JPH05211347A - 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Info
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- JPH05211347A JPH05211347A JP21859592A JP21859592A JPH05211347A JP H05211347 A JPH05211347 A JP H05211347A JP 21859592 A JP21859592 A JP 21859592A JP 21859592 A JP21859592 A JP 21859592A JP H05211347 A JPH05211347 A JP H05211347A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧａＮ系の化合物半導体の発光ダイオードの
青色の発光領域における発光パターンを点発光から面発
光に近づけてその発光強度を向上させること。 【構成】高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極８０と、
高不純物濃度ｉH 層５２に対する電極７０とを有する。
電極７０、８０は、厚さ100 Åの第１のＮｉ層７１、厚
さ1000Åの第２のＮｉ層７２、８２、厚さ1500ÅのＡｌ
層７３、８３、厚さ1000ÅのＴｉ層７４、８４、厚さ25
00Åの第３のＮｉ層７５、８５とで構成。Ｎｉ層が２重
構造であるのでＮｉ層間に緩和層ができ、Ｎｉの剥離を
防止できる。Ｎｉ層でＧａＮと接合させた結果、発光時
のしきい値電圧を低下させると共に発光輝度が向上し
た。又、発光パターンを点発光から面発光に近づけるこ
とができ、全体の発光強度が向上した。
青色の発光領域における発光パターンを点発光から面発
光に近づけてその発光強度を向上させること。 【構成】高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極８０と、
高不純物濃度ｉH 層５２に対する電極７０とを有する。
電極７０、８０は、厚さ100 Åの第１のＮｉ層７１、厚
さ1000Åの第２のＮｉ層７２、８２、厚さ1500ÅのＡｌ
層７３、８３、厚さ1000ÅのＴｉ層７４、８４、厚さ25
00Åの第３のＮｉ層７５、８５とで構成。Ｎｉ層が２重
構造であるのでＮｉ層間に緩和層ができ、Ｎｉの剥離を
防止できる。Ｎｉ層でＧａＮと接合させた結果、発光時
のしきい値電圧を低下させると共に発光輝度が向上し
た。又、発光パターンを点発光から面発光に近づけるこ
とができ、全体の発光強度が向上した。
Description
【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。
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ＧaＮ
系の化合物半導体を用いたものが知られている。そのＧ
aＮ 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。このようなＧaＮ 系の
化合物半導体を用いた発光ダイオードは、サファイヤ基
板上に直接又は窒化アルミニウムから成るバッファ層を
介在させて、ｎ導電型のＧaＮ 系の化合物半導体から成
るｎ層を成長させ、そのｎ層の上にｐ型不純物を添加し
てｉ型のＧaＮ 系の化合物半導体から成るｉ層を成長さ
せた構造をとっている（特開昭６２−１１９１９６号公
報、特開昭６３−１８８９７７号公報）。
系の化合物半導体を用いたものが知られている。そのＧ
aＮ 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。このようなＧaＮ 系の
化合物半導体を用いた発光ダイオードは、サファイヤ基
板上に直接又は窒化アルミニウムから成るバッファ層を
介在させて、ｎ導電型のＧaＮ 系の化合物半導体から成
るｎ層を成長させ、そのｎ層の上にｐ型不純物を添加し
てｉ型のＧaＮ 系の化合物半導体から成るｉ層を成長さ
せた構造をとっている（特開昭６２−１１９１９６号公
報、特開昭６３−１８８９７７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上述の発光ダ
イオードの発光強度を向上させるには、その発光領域が
ｉ層の電極の直下及びその近傍に位置していることか
ら、ｉ層の電極の電極面積をなるべく大きくすれば良い
ことが知られている。又、上述のように、ＧaＮ 系の化
合物半導体を用いた発光ダイオードの結晶成長に関して
は数多くの研究報告がなされているが、その発光ダイオ
ード製作に関するプロセス技術に関してはあまり報告さ
れていないのが現状である。特に、ＭＩＳ（Ｍetal Ｉ
nsulator Ｓemiconductor）構造の発光ダイオードにお
けるｉ層の電極の層構造については、特公昭５７−４６
６６９号公報にて開示された程度であり、発光に係わる
ｉ層の電極の役割については全く論じられていないのが
現状である。図８は、上記公報におけるｉ層の電極の層
構造を示す縦断面図である。発光ダイオード６０のｉ層
の電極６７はｉ層上に直接、又、ｎ層の電極６８はｉ層
