JPH11126925A - 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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- JPH11126925A JPH11126925A JP30794597A JP30794597A JPH11126925A JP H11126925 A JPH11126925 A JP H11126925A JP 30794597 A JP30794597 A JP 30794597A JP 30794597 A JP30794597 A JP 30794597A JP H11126925 A JPH11126925 A JP H11126925A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極側からの光取り出し量を向上させること。
【解決手段】基板11上に,AlNから成るバッファ層12,Si
ドープのGaNから成る高キャリア濃度n+層13,Siドープの
n型GaN から成るクラッド層14,GaNから成るバリア層151
とGa0.8In0.2Nから成る井戸層152が交互に積層されたMQ
Wの発光層15,p型Al0.15Ga0.85Nから成るクラッド層16,p
型GaNから成るコンタクト層17が順次形成されている。
コンタクト層17上には金属蒸着による透光性の電極18A
が,n+層13上には電極18Bが形成され, 電極18A上の一部
に電極パッド20が形成されている。基板11の下面には,
膜厚125nmのSiO2から成る第1反射膜191と,膜厚125nmのT
iO2から成る第2反射膜192とが交互に10周期積層された
反射膜19が形成されている。発光層15による発光の波長
領域は,反射膜19による90%以上の反射率の領域内にある
ので,反射膜19により効果的に光が反射され,発光強度を
高めることができる。
ドープのGaNから成る高キャリア濃度n+層13,Siドープの
n型GaN から成るクラッド層14,GaNから成るバリア層151
とGa0.8In0.2Nから成る井戸層152が交互に積層されたMQ
Wの発光層15,p型Al0.15Ga0.85Nから成るクラッド層16,p
型GaNから成るコンタクト層17が順次形成されている。
コンタクト層17上には金属蒸着による透光性の電極18A
が,n+層13上には電極18Bが形成され, 電極18A上の一部
に電極パッド20が形成されている。基板11の下面には,
膜厚125nmのSiO2から成る第1反射膜191と,膜厚125nmのT
iO2から成る第2反射膜192とが交互に10周期積層された
反射膜19が形成されている。発光層15による発光の波長
領域は,反射膜19による90%以上の反射率の領域内にある
ので,反射膜19により効果的に光が反射され,発光強度を
高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して同じ
側に電極が形成された窒化ガリウム(GaN) 系化合物半導
体発光素子に関し、特に、電極側からの光取り出し量を
向上させたものに関する。
側に電極が形成された窒化ガリウム(GaN) 系化合物半導
体発光素子に関し、特に、電極側からの光取り出し量を
向上させたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、GaN 系化合物半導体発光素子で
は、絶縁性のサファイア基板上に半導体層を積層し、そ
の同じ側に正負の各電極を設けた構成としている。この
発光素子３０をリードフレーム３１上に配置した模式的
断面図を図９に示す。発光素子３０は、所定の波長で発
光する発光層３４を有し、正負の各電極３５、３６は基
板３３に対して上側に設けられている。そして、基板３
３の下面が樹脂材で構成されたペースト３２を用いてリ
ードフレーム３１上にダイボンディングされている。
又、図示していないが、各電極３５、３６は所定の部位
とワイヤボンディングにより電気的に接続され、電極３
５、３６側から光を取り出す構成としている。
は、絶縁性のサファイア基板上に半導体層を積層し、そ
の同じ側に正負の各電極を設けた構成としている。この
発光素子３０をリードフレーム３１上に配置した模式的
断面図を図９に示す。発光素子３０は、所定の波長で発
光する発光層３４を有し、正負の各電極３５、３６は基
板３３に対して上側に設けられている。そして、基板３
３の下面が樹脂材で構成されたペースト３２を用いてリ
ードフレーム３１上にダイボンディングされている。
又、図示していないが、各電極３５、３６は所定の部位
とワイヤボンディングにより電気的に接続され、電極３
５、３６側から光を取り出す構成としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、発光層３４から得られる発光の方向に選択
性がないので、基板３３の下面における反射光が、電極
３５、３６側からの光取り出し量に大きく寄与すること
になるが、基板３３下面に設けられたペースト３２によ
り光が吸収されるために光の反射効率が良くなく、発光
強度が低いという問題がある。又、ペースト３２は、雰
囲気温度や素子３０の駆動により発生する熱によって経
時的に劣化（黄色に変色）するため、反射光が減少し、
経時的な光度の劣化が生ずるという問題もある。そこ
で、基板３３の下面に金属層を形成して光の反射効率を
高め、高発光強度を得る方法が考えられる。通常では、
基板３３の硬度が大きいために、ウエハの分離の際には
基板３３を研磨して薄板化し、その後に基板３３の下面
からスクライビングし、ブレーキングすることでウエハ
を分離している。ここで、スクライビングの前に基板３
３の下面に反射のための金属層を形成すれば、金属層は
透明ではないので、スクライビング時の位置合わせが困
難となる。又、スクライビングの後に金属層を形成すれ
ば、ウエハには電極３５、３６側に粘着シートが貼着さ
れた状態であるので、ウエハ下面の洗浄が困難となり、
金属層の形成時に加熱できないため、金属層と基板３３
下面との密着性を得ることができない。言うまでもな
く、薄肉化されたウエハから粘着シートをはがすことは
困難である。
来技術では、発光層３４から得られる発光の方向に選択
性がないので、基板３３の下面における反射光が、電極
３５、３６側からの光取り出し量に大きく寄与すること
