JPH11186599A

JPH11186599A - 電極に銀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

Info

Publication number: JPH11186599A
Application number: JP34558597A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakagawa; 茂中川; Norihide Yamada; 範秀山田; Kazu Kaneko; 和金子
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-07-09
Anticipated expiration: 2017-12-15
Also published as: JP4118371B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ｐ型族窒化物半導体を有する光電子装置の光電
気特性を向上する。【解決手段】ｐ型窒化物半導体層に銀層を備え、該銀層
が電極として機能するとともに短波長光の光透過層ある
いは反射層として機能するようにしている。厚さ20nmよ
り薄くして透過率の高い透明ｐ電極としたり20nmより厚
くして反射率の高い反射ｐ電極としている。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。また透過率をより高め
るため誘電体の安定化層の選択がなされ光学整合層をか
ねるようにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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G
aN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LE
D」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、７
ａ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。サファイア基板２：はサファイア基板２２’、、ｎ層３：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’、活性層４：ドープInGaN層２８’、ｐ層５：ｐ型AlGaNクラッド層３０'；ｐ型GaNコンタクト層３１’、ｐ電極６；ｐ電極６ａ：蒸着金属３３’；ｐ電極３２’、ｎ電極７：蒸着金属３３’；ｎ電極２５’。 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１
００nm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Ｌ
ＥＤ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、限定的でないが特に短波長光の、透過層ある
いは反射層として機能するようにしている。その厚さを
調整して該一部分を透過率の高い透明ｐ電極としたり反
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。透過率をさらに改善するため透明誘電体の整合層で
透明ｐ電極の銀を覆ってもよい。また、銀をIII族窒化
物半導体に安定に被着させるため、所定の基板温度およ
び蒸着速度が選ばれる。さらに銀の蒸着まえに所定の洗
浄をおこなって被着した銀の安定性を高めてもよい。

【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Ga
N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２
４’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３
４）。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９−４８
４０２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T
s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１０
nm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4
9%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25
nm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、Ti
O₂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５
１ａ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３８
２）。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25
nm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８
３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１０
０Ｂ（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３
８、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１
１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LED１１
０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１０
３Ａ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１００
Ｂ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３
６Ａ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L
ED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３
７２）。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℃、３
０分実施した（工程３８）。

【００５０】次に工程３７３は省略して前述の工程３９
１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１１
６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１１
８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１３
２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１
３２）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１
０１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３
７２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１
０１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銀層と、を備えたLED部材。

【００６３】（実施態様２）：前記窒化物半導体層と前
記活性層とGaN系半導体層であることを特徴とする実施
態様１に記載のLED部材。（実施態様３）：前記ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を
追加し前記ｐ型窒化物半導体層上にｐ電極を追加して成
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）：前記銀層上に安定化層を追加して成る
実施態様１あるいは実施態様２に記載のLED部材。

【００６４】（実施態様５）：前記銀層上に安定化層を
追加して成る実施態様３に記載のLED部材。（実施態様６）前記安定化層が光整合層で前記銀層の厚
さが20nm以下であることを特徴とする実施態様４あるい
は実施態様５に記載のLED部材。（実施態様７）：前記安定化層が誘電体で前記銀層の厚
さが20nm以上であることを特徴とする実施態様４あるい
は実施態様５に記載のLED部材。（実施態様８）：前記光整合層がTiO₂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９）：前記TiO₂層の厚さが前記
活性層から発生する注目光の波長の約１８分の１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）：実施態様３〜実施態様９のいずれか
に記載の前記LED部材と該LED部材をダイ・ボンディング
し前記ｐ電極とｎ電極とをワイヤボンディングするため
のパッケージとを備えたLED製品。

【００６６】（実施態様１１）：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
層上に所定の厚さの銀層を設ける工程と、を含むLED部
材の製造方法。

【００６７】（実施態様１２）：前記設ける工程におい
て前記基板の温度を室温より高い温度に加熱して銀層を
蒸着することを特徴とする実施態様１１に記載のLED部
材の製造方法。（実施態様１３）：前記室温より高い温度は200℃以下
であることを特徴とする実施態様１２に記載のLED部材
の製造方法。（実施態様１４）：前記設ける工程において前記銀層を
１秒当たり0.05nm以下の割合で蒸着することを特徴とす
る実施態様１１から実施態様１３のいずれかに記載のLE
D部材の製造方法。