の一部に設けられた孔内を利用してそれぞれＡl を蒸着
した後、それらＡlから成る下地金属上にＮi をそれぞ
れ蒸着して形成されている。ところが、上述のようなｉ
層上に直接、Ａl 電極を形成した場合の発光ダイオード
の発光領域における発光パターンは、図５(a) に示すよ
うに、粗い点であり、均一な面発光とはならなかった。
従って、発光ダイオードは発光面積を大きく形成したに
も拘わらず発光強度があまり向上しないという問題があ
った。
イオードの発光強度を向上させるには、その発光領域が
ｉ層の電極の直下及びその近傍に位置していることか
ら、ｉ層の電極の電極面積をなるべく大きくすれば良い
ことが知られている。又、上述のように、ＧaＮ 系の化
合物半導体を用いた発光ダイオードの結晶成長に関して
は数多くの研究報告がなされているが、その発光ダイオ
ード製作に関するプロセス技術に関してはあまり報告さ
れていないのが現状である。特に、ＭＩＳ（Ｍetal Ｉ
nsulator Ｓemiconductor）構造の発光ダイオードにお
けるｉ層の電極の層構造については、特公昭５７−４６
６６９号公報にて開示された程度であり、発光に係わる
ｉ層の電極の役割については全く論じられていないのが
現状である。図８は、上記公報におけるｉ層の電極の層
構造を示す縦断面図である。発光ダイオード６０のｉ層
の電極６７はｉ層上に直接、又、ｎ層の電極６８はｉ層
の一部に設けられた孔内を利用してそれぞれＡl を蒸着
した後、それらＡlから成る下地金属上にＮi をそれぞ
れ蒸着して形成されている。ところが、上述のようなｉ
層上に直接、Ａl 電極を形成した場合の発光ダイオード
の発光領域における発光パターンは、図５(a) に示すよ
うに、粗い点であり、均一な面発光とはならなかった。
従って、発光ダイオードは発光面積を大きく形成したに
も拘わらず発光強度があまり向上しないという問題があ
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
の化合物半導体の発光ダイオードの青色の発光領域にお
ける発光パターンを点発光から面発光に近づけてその発
光強度を向上させることである。
されたものであり、その目的とするところは、ＧaＮ 系
の化合物半導体の発光ダイオードの青色の発光領域にお
ける発光パターンを点発光から面発光に近づけてその発
光強度を向上させることである。
【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、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡlXＧa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ層と、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）から成るｉ層とを有す
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、少な
くともｉ層に対する電極であってｉ層に接合する層をＮ
ｉとしたことを特徴とする。
の発明の構成は、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡlXＧa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ層と、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）から成るｉ層とを有す
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、少な
くともｉ層に対する電極であってｉ層に接合する層をＮ
ｉとしたことを特徴とする。
【０００６】又、他の発明は、ｉ層及びｎ層に対する電
極であって、それぞれの電極のｉ層及びｎ層に接合する
層を共にＮｉとしたことを特徴とする。
極であって、それぞれの電極のｉ層及びｎ層に接合する
層を共にＮｉとしたことを特徴とする。
【０００７】又、他の発明は、少なくともｉ層に対する
電極を、ｉ層との接合面から順に、厚さの薄い第１のＮ
ｉ層、第１のＮｉ層よりは厚さの厚い第２のＮｉ層、Ａ
ｌ層、Ｔｉ層、厚さの厚い第３のＮｉ層の多層構造とし
たことを特徴とする。
電極を、ｉ層との接合面から順に、厚さの薄い第１のＮ
ｉ層、第１のＮｉ層よりは厚さの厚い第２のＮｉ層、Ａ
ｌ層、Ｔｉ層、厚さの厚い第３のＮｉ層の多層構造とし
たことを特徴とする。
【０００８】又、他の発明は、ｎ型の窒化ガリウム系化
合物半導体（ＡlXＧa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ
層と、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）から成るｉ層
とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子におい
て、同一面側にｎ層の電極とｉ層の電極とを有し、ｎ層
の電極はＡl 又はＡl を含む合金から成り、ｉ層の電極
はＮi,Ａg,Ｔi 又はそれらを含む合金から成ることであ
る。