になるが、基板３３下面に設けられたペースト３２によ
り光が吸収されるために光の反射効率が良くなく、発光
強度が低いという問題がある。又、ペースト３２は、雰
囲気温度や素子３０の駆動により発生する熱によって経
時的に劣化（黄色に変色）するため、反射光が減少し、
経時的な光度の劣化が生ずるという問題もある。そこ
で、基板３３の下面に金属層を形成して光の反射効率を
高め、高発光強度を得る方法が考えられる。通常では、
基板３３の硬度が大きいために、ウエハの分離の際には
基板３３を研磨して薄板化し、その後に基板３３の下面
からスクライビングし、ブレーキングすることでウエハ
を分離している。ここで、スクライビングの前に基板３
３の下面に反射のための金属層を形成すれば、金属層は
透明ではないので、スクライビング時の位置合わせが困
難となる。又、スクライビングの後に金属層を形成すれ
ば、ウエハには電極３５、３６側に粘着シートが貼着さ
れた状態であるので、ウエハ下面の洗浄が困難となり、
金属層の形成時に加熱できないため、金属層と基板３３
下面との密着性を得ることができない。言うまでもな
く、薄肉化されたウエハから粘着シートをはがすことは
困難である。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、GaN 系化合物半導体発光素子において、サファイア
基板の下面側からの光の反射を経時的に良好とし、電極
側からの光取り出し量を向上させることである。合わせ
て、素子形成の容易な発光素子を実現することである。
み、GaN 系化合物半導体発光素子において、サファイア
基板の下面側からの光の反射を経時的に良好とし、電極
側からの光取り出し量を向上させることである。合わせ
て、素子形成の容易な発光素子を実現することである。
【０００５】
【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、請求項１に記載の手段によれば、基板上にGaN系
化合物半導体から成る層が積層され、所定の波長領域の
光が得られる発光素子において、基板に対して同じ側に
正負の各電極が形成され、各電極が形成された側と異な
る側の基板上に、所定の波長領域近傍の光を反射させ、
その波長領域近傍以外の光を透過させる反射膜が形成さ
れる。これにより、発光素子から基板側に出力される所
定の波長領域の光が、反射膜により反射されるので、素
子の発光強度を高めることができる。又、所定の波長領
域以外の光は反射膜を透過するので、反射膜側から基板
を認識することができ、素子の分離工程を容易に行うこ
とができる。
めに、請求項１に記載の手段によれば、基板上にGaN系
化合物半導体から成る層が積層され、所定の波長領域の
光が得られる発光素子において、基板に対して同じ側に
正負の各電極が形成され、各電極が形成された側と異な
る側の基板上に、所定の波長領域近傍の光を反射させ、
その波長領域近傍以外の光を透過させる反射膜が形成さ
れる。これにより、発光素子から基板側に出力される所
定の波長領域の光が、反射膜により反射されるので、素
子の発光強度を高めることができる。又、所定の波長領
域以外の光は反射膜を透過するので、反射膜側から基板
を認識することができ、素子の分離工程を容易に行うこ
とができる。
【０００６】又、請求項２に記載の手段によれば、反射
膜を、屈折率1.5 より小さい膜と1.8 より大きな膜との
積層構造とすることにより、光を経時的に良好に反射す
ることができる。
膜を、屈折率1.5 より小さい膜と1.8 より大きな膜との
積層構造とすることにより、光を経時的に良好に反射す
ることができる。
【０００７】請求項３に記載の手段によれば、基板上
に、屈折率が1.5 より小さな膜、屈折率が1.8 より大き
な膜の順次積層により、反射膜が構成される。低屈折率
材料が最初に基板上に形成されることで、光反射の入射
角への依存度を低減でき、より効果的に光を反射でき
る。
に、屈折率が1.5 より小さな膜、屈折率が1.8 より大き
な膜の順次積層により、反射膜が構成される。低屈折率
材料が最初に基板上に形成されることで、光反射の入射
角への依存度を低減でき、より効果的に光を反射でき
る。
【０００８】請求項４に記載の手段によれば、屈折率が
1.5 より小さな膜をSiO2, MgF2,CaF2,LiF,AlF3から選ば
れる少なくとも１つとし、屈折率を1.8 より大きな膜が
TiO2, Y2O3, ZrO2, CeO2,HfO2,Ta2O5 から選ばれる少な
くとも１つとすることで、発光波長に対して反射率が高
く、その他の波長に対して透過率の高い波長選択性の高
い反射膜を形成することができる。
1.5 より小さな膜をSiO2, MgF2,CaF2,LiF,AlF3から選ば
れる少なくとも１つとし、屈折率を1.8 より大きな膜が
TiO2, Y2O3, ZrO2, CeO2,HfO2,Ta2O5 から選ばれる少な
くとも１つとすることで、発光波長に対して反射率が高
く、その他の波長に対して透過率の高い波長選択性の高
い反射膜を形成することができる。
【０００９】請求項５に記載の手段によれば、反射膜
を、基板上に酸化珪素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)の順に
積層した層とすることで、より具体的に、発光波長に対
して反射率が高く、その他の波長に対して透過率の高い
波長選択性の高い反射膜を形成することができる。
を、基板上に酸化珪素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)の順に
積層した層とすることで、より具体的に、発光波長に対
して反射率が高く、その他の波長に対して透過率の高い
波長選択性の高い反射膜を形成することができる。
【００１０】請求項６に記載の手段によれば、膜厚約12
5nm の酸化珪素(SiO2)と膜厚約125nm の酸化チタン(TiO
2)とが交互に２周期以上積層されて反射膜が構成される
ことで、450 〜560nm の波長領域の光に対して高い反射
率を得ることができ、640 〜780nm の波長領域の光に対
して高い透過率を得ることができる。
5nm の酸化珪素(SiO2)と膜厚約125nm の酸化チタン(TiO
2)とが交互に２周期以上積層されて反射膜が構成される
ことで、450 〜560nm の波長領域の光に対して高い反射
率を得ることができ、640 〜780nm の波長領域の光に対