【００６８】（実施態様１５）：前記設ける工程のあと
に前記基板と前記ｎ型窒化物半導体層と前記活性層と前
記ｐ型窒化物半導体層と前記銀層とからなる第１のLED
部材をアニールする工程を追加したことを特徴とする実
施態様１１から実施態様１３のいずれかに記載のLED部
材の製造方法。（実施態様１６）：前記アニールは前記基板を200℃以
上に加熱しておこなう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。（実施態様１７）：前記アニールは窒素雰囲気中でおこ
なうことを特徴とする実施態様１５あるいは実施態様１
６に記載のLED部材の製造方法。

【００６９】（実施態様１８）：前記アニールは２０分
以上おこなうことを特徴とする実施態様１５あるいは実
施態様１７に記載のLED部材の製造方法。（実施態様１９）：前記銀層の厚さが20nm以下であるこ
とを特徴とする実施態様１１〜実施態様１８のいずれか
に記載のLED部材の製造方法。（実施態様２０）：前記銀層に安定化層を設ける工程を
追加したことを特徴とする実施態様１１〜実施態様１８
のいずれかに記載のLED部材の製造方法。（実施態様２１）：前記銀層に光学整合層を設ける工程
を追加したことを特徴とする実施態様１９に記載のLED
部材の製造方法。

【００７０】（実施態様２２）：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ｐ型窒化物半導体層と前記活性層
と前記ｎ型窒化物半導体層の一部を前記ｐ型窒化物半導
体層側から掘り下げて該前記ｎ型窒化物半導体層にｎ電
極形成部分を形成する工程と、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銀層を所定の厚さに蒸着する工程
と、前記銀層上にボンディング用の電極金属層を蒸着す
る工程と、前記ｎ電極形成部分にｎ電極を蒸着する工程
と、を含むLED部材の製造方法。

【００７１】（実施態様２３）：前記銀層に光学整合層
を蒸着する工程を追加したことを特徴とする実施態様２
２に記載のLED部材の製造方法。（実施態様２４）：前記基板と前記ｎ型窒化物半導体層
と前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層と前記銀層と前
記ボンディング用の電極金属層と前記ｎ電極とからなる
第３のLED部材を２００℃以上でアニールすることを特
徴とする実施態様２２〜実施態様２３に記載のLED部材
の製造方法。（実施態様２５）：前記アニールは２０分以上おこなう
ことを特徴とする実施態様１５あるいは実施態様２４に
記載のLED部材の製造方法。

【００７２】（実施態様２６）：前記ｎ電極形成部分を
形成した後前記活性化をおこなう前に、前記基板と前記
ｎ型窒化物半導体層と前記活性層と前記ｐ型窒化物半導
体層とを含む第４のLED部材を王水に浸漬する工程を追
加して成る実施態様１１〜実施態様２５のいずれかに記
載のLED部材の製造方法。（実施態様２７）：前記浸漬する時間は３０分以上であ
ることを特徴とする実施態様２６に記載のLED部材の製
造方法。