合物半導体（ＡlXＧa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ
層と、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）から成るｉ層
とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子におい
て、同一面側にｎ層の電極とｉ層の電極とを有し、ｎ層
の電極はＡl 又はＡl を含む合金から成り、ｉ層の電極
はＮi,Ａg,Ｔi 又はそれらを含む合金から成ることであ
る。
【０００９】
【作用及び効果】上記のように、少なくともｉ層に対す
る電極におけるｉ層との接合層をＮｉで構成したことか
ら、発光領域における発光パターンを点発光から面発光
に近づけることができ発光光度が向上した。又、駆動電
圧が減少し熱的劣化の度合が緩和され信頼性が増加し
た。
る電極におけるｉ層との接合層をＮｉで構成したことか
ら、発光領域における発光パターンを点発光から面発光
に近づけることができ発光光度が向上した。又、駆動電
圧が減少し熱的劣化の度合が緩和され信頼性が増加し
た。
【００１０】又、ｎ層に対する電極をＮｉとしても発光
時のしきい値電圧の増加はわずかであり、ｉ層に対する
電極と同一構成としても問題はなかった。又、発光光度
の低下も見られなかった。ｎ層とｉ層の電極を共にＮｉ
とすることで、発光ダイオードの製造が簡略化される。
時のしきい値電圧の増加はわずかであり、ｉ層に対する
電極と同一構成としても問題はなかった。又、発光光度
の低下も見られなかった。ｎ層とｉ層の電極を共にＮｉ
とすることで、発光ダイオードの製造が簡略化される。
【００１１】又、電極を、第１のＮｉ層、第１のＮｉ層
よりは厚さの厚い第２のＮｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、厚さ
の厚い第３のＮｉ層の多層構造とすることで、次の効果
が得られた。第１に薄いＮｉ層をｉ層に直接接合した
後、厚い第２のＮｉ層を形成しているため、第１のＮｉ
層と第２のＮｉ層との間に熱的緩和層が形成され、その
後のハンダ形成及びリフロー時における熱膨張、熱収縮
によるＮｉの剥離を防止することができた。第２に第２
のＮｉ層の上にＡｌ層とＴｉ層と第３のＮｉとを形成し
たので、ハンダ接続が可能になった。
よりは厚さの厚い第２のＮｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、厚さ
の厚い第３のＮｉ層の多層構造とすることで、次の効果
が得られた。第１に薄いＮｉ層をｉ層に直接接合した
後、厚い第２のＮｉ層を形成しているため、第１のＮｉ
層と第２のＮｉ層との間に熱的緩和層が形成され、その
後のハンダ形成及びリフロー時における熱膨張、熱収縮
によるＮｉの剥離を防止することができた。第２に第２
のＮｉ層の上にＡｌ層とＴｉ層と第３のＮｉとを形成し
たので、ハンダ接続が可能になった。
【００１２】又、同一面側にｎ層の電極とｉ層の電極と
を有し、上記ｎ層の電極はＡl 又はＡl を含む合金から
成り、上記ｉ層の電極はＮi,Ａg,Ｔi 又はそれらを含む
合金から成る下地金属上に更に、Ａl 又はＡl を含む合
金が形成されて成る。これにより、発光ダイオードの青
色の発光領域における発光パターンを点発光から面発光
に近づけることができた。
を有し、上記ｎ層の電極はＡl 又はＡl を含む合金から
成り、上記ｉ層の電極はＮi,Ａg,Ｔi 又はそれらを含む
合金から成る下地金属上に更に、Ａl 又はＡl を含む合
金が形成されて成る。これにより、発光ダイオードの青
色の発光領域における発光パターンを点発光から面発光
に近づけることができた。
【００１３】
【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、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ＧaＮ 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ＧaＮ 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。
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、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ＧaＮ 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ＧaＮ 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。
【００１４】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、図３及び図４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。
造工程について、図２、図３及び図４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。
【００１５】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ＭＯＶＰ