して高い透過率を得ることができる。
【００１１】
【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。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２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4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にSiド
ープのｎ型GaN から成る膜厚約0.5 μｍのクラッド層１
４が形成されている。そして、クラッド層１４の上に膜
厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１と膜厚約35Åの
Ga0.8In0.2N から成る井戸層１５２とが交互に積層され
た多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１５が形成され
ている。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は５層で
ある。発光層１５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85N から成る
膜厚約50nmのクラッド層１６が形成されている。さら
に、クラッド層１６の上にはｐ型GaN から成る膜厚約10
0nm のコンタクト層１７が形成されている。尚、第１反
射膜と第２反射膜の積層の周期は２周期以上あれば、そ
の効果を生ずる。望ましくは１０周期以上である。
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２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4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にSiド
ープのｎ型GaN から成る膜厚約0.5 μｍのクラッド層１
４が形成されている。そして、クラッド層１４の上に膜
厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１と膜厚約35Åの
Ga0.8In0.2N から成る井戸層１５２とが交互に積層され
た多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１５が形成され
ている。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は５層で
ある。発光層１５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85N から成る
膜厚約50nmのクラッド層１６が形成されている。さら
に、クラッド層１６の上にはｐ型GaN から成る膜厚約10
0nm のコンタクト層１７が形成されている。尚、第１反
射膜と第２反射膜の積層の周期は２周期以上あれば、そ
の効果を生ずる。望ましくは１０周期以上である。
【００１２】又、コンタクト層１７の上には金属蒸着に
よる透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層１３上には電極１８
Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、コンタク
ト層１７に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)と、Coに
接合する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。電極
１８Ｂは膜厚約 200Åのバナジウム(V) と、膜厚約1.8
μｍのアルミニウム(Al)又はAl合金で構成されている。
電極１８Ａ上の一部には、CoもしくはNiとAu、Al、又
は、それらの合金から成る膜厚約1.5 μｍの電極パッド
２０が形成されている。又、基板１１の下面には、膜厚
約125nm の酸化珪素(SiO2)から成る第１反射膜１９１
と、膜厚約125nm の酸化チタン(TiO2)から成る第２反射
膜１９２とが交互に10周期積層された反射膜１９が形成
されている。尚、第１反射膜と第２反射膜の積層周期は
２周期以上あればその効果を生ずる。望ましくは１０周
期以上である。
よる透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層１３上には電極１８
Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、コンタク
ト層１７に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)と、Coに
接合する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。電極
１８Ｂは膜厚約 200Åのバナジウム(V) と、膜厚約1.8
μｍのアルミニウム(Al)又はAl合金で構成されている。
電極１８Ａ上の一部には、CoもしくはNiとAu、Al、又
は、それらの合金から成る膜厚約1.5 μｍの電極パッド
２０が形成されている。又、基板１１の下面には、膜厚
約125nm の酸化珪素(SiO2)から成る第１反射膜１９１
と、膜厚約125nm の酸化チタン(TiO2)から成る第２反射
膜１９２とが交互に10周期積層された反射膜１９が形成
されている。尚、第１反射膜と第２反射膜の積層周期は
２周期以上あればその効果を生ずる。望ましくは１０周
期以上である。
【００１３】次に、この発光素子１００の製造方法につ
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長によ
り製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、
キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウ
ム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下
「CP2Mg 」と記す）である。まず、有機洗浄及び熱処理
により洗浄したａ面を主面とした単結晶の基板１１をＭ