【００７３】（実施態様２８）：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短
波長光の光透過層あるいは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２９）：前記銀層の厚さが20nm以下で光透過
層として機能することを特徴とする実施態様２９に記載
の半導体光電子装置。（実施態様３０）：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２９に記載の半導体光電子装置。（実施態様３１）：前記安定化層が光学整合層として機
能することを特徴とする実施態様３０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LE
D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。３）上記１）、２）により、例えば、少数のLEDで同等
の性能を得ることができるため、発光装置の小型化、低
コスト化が実現可能となる。４）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３ｎ層４活性層４、５ｐ層５、６透明ｐ電極６６ａボンディング用ｐ電極７ｎ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１１０ＬＥＤ１１６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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田範秀神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番２号ヒューレット・パッカードラボラトリーズジャパンインク内 (72)発明者金子和神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番２号ヒューレット・パッカードラボラトリーズジャパンインク内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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銀層と、を備えたLED部材。
【請求項２】前記窒化物半導体層と前記活性層とGaN系
半導体層であることを特徴とする請求項１に記載のLED
部材。
【請求項３】前記ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を追加
し前記ｐ型窒化物半導体層上にｐ電極を追加して成る請
求項１あるいは請求項２に記載のLED部材。
【請求項４】前記銀層上に安定化層を追加して成る請求
項１あるいは請求項２に記載のLED部材。
【請求項５】前記銀層上に安定化層を追加して成る請求
項３に記載のLED部材。
【請求項６】前記安定化層が光整合層で前記銀層の厚さ
が20nm以下であることを特徴とする請求項４あるいは請
求項５に記載のLED部材。
【請求項７】前記安定化層が誘電体で前記銀層の厚さが
20nm以上であることを特徴とする請求項４あるいは請求
項５に記載のLED部材。
【請求項８】前記光整合層がTiO₂層であることを特徴と
する請求項６に記載のLED部材。
【請求項９】前記TiO₂層の厚さが前記活性層から発生す
る注目光の波長の約１８分の１であることを特徴とする
請求項８に記載のLED部材。
【請求項１０】請求項３〜請求項９のいずれかに記載の
前記LED部材と該LED部材をダイ・ボンディングし前記ｐ
電極とｎ電極とをワイヤボンディングするためのパッケ
ージとを備えたLED製品。
【請求項１１】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所定の厚さの銀層を設ける工
程と、を含むLED部材の製造方法。
【請求項１２】前記設ける工程において前記基板の温度
を室温より高い温度に加熱して銀層を蒸着することを特
徴とする請求項１１に記載のLED部材の製造方法。
【請求項１３】前記室温より高い温度は200℃以下であ
ることを特徴とする請求項１２に記載のLED部材の製造
方法。
【請求項１４】前記設ける工程において前記銀層を１秒
当たり0.05nm以下の割合で蒸着することを特徴とする請
求項１１から請求項１３のいずれかに記載のLED部材の
製造方法。
【請求項１５】前記設ける工程のあとに前記基板と前記
ｎ型窒化物半導体層と前記活性層と前記ｐ型窒化物半導
体層と前記銀層とからなる第１のLED部材をアニールす
る工程を追加したことを特徴とする請求項１１から請求
項１３のいずれかに記載のLED部材の製造方法。
【請求項１６】前記アニールは前記基板を200℃以上に
加熱しておこなうことを特徴とする請求項１５に記載の
LED部材の製造方法。
【請求項１７】前記アニールは窒素雰囲気中でおこなう
ことを特徴とする請求項１５あるいは請求項１６に記載
のLED部材の製造方法。
【請求項１８】前記アニールは２０分以上おこなうこと
を特徴とする請求項１５あるいは請求項１７に記載のLE
D部材の製造方法。
【請求項１９】前記銀層の厚さが20nm以下であることを
特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれかに記載の
LED部材の製造方法。
【請求項２０】前記銀層に安定化層を設ける工程を追加
したことを特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれ
かに記載のLED部材の製造方法。
【請求項２１】前記銀層に光学整合層を設ける工程を追
加したことを特徴とする請求項１９に記載のLED部材の
製造方法。
【請求項２２】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ｐ型窒化物半導体層と前記活性層と前記ｎ型窒化物
半導体層の一部を前記ｐ型窒化物半導体層側から掘り下
げて該前記ｎ型窒化物半導体層にｎ電極形成部分を形成
する工程と、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銀層を所定の厚さに蒸着する
工程と、前記銀層上にボンディング用の電極金属層を蒸着する工
程と、前記ｎ電極形成部分にｎ電極を蒸着する工程と、を含む
LED部材の製造方法。
【請求項２３】前記銀層に光学整合層を蒸着する工程を
追加したことを特徴とする請求項２２に記載のLED部材
の製造方法。
【請求項２４】前記基板と前記ｎ型窒化物半導体層と前
記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層と前記銀層と前記ボ
ンディング用の電極金属層と前記ｎ電極とからなる第３
のLED部材を２００℃以上でアニールすることを特徴と
する請求項２２〜請求項２３に記載のLED部材の製造方
法。
【請求項２５】前記アニールは２０分以上おこなうこと
を特徴とする請求項１５あるいは請求項２４に記載のLE
D部材の製造方法。
【請求項２６】前記ｎ電極形成部分を形成した後前記活
性化をおこなう前に、前記基板と前記ｎ型窒化物半導体
層と前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層とを含む第４
のLED部材を王水に浸漬する工程を追加して成る請求項
１１〜請求項２５のいずれかに記載のLED部材の製造方
法。
【請求項２７】前記浸漬する時間は３０分以上であるこ
とを特徴とする請求項２６に記載のLED部材の製造方
法。
【請求項２８】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短波長光の光透過層
あるいは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。
【請求項２９】前記銀層の厚さが20nm以下で光透過層と
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。
【請求項３０】前記銀層が安定化層を有することを特徴
とする請求項２９に記載の半導体光電子装置。
【請求項３１】前記安定化層が光学整合層として機能す
ることを特徴とする請求項３０に記載の半導体光電子装
置。