Ｅ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／分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、温度を 400℃まで低下させて、Ｈ2 を20 l／分、Ｎ
Ｈ3 を10 l／分、ＴＭＡを 1.8×10-5モル／分で供給し
て 500Åの厚さのＡlＮ から成るバッファ層２を形成し
た。
ａ面を主面とする単結晶のサファイヤ基板１をＭＯＶＰ
Ｅ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／分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、温度を 400℃まで低下させて、Ｈ2 を20 l／分、Ｎ
Ｈ3 を10 l／分、ＴＭＡを 1.8×10-5モル／分で供給し
て 500Åの厚さのＡlＮ から成るバッファ層２を形成し
た。
【００１６】次に、サファイヤ基板１の温度を1150℃に
保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを
1.7×10-4モル／分、Ｈ2 で0.86ppm まで希釈したシラ
ン（ＳiＨ4）を 200ml／分の割合で30分間供給し、膜厚
2.2μm 、キャリヤ濃度 1.5×1018／cm3 のＧaＮ 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 を20 l／
分、ＮＨ3を10 l／分、ＴＭＧを1.7 ×10-4モル／分の
割合で20分間供給し、膜厚 1.5μm、キャリヤ濃度 1×1
015／cm3 のＧaＮ から成る低キャリヤ濃度ｎ層４を形
成した。
保持し、Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを
1.7×10-4モル／分、Ｈ2 で0.86ppm まで希釈したシラ
ン（ＳiＨ4）を 200ml／分の割合で30分間供給し、膜厚
2.2μm 、キャリヤ濃度 1.5×1018／cm3 のＧaＮ 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 を20 l／
分、ＮＨ3を10 l／分、ＴＭＧを1.7 ×10-4モル／分の
割合で20分間供給し、膜厚 1.5μm、キャリヤ濃度 1×1
015／cm3 のＧaＮ から成る低キャリヤ濃度ｎ層４を形
成した。
【００１７】次に、サファイヤ基板１を 900℃にして、
Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを 1.7×10
-4モル／分、ＤＥＺを 1.5×10-4モル／分の割合で１分
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) に示すような多層構
造が得られた。
Ｈ2 を20 l／分、ＮＨ3 を10 l／分、ＴＭＧを 1.7×10
-4モル／分、ＤＥＺを 1.5×10-4モル／分の割合で１分
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) に示すような多層構
造が得られた。
【００１８】次に、図２(b) に示すように、ｉ層５の上
に、スパッタリングによりＳiＯ2層１１を2000Åの厚さ
に形成した。次に、そのＳiＯ2層１１上にフォトレジス
ト１２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１２を高キャリヤ濃度ｎ+ 層３に対する電
極形成部位のフォトレジストを除去したパターンに形成
した。次に、図２(c) に示すように、フォトレジスト１
２によって覆われていないＳiＯ2層１１をフッ酸系エッ
チング液で除去した。
に、スパッタリングによりＳiＯ2層１１を2000Åの厚さ
に形成した。次に、そのＳiＯ2層１１上にフォトレジス
ト１２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１２を高キャリヤ濃度ｎ+ 層３に対する電
極形成部位のフォトレジストを除去したパターンに形成
した。次に、図２(c) に示すように、フォトレジスト１
２によって覆われていないＳiＯ2層１１をフッ酸系エッ
チング液で除去した。
【００１９】次に、図３(d) に示すように、フォトレジ
スト１２及びＳiＯ2層１１によって覆われていない部位
のｉ層５とその下の低キャリヤ濃度ｎ層４と高キャリヤ
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電
力0.44W／cm2、ＢＣl3ガスを10ml／分の割合で供給しド
ライエッチングした後、Ａr でドライエッチングした。
次に、図３(e) に示すように、ｉ層５上に残っているＳ
iＯ2層１１をフッ酸で除去した。次に、図３(f) に示す
ように、真空度８×10-7Torr、試料温度 225℃に保持
し、試料の上全面に、蒸着によりＮi 層１３を3000Åの
厚さに形成した。そして、そのＮi 層１３の上にフォト
レジスト１４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１４が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。