ＯＶＰＥ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を反応室に流しながら温度1100℃で
基板１１をベーキングした。次に、温度を400 ℃まで低
下させて、H2、NH3 及びTMA を供給してAlN のバッファ
層１２を約25nmの膜厚に形成した。
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長によ
り製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、
キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウ
ム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下
「CP2Mg 」と記す）である。まず、有機洗浄及び熱処理
により洗浄したａ面を主面とした単結晶の基板１１をＭ
ＯＶＰＥ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を反応室に流しながら温度1100℃で
基板１１をベーキングした。次に、温度を400 ℃まで低
下させて、H2、NH3 及びTMA を供給してAlN のバッファ
層１２を約25nmの膜厚に形成した。
【００１４】次に、基板１１の温度を1150℃に保持し、
H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ
+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を1150℃に
保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びシランを供給
して、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度1 ×1018/cm3のGaN か
ら成るクラッド層１４を形成した。上記のクラッド層１
４を形成した後、続いて、N2又はH2、NH3 及びTMG を供
給して、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１を形
成した。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供給し
て、膜厚約35ÅのGa0.8In0.2N から成る井戸層１５２を
形成した。さらに、バリア層１５１と井戸層１５２を同
一条件で４周期形成し、その上にGaN から成るバリア層
１５１を形成した。このようにして５周期のＭＱＷ構造
の発光層１５を形成した。
H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ
+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を1150℃に
保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びシランを供給
して、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度1 ×1018/cm3のGaN か
ら成るクラッド層１４を形成した。上記のクラッド層１
４を形成した後、続いて、N2又はH2、NH3 及びTMG を供
給して、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１を形
成した。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供給し
て、膜厚約35ÅのGa0.8In0.2N から成る井戸層１５２を
形成した。さらに、バリア層１５１と井戸層１５２を同
一条件で４周期形成し、その上にGaN から成るバリア層
１５１を形成した。このようにして５周期のＭＱＷ構造
の発光層１５を形成した。
【００１５】次に、基板１１の温度を1100℃に保持し、
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga
0.85N から成るクラッド層１６を形成した。次に、基板
１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 及
びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgをドープしたｐ
型GaN から成るコンタクト層１７を形成した。次に、コ
ンタクト層１７の上にエッチングマスクを形成し、所定
領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分
のコンタクト層１７、クラッド層１６、発光層１５、ク
ラッド層１４、ｎ+ 層１３の一部を塩素を含むガスによ
る反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ+
層１３の表面を露出させた。次に、以下の手順で、ｎ+
層１３に対する電極１８Ｂと、コンタクト層１７に対す
る透光性の電極１８Ａとを形成した。
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga
0.85N から成るクラッド層１６を形成した。次に、基板
１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 及
びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgをドープしたｐ
型GaN から成るコンタクト層１７を形成した。次に、コ
ンタクト層１７の上にエッチングマスクを形成し、所定
領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分
のコンタクト層１７、クラッド層１６、発光層１５、ク
ラッド層１４、ｎ+ 層１３の一部を塩素を含むガスによ
る反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ+
層１３の表面を露出させた。次に、以下の手順で、ｎ+
層１３に対する電極１８Ｂと、コンタクト層１７に対す
る透光性の電極１８Ａとを形成した。
【００１６】(1) フォトレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に窓を
