GaN系p型半導体層上にスパッタリングによって金属酸化物層を形成する際には、GaN系p型半導体層の表面にダメージが生じ、このGaN系p型半導体層表面のダメージが金属酸化物層との間の接触抵抗に影響することが知られている。
そして、本発明は、金属酸化物層の金属酸化物がITOである場合のみならず、上述した他の金属酸化物についても同様のメカニズムによる効果を奏するものと考えられる。
また、通過成膜による場合は、ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程と、当該ポーラス金属酸化物薄膜の表面に当該金属酸化物からなる金属酸化物膜を形成する工程とを別の成膜室によって効率良く成膜を行うようにすることも可能である。
2……成膜対象物
13……基板
15……GaNを主成分とするn型半導体層
17……GaNを主成分とするp型半導体層
18……金属酸化物層
19……ポーラス金属酸化物薄膜
19a…コンタクト層
19A…単一のポーラス金属酸化物膜
19B…単一の金属酸化物層
20……透明電極層
30……成膜装置
34……金属酸化物ターゲット
35……直流電源
36……高周波電源
37……マグネット
Claims (5)
- 真空中でスパッタリング法によってGaNを主成分とするp型半導体層の表面に金属酸化物の結晶粒と空隙からなるポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程と、
真空中でスパッタリング法によって前記ポーラス金属酸化物薄膜の表面に当該金属酸化物からなる金属酸化物膜を形成する工程と、
前記ポーラス金属酸化物薄膜と前記金属酸化物膜を、酸素を含む雰囲気でアニールすることにより、前記GaNを主成分とするp型半導体層の表面に、前記GaNを含有する前記金属酸化物からなるコンタクト層を下地層とする、当該金属酸化物からなる金属酸化物層を形成する工程とを有し、
前記ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程が、前記金属酸化物膜を形成する工程における圧力より大きい圧力で、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の斜め成分の角度を20°〜70°に設定して当該金属酸化物をスパッタリング法によって行う成膜方法。 - 真空中でスパッタリング法によってGaNを主成分とするp型半導体層の表面に金属酸化物の結晶粒と空隙からなる単一のポーラス金属酸化物膜を形成する工程と、
前記単一のポーラス金属酸化物膜を、酸素を含む雰囲気でアニールすることにより、前記GaNを主成分とするp型半導体層の表面に、当該金属酸化物からなる単一の金属酸化物層を形成する工程とを有し、
前記単一のポーラス金属酸化物膜を形成する工程が、3.0Pa以上の圧力で、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の斜め成分の角度を20°〜70°に設定して当該金属酸化物をスパッタリング法によって行う成膜方法。 - 前記ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程における圧力が、3.0Pa以上である請求項1記載の成膜方法。
- 前記金属酸化物がITOからなる請求項1乃至3のいずれか1項記載の成膜方法。
- GaNを主成分とするn型半導体層と、前記n型半導体層の片面側に位置するGaNを主成分とするp型半導体層と、前記p型半導体層の前記n型半導体層に対して反対側に位置する透明電極層とが基板上に設けられ、前記p型半導体層と前記n型半導体層との間に電圧が印加された場合に動作電流が流れて発光する発光ダイオードを製造する方法であって、
前記透明電極層として、請求項1乃至4のいずれか1項の方法によって、前記コンタクト層を下地層とする金属酸化物層、又は、前記単一の金属酸化物層を形成する工程を有し、
前記ポーラス金属酸化物薄膜を形成する工程が、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の斜め成分の角度を20°〜70°に設定して当該金属酸化物をスパッタリング法によって行う発光ダイオードの製造方法。
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