スト１２及びＳiＯ2層１１によって覆われていない部位
のｉ層５とその下の低キャリヤ濃度ｎ層４と高キャリヤ
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電
力0.44W／cm2、ＢＣl3ガスを10ml／分の割合で供給しド
ライエッチングした後、Ａr でドライエッチングした。
次に、図３(e) に示すように、ｉ層５上に残っているＳ
iＯ2層１１をフッ酸で除去した。次に、図３(f) に示す
ように、真空度８×10-7Torr、試料温度 225℃に保持
し、試料の上全面に、蒸着によりＮi 層１３を3000Åの
厚さに形成した。そして、そのＮi 層１３の上にフォト
レジスト１４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１４が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。
【００２０】次に、図４(g) に示すように、フォトレジ
スト１４をマスクとして下層のＮi層１３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１４
をアセトンで除去し、ｉ層５の電極部となる部分だけに
Ｎi 層１３を残して形成した。次に、図４(h) に示すよ
うに、真空度８×10-7Torr、試料温度 225℃に保持し、
試料の上全面に、蒸着によりＡl 層１５を3000Åの厚さ
に形成した。次に、図４(i) に示すように、Ａl 層１５
の上にフォトレジスト１６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１６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。
スト１４をマスクとして下層のＮi層１３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１４
をアセトンで除去し、ｉ層５の電極部となる部分だけに
Ｎi 層１３を残して形成した。次に、図４(h) に示すよ
うに、真空度８×10-7Torr、試料温度 225℃に保持し、
試料の上全面に、蒸着によりＡl 層１５を3000Åの厚さ
に形成した。次に、図４(i) に示すように、Ａl 層１５
の上にフォトレジスト１６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１６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。
【００２１】上述の製造工程の後、フォトレジスト１６
によって覆われていないＡl 層１５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１６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。このようにして、図１に示すＭ
ＩＳ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。尚、ｉ層５上に形成する下地金属１３の金属材料
としては、上述のＮi の他、Ａg 又はＴi 、もしくはそ
れらの合金などから成る金属物質を選択しても良い。
又、高キャリヤ濃度ｎ+ 層３の電極８及びｉ層５の上層
の電極７の金属材料としては、Ａl の他、Ｔi などのオ
ーミック接続が可能な金属物質であれば良い。
によって覆われていないＡl 層１５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１６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。このようにして、図１に示すＭ
ＩＳ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。尚、ｉ層５上に形成する下地金属１３の金属材料
としては、上述のＮi の他、Ａg 又はＴi 、もしくはそ
れらの合金などから成る金属物質を選択しても良い。
又、高キャリヤ濃度ｎ+ 層３の電極８及びｉ層５の上層
の電極７の金属材料としては、Ａl の他、Ｔi などのオ
ーミック接続が可能な金属物質であれば良い。
【００２２】このようにして製造された発光ダイオード
１０の両電極間に10mAの電流を流し、その発光強度を測
定した。ここで、ｉ層５上に直接Ａl 層を形成した従来
の発光ダイオードの場合においては、光度30mcd の発光
強度であった。この従来の発光ダイオードの発光強度及
び駆動電圧を１とすると、本発明の発光ダイオードでｉ
層の電極の下地金属を上述のＮi にて形成したもので
は、図５(b) に発光パターンを示すように、発光点が最
も増加し面発光に近い状態となり発光強度が 1.5倍、駆
動電圧が0.82倍となった。又、下地金属がＡg のもので
は、図５(c) に発光パターンを示すように、発光点がか
なり増加し発光強度が 1.4倍、駆動電圧が0.90倍とな
り、下地金属がＴi のものでは、図５(d) にその発光パ
ターンを示すように、発光点がやや増加し発光強度が1.