形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
膜厚約 200Åのバナジウム(V) と膜厚約 1.8μｍのAlを
蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによ
りｎ+ 層１３の露出面上に電極１８Ｂが形成される。 (2) 次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、
フォトリソグラフィにより、コンタクト層１７の上の電
極形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成す
る。 (3) 蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたコン
タクト層１７上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気
した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCo上に膜厚約60
ÅのAuを成膜する。
グラフィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に窓を
形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
膜厚約 200Åのバナジウム(V) と膜厚約 1.8μｍのAlを
蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによ
りｎ+ 層１３の露出面上に電極１８Ｂが形成される。 (2) 次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、
フォトリソグラフィにより、コンタクト層１７の上の電
極形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成す
る。 (3) 蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたコン
タクト層１７上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気
した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCo上に膜厚約60
ÅのAuを成膜する。
【００１７】(4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、
リフトオフ法によりフォトレジスト上に堆積したCo、Au
を除去し、コンタクト層１７上に透光性の電極１８Ａを
形成する。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を開ける。次に、CoもしくはNiとAu、
Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に堆積したCoもしくはNiとAu、A
l、又はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッ
ド２０を形成する。 (6) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力 3Paとし、その状態で雰囲気温度を約 5
50℃にして、3 分程度、加熱し、コンタクト層１７、ク
ラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にコンタクト層１
７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電極１８
Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、反射膜１
９のないウエハが形成される。
リフトオフ法によりフォトレジスト上に堆積したCo、Au
を除去し、コンタクト層１７上に透光性の電極１８Ａを
形成する。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を開ける。次に、CoもしくはNiとAu、
Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に堆積したCoもしくはNiとAu、A
l、又はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッ
ド２０を形成する。 (6) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力 3Paとし、その状態で雰囲気温度を約 5
50℃にして、3 分程度、加熱し、コンタクト層１７、ク
ラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にコンタクト層１
７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電極１８
Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、反射膜１
９のないウエハが形成される。
【００１８】次に、図２〜図７を用いて、反射膜１９の
形成と素子の分離について以下に説明する。まず、図２
に模式的断面図を示すように、ブレード４０を用いて基
板１１に達する程度の深さにダイシングし、分離溝２１
を形成する。次に、図２のウエハにおいて、研磨盤を用
いて基板１１の下面１１ｂを研磨し、基板１１を薄板化
する。これにより、図３に示す断面構成が得られる。
形成と素子の分離について以下に説明する。まず、図２
に模式的断面図を示すように、ブレード４０を用いて基
板１１に達する程度の深さにダイシングし、分離溝２１
を形成する。次に、図２のウエハにおいて、研磨盤を用
いて基板１１の下面１１ｂを研磨し、基板１１を薄板化
する。これにより、図３に示す断面構成が得られる。
【００１９】次に、基板１１の下面１１ｂに膜厚約125n
m の酸化珪素(SiO2)から成る第１反射膜と、膜厚約125n
m の酸化チタン(TiO2)から成る第２反射膜とが交互に10
周期積層形成する。このようにして、図４に示すよう
に、反射膜１９が形成される。次に、電極パッド２０上
に、粘着シート２２を貼着し、図５に示す構成を得る。