05倍、駆動電圧が0.95倍となった。即ち、本発明の発光
ダイオードは、従来の発光ダイオードに比べて発光強度
を増加させることができる共に駆動電圧を低下させるこ
とができる。
１０の両電極間に10mAの電流を流し、その発光強度を測
定した。ここで、ｉ層５上に直接Ａl 層を形成した従来
の発光ダイオードの場合においては、光度30mcd の発光
強度であった。この従来の発光ダイオードの発光強度及
び駆動電圧を１とすると、本発明の発光ダイオードでｉ
層の電極の下地金属を上述のＮi にて形成したもので
は、図５(b) に発光パターンを示すように、発光点が最
も増加し面発光に近い状態となり発光強度が 1.5倍、駆
動電圧が0.82倍となった。又、下地金属がＡg のもので
は、図５(c) に発光パターンを示すように、発光点がか
なり増加し発光強度が 1.4倍、駆動電圧が0.90倍とな
り、下地金属がＴi のものでは、図５(d) にその発光パ
ターンを示すように、発光点がやや増加し発光強度が1.
05倍、駆動電圧が0.95倍となった。即ち、本発明の発光
ダイオードは、従来の発光ダイオードに比べて発光強度
を増加させることができる共に駆動電圧を低下させるこ
とができる。
【００２３】次に他の実施例について説明する。本実施
例では、図６に示すように、上記の実施例と同様に、サ
ファイア基板１上にＡｌＮから成るバッファ層２、Ｇａ
Ｎから成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、厚さ1.1 μｍ、キ
ャリア濃度 1×1015／cm3 の低キャリア濃度ｎ層４、厚
さ1.1 μｍ、Zn濃度 2×1018／cm3 の低不純物濃度ｉL
層５１、厚さ0.2 μｍ、Zn濃度 1×1020／cm3 の高不純
物濃度ｉH 層５２が形成されている。本実施例では、ｉ
層は低不純物濃度ｉL 層５１と高不純物濃度ｉH 層５２
との２重層構造となっている。
例では、図６に示すように、上記の実施例と同様に、サ
ファイア基板１上にＡｌＮから成るバッファ層２、Ｇａ
Ｎから成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、厚さ1.1 μｍ、キ
ャリア濃度 1×1015／cm3 の低キャリア濃度ｎ層４、厚
さ1.1 μｍ、Zn濃度 2×1018／cm3 の低不純物濃度ｉL
層５１、厚さ0.2 μｍ、Zn濃度 1×1020／cm3 の高不純
物濃度ｉH 層５２が形成されている。本実施例では、ｉ
層は低不純物濃度ｉL 層５１と高不純物濃度ｉH 層５２
との２重層構造となっている。
【００２４】そして、上記実施例と同様に高不純物濃度
ｉH 層５２、低不純物濃度ｉL 層５１、低キャリア濃度
ｎ層４を貫通し高キャリア濃度ｎ+ 層３に到る穴６０を
形成した。その後、この穴６０に高キャリア濃度ｎ+ 層
３に対する電極８０と、高不純物濃度ｉH 層５２に対す
る電極７０とを形成した。
ｉH 層５２、低不純物濃度ｉL 層５１、低キャリア濃度
ｎ層４を貫通し高キャリア濃度ｎ+ 層３に到る穴６０を
形成した。その後、この穴６０に高キャリア濃度ｎ+ 層
３に対する電極８０と、高不純物濃度ｉH 層５２に対す
る電極７０とを形成した。
【００２５】電極７０、８０は、厚さ100 Åの第１のＮ
ｉ層７１、厚さ1000Åの第２のＮｉ層７２、８２、厚さ
1500ÅのＡｌ層７３、８３、厚さ1000ÅのＴｉ層７４、
８４、厚さ2500Åの第３のＮｉ層７５、８５とで構成さ
れている。
ｉ層７１、厚さ1000Åの第２のＮｉ層７２、８２、厚さ
1500ÅのＡｌ層７３、８３、厚さ1000ÅのＴｉ層７４、
８４、厚さ2500Åの第３のＮｉ層７５、８５とで構成さ
れている。
【００２６】第１のＮｉ層７１、８１は、温度225 ℃で
真空蒸着により形成される。その後、一旦、真空蒸着装
置を開放して、ウエハを常温、常圧下に置き、再度、真
空にして加熱して、第２のＮｉ層７２、８２を厚く真空
蒸着する。次に、Ａｌ層７３、８３、Ｔｉ層７４、８
４、第３のＮｉ層７５、８５が、順次、真空蒸着により
形成された。Ａｌ層７３、８３、Ｔｉ層７４、８４を介
在させることにより、第３のＮｉ層７５、８５の上にハ
ンダバンプを形成することが可能となる。
真空蒸着により形成される。その後、一旦、真空蒸着装
置を開放して、ウエハを常温、常圧下に置き、再度、真
空にして加熱して、第２のＮｉ層７２、８２を厚く真空
蒸着する。次に、Ａｌ層７３、８３、Ｔｉ層７４、８
４、第３のＮｉ層７５、８５が、順次、真空蒸着により
形成された。Ａｌ層７３、８３、Ｔｉ層７４、８４を介
在させることにより、第３のＮｉ層７５、８５の上にハ
ンダバンプを形成することが可能となる。
【００２７】以上のように形成した発光ダイオードの発
光時のしきい値電圧は、電極をアルミニウムで形成した
場合に比べて、0.8 倍に低下した。又、電流10mA印加時
の発光輝度は、150ncdであり、電極をアルミニウムで形
成した場合の発光輝度100ncdに比べて、1.5 倍に向上し
た。
光時のしきい値電圧は、電極をアルミニウムで形成した
場合に比べて、0.8 倍に低下した。又、電流10mA印加時
の発光輝度は、150ncdであり、電極をアルミニウムで形
成した場合の発光輝度100ncdに比べて、1.5 倍に向上し
た。
【００２８】尚、上記の実施例において、高キャリア濃
度ｎ+ 層３に対する電極８０はアルミニウムによる単層
とし、高不純物濃度ｉH 層５２に対する電極７０のみを
上記のようにＮｉを用いた多重層構造にしても、同様な
効果が得られることが確認された。
度ｎ+ 層３に対する電極８０はアルミニウムによる単層
とし、高不純物濃度ｉH 層５２に対する電極７０のみを
上記のようにＮｉを用いた多重層構造にしても、同様な
効果が得られることが確認された。
【００２９】次に他の実施例について説明する。図７に
示すように、上記実施例における第１のＮｉ層８１、第