この状態を、反射膜１９側から見ると、分離溝２１の部
分が最も薄肉であるので、分離溝２１を視覚的に認識す
ることができる。反射膜１９側からウエハを見た状態を
示せば、図６のようになる。次に、反射膜１９側から、
分離溝２１に沿ってスクライバを用いて基板１１に達す
る程度にスクライビングし、スクライブライン２３を形
成する。この状態の断面構成を示せば、図７のようにな
る。次に、ローラを用いてウエハに荷重を作用させて、
ウエハをチップに分離し、図１の構成が得られる。
m の酸化珪素(SiO2)から成る第１反射膜と、膜厚約125n
m の酸化チタン(TiO2)から成る第２反射膜とが交互に10
周期積層形成する。このようにして、図４に示すよう
に、反射膜１９が形成される。次に、電極パッド２０上
に、粘着シート２２を貼着し、図５に示す構成を得る。
この状態を、反射膜１９側から見ると、分離溝２１の部
分が最も薄肉であるので、分離溝２１を視覚的に認識す
ることができる。反射膜１９側からウエハを見た状態を
示せば、図６のようになる。次に、反射膜１９側から、
分離溝２１に沿ってスクライバを用いて基板１１に達す
る程度にスクライビングし、スクライブライン２３を形
成する。この状態の断面構成を示せば、図７のようにな
る。次に、ローラを用いてウエハに荷重を作用させて、
ウエハをチップに分離し、図１の構成が得られる。
【００２０】上記に示すように、基板１１下面に反射膜
１９を形成することにより、発光層１５より出力される
光を効果的に反射できる。図８は、発光層１５による発
光スペクトルと、反射膜１９による反射率とを示した特
性図である。この図に示されるように、発光スペクトル
の波長領域は、反射膜１９による反射率が90% 以上の領
域内であることがわかる。これにより、反射膜１９によ
り光を効果的に反射することができ、発光強度を高める
ことができる。尚、本実施例では、膜厚約125nm のSiO2
から成る第１反射膜１９１と膜厚約125nm のTiO2から成
る第２反射膜１９２とを交互に10周期積層することによ
り、450 〜560nm の波長領域の光に対して90% 以上の反
射率を得ると共に、640 〜780nm の波長領域の光に対し
て80% 以上の透過率を得ることができた。又、低屈折率
材料（屈折率n=1.45) のSiO2を最初に基板１１上に形成
し、その上に高屈折率材料（屈折率n=2.3)のTiO2を形成
することで、光反射の入射角への依存度を低減でき、よ
り効果的に光を反射できる。又、反射膜１９は透光性で
あるので、反射膜１９側からダイシングによる分離溝２
１を視覚的に認識できる。よって、基板１１の下面に反
射膜１９を形成した後のスクライビングが可能となり、
素子１００の形成を容易に行える。
１９を形成することにより、発光層１５より出力される
光を効果的に反射できる。図８は、発光層１５による発
光スペクトルと、反射膜１９による反射率とを示した特
性図である。この図に示されるように、発光スペクトル
の波長領域は、反射膜１９による反射率が90% 以上の領
域内であることがわかる。これにより、反射膜１９によ
り光を効果的に反射することができ、発光強度を高める
ことができる。尚、本実施例では、膜厚約125nm のSiO2
から成る第１反射膜１９１と膜厚約125nm のTiO2から成
る第２反射膜１９２とを交互に10周期積層することによ
り、450 〜560nm の波長領域の光に対して90% 以上の反
射率を得ると共に、640 〜780nm の波長領域の光に対し
て80% 以上の透過率を得ることができた。又、低屈折率
材料（屈折率n=1.45) のSiO2を最初に基板１１上に形成
し、その上に高屈折率材料（屈折率n=2.3)のTiO2を形成
することで、光反射の入射角への依存度を低減でき、よ
り効果的に光を反射できる。又、反射膜１９は透光性で
あるので、反射膜１９側からダイシングによる分離溝２
１を視覚的に認識できる。よって、基板１１の下面に反
射膜１９を形成した後のスクライビングが可能となり、
素子１００の形成を容易に行える。
【００２１】反射膜１９の構成は上記実施例に限定され
ない。即ち、第１反射膜１９１及び第２反射膜１９２の
各膜厚、積層順序、積層周期数は、任意であってもよ
く、素子１００の発光波長領域近傍の光を反射できれば
よい。又、発光素子１００の発光層１５はＭＱＷ構造と
したが、ＳＱＷやGa0.8In0.2N 等から成る単層、その
他、任意の混晶比の４元、３元系のAlGaInN としても良
い。又、ｐ型不純物としてMgを用いたがベリリウム(B
e)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。又、
本発明はＬＥＤやＬＤの発光素子に利用可能であると共
に受光素子にも利用することができる。
ない。即ち、第１反射膜１９１及び第２反射膜１９２の
各膜厚、積層順序、積層周期数は、任意であってもよ
く、素子１００の発光波長領域近傍の光を反射できれば
よい。又、発光素子１００の発光層１５はＭＱＷ構造と
したが、ＳＱＷやGa0.8In0.2N 等から成る単層、その
他、任意の混晶比の４元、３元系のAlGaInN としても良
い。又、ｐ型不純物としてMgを用いたがベリリウム(B
e)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。又、
本発明はＬＥＤやＬＤの発光素子に利用可能であると共
に受光素子にも利用することができる。
【図１】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の構造を示した模式的断面図。
半導体発光素子の構造を示した模式的断面図。
【図２】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、ウエハのダイシン
グ工程を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、ウエハのダイシン
グ工程を示した模式図。
【図３】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、ウエハの研磨工程
を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、ウエハの研磨工程
を示した模式図。
【図４】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、ウエハ上に反射膜
を形成する工程を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、ウエハ上に反射膜
を形成する工程を示した模式図。
【図５】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、電極パッド上に粘
着シートを貼着した状態を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、電極パッド上に粘
着シートを貼着した状態を示した模式図。
【図６】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、ウエハ下面から見
た状態を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、ウエハ下面から見
た状態を示した模式図。
【図７】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の形成方法において、スクライビング工
程を示した模式図。
半導体発光素子の形成方法において、スクライビング工
程を示した模式図。
【図８】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子の発光スペクトルを示した特性図。
半導体発光素子の発光スペクトルを示した特性図。
【図９】従来のGaN 系化合物半導体発光素子をリードフ
レーム上に固設した状態を示した模式的断面図。
レーム上に固設した状態を示した模式的断面図。
１１ サファイア基板 １２ バッファ層 １３ 高キャリア濃度ｎ+ 層 １４、１６ クラッド層 １５ 発光層 １７ コンタクト層 １８Ａ ｐ電極 １８Ｂ ｎ電極 １９ 反射膜 ２０ 電極パッド ２１ 分離溝 ２２ 粘着シート ２３ スクライブライン １００ 発光素子 １９１ 第１反射膜 １９２ 第２反射膜
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る層が積層され、所定の波長領域の光が得られる発
光素子において、 前記基板に対して同じ側に正負の各電極が形成され、該
各電極が形成された側と異なる側の前記基板上に、前記
波長領域近傍の光を反射させ、前記波長領域近傍以外の
光を透過させる反射膜が形成され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】 前記反射膜は、屈折率が1.5 より小さな
膜と屈折率が1.8 より大きな膜との積層構造により構成
されたことを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記反射膜は、前記基板上に屈折率が1.
5 より小さな膜、屈折率が1.8 より大きな膜の順に積層
されたことを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 屈折率が1.5 より小さな膜がSiO2, Mg
F2,CaF2,LiF,AlF3から選ばれる少なくとも１つであり、
屈折率が1.8 より大きな膜がTiO2, Y2O3, ZrO2,CeO2,Hf
O2,Ta2O5 から選ばれる少なくとも１つであることを特
徴とする請求項２又は３に記載の窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記反射膜は、前記基板上に酸化珪素(S
iO2)、酸化チタン(TiO2)の順に積層されたことを特徴と
する請求項２乃至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６】 前記反射膜は、膜厚約125nm の酸化珪素
(SiO2)と、膜厚約125nm の酸化チタン(TiO2)とが交互に
２周期以上積層されたことを特徴とする請求項５に記載
の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30794597A JPH11126925A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30794597A JPH11126925A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126925A true JPH11126925A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17975074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30794597A Withdrawn JPH11126925A (ja) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11126925A (ja) |
Cited By (23)
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|---|---|---|---|---|
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| KR101158075B1 (ko) * | 2010-08-10 | 2012-06-22 | 서울옵토디바이스주식회사 | 분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드 |
| KR101171360B1 (ko) | 2009-12-14 | 2012-08-10 | 서울옵토디바이스주식회사 | 발광 다이오드 |
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| CN113823700A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-21 | 西安交通大学 | 一种氮化镓光导半导体开关及其制备方法 |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP30794597A patent/JPH11126925A/ja not_active Withdrawn
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