２のＮｉ層８２に代えて、単層のＮｉ層７１０，８１０
で構成しても良い。この場合のＮｉ層７１０、８１０の
厚さは300 Åである。このように構成しても、上記実施
例と同様な効果が得られた。又、このＮｉ層７１０、８
１０の厚さは50Å以上3000Å以下が望ましい。50Å以下
となると、ハンダバンプの形成時にＮｉがハンダに浸食
されるので望ましくない。又、3000Åを越えると、発光
パターンが電極の周辺部に局在し、中央部での発光が得
られないし、ハンダ浴に入れる時、Ｎｉが剥離するので
望ましくない。
示すように、上記実施例における第１のＮｉ層８１、第
２のＮｉ層８２に代えて、単層のＮｉ層７１０，８１０
で構成しても良い。この場合のＮｉ層７１０、８１０の
厚さは300 Åである。このように構成しても、上記実施
例と同様な効果が得られた。又、このＮｉ層７１０、８
１０の厚さは50Å以上3000Å以下が望ましい。50Å以下
となると、ハンダバンプの形成時にＮｉがハンダに浸食
されるので望ましくない。又、3000Åを越えると、発光
パターンが電極の周辺部に局在し、中央部での発光が得
られないし、ハンダ浴に入れる時、Ｎｉが剥離するので
望ましくない。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドを示した構成図である。
ドを示した構成図である。
【図２】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した縦断面図である。
した縦断面図である。
【図３】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した図２に続く縦断面図である。
した図２に続く縦断面図である。
【図４】同実施例に係る発光ダイオードの製造工程を示
した図３に続く縦断面図である。
した図３に続く縦断面図である。
【図５】ｉ層の電極の下地金属毎の発光パターンである
金属表面の組織を示した顕微鏡写真である。
金属表面の組織を示した顕微鏡写真である。
【図６】他の実施例にかかる発光ダイオードを示した構
成図である。
成図である。
【図７】他の実施例にかかる発光ダイオードを示した構
成図である。
成図である。
【図８】従来の発光ダイオードを示した構成図である。
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 １０…発光ダイオード ５１…低不純物濃度ｉL 層５１ ５２…高不純物濃度ｉH 層５２ ７，８、７０、８０…電極 ７１、８１…第１のＮｉ層 ７２、８２…第２のＮｉ層 ７３、８３…Ａｌ層 ７４、８４…Ｔｉ層 ７５、８５…第３のＮｉ層 ７１０，８１０…Ｎｉ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田牧 真人 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 真部 勝英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 橋本 雅文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体（ＡlX
Ｇa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ層と、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（ＡlXＧ
a1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｉ層とを有する窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子において、 少なくとも前記ｉ層に対する電極であって前記ｉ層に接
合する層をＮｉとし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。 - 【請求項２】請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子において、前記ｎ層に対する電極であって
前記ｎ層に接合する層をＮｉとしたことを特徴とする。 - 【請求項３】請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子において、前記電極を前記ｉ層との接合面
から順に、厚さの薄い第１のＮｉ層、第１のＮｉ層より
は厚さの厚い第２のＮｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層、厚さの厚
い第３のＮｉ層の多層構造としたことを特徴とする。 - 【請求項４】ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体（ＡlX
Ｇa1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｎ層と、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（ＡlXＧ
a1-XＮ；Ｘ＝０を含む）から成るｉ層とを有する窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子において、 同一面側に前記ｎ層の電極と前記ｉ層の電極とを有し、
前記ｎ層の電極はＡl又はＡl を含む合金から成り、前
記ｉ層の電極はＮi,Ａg,Ｔi 又はそれらを含む合金から
成ることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21859592A JP2658009B2 (ja) | 1991-07-23 | 1992-07-23 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| DE69333250T DE69333250T2 (de) | 1992-07-23 | 1993-01-21 | Lichtemittierende Vorrichtung aus einer Verbindung der Galliumnitridgruppe |
| EP93100870A EP0579897B1 (en) | 1992-07-23 | 1993-01-21 | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
| EP03001190A EP1313153A3 (en) | 1992-07-23 | 1993-01-21 | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
| US08/006,301 US5408120A (en) | 1992-07-23 | 1993-01-22 | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
| US08/844,386 USRE36747E (en) | 1992-07-23 | 1997-04-18 | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20761791 | 1991-07-23 | ||
| JP3-207617 | 1991-07-23 | ||
| JP21859592A JP2658009B2 (ja) | 1991-07-23 | 1992-07-23 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211347A true JPH05211347A (ja) | 1993-08-20 |
| JP2658009B2 JP2658009B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=26516360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21859592A Expired - Fee Related JP2658009B2 (ja) | 1991-07-23 | 1992-07-23 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658009B2 (ja) |
Cited By (11)
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| JPH07312445A (ja) * | 1994-03-22 | 1995-11-28 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子 |
| US5652438A (en) * | 1994-07-20 | 1997-07-29 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
| US5708301A (en) * | 1994-02-28 | 1998-01-13 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Electrode material and electrode for III-V group compound semiconductor |
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| US7049160B2 (en) | 2003-09-16 | 2006-05-23 | Stanley Electric Co., Ltd. | Gallium nitride compound semiconductor device and method of manufacturing the same |
| DE19921987B4 (de) * | 1998-05-13 | 2007-05-16 | Toyoda Gosei Kk | Licht-Abstrahlende Halbleitervorrichtung mit Gruppe-III-Element-Nitrid-Verbindungen |
| US7872274B2 (en) | 2001-09-06 | 2011-01-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | n-Electrode for III group nitride based compound semiconductor element |
| US7973325B2 (en) * | 2004-10-07 | 2011-07-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Reflective electrode and compound semiconductor light emitting device including the same |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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| JPH03108779A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP21859592A patent/JP2658009B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03108779A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法 |
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