JPS6220383A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
- Publication number
- JPS6220383A JPS6220383A JP60159365A JP15936585A JPS6220383A JP S6220383 A JPS6220383 A JP S6220383A JP 60159365 A JP60159365 A JP 60159365A JP 15936585 A JP15936585 A JP 15936585A JP S6220383 A JPS6220383 A JP S6220383A
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- Japan
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- oxide film
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- silicon oxide
- film
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明t4 G a 1−X!’d xAs ’If用
いた化合物半導体発光素子及びその製造方法に関し、特
に耐湿性に優れ′fF、素子の構造及び製法に関する。
いた化合物半導体発光素子及びその製造方法に関し、特
に耐湿性に優れ′fF、素子の構造及び製法に関する。
現在、 GaA4As會用いたLEDはその高輝度(高
出力)、高速応答性を利用し、電話器、計測器−オーデ
ィオ製品等、民生用機器の表示ランプから、ホトカプラ
・プラスチックファイバーデータリング等、OA@FA
機器の発光素子として広範囲に用いられている。この場
合、現状市販されているGaAjAs L E Dの菓
子構造としては大別すると二種類ある。
出力)、高速応答性を利用し、電話器、計測器−オーデ
ィオ製品等、民生用機器の表示ランプから、ホトカプラ
・プラスチックファイバーデータリング等、OA@FA
機器の発光素子として広範囲に用いられている。この場
合、現状市販されているGaAjAs L E Dの菓
子構造としては大別すると二種類ある。
第3図にクングルヘテロ構造と呼ばれているもので構造
上簡単であるため比較的安価に生産できることVC工り
、現在のGaAs基板 LED市場の大半を占める。
上簡単であるため比較的安価に生産できることVC工り
、現在のGaAs基板 LED市場の大半を占める。
第3図で、1げGaAs基板、2はP型Ga1A4As
層、3HN型GaAtAs層、4おLぴ7は電極である
。この構造で高輝度が得られる理由として、先取り出し
面の側icあるn型Ga1−xA、jxAs層3のA4
As混晶比Xが発光領域であるP型G a −yld
yAsAsO2れLりも充分大きく(x>y )とっで
あるため1発光波長に対する先取り出し側での吸収が小
さいことと、P型fii2への電子の注入効率がホモ接
合に比して大巾に改善されることが挙げられる。従って
、このシングルへテロ構造GaA4As L E I
)ij他に市販されているGaP又[GaAaP LE
I)に比し、発光出力において数倍以上向上している。
層、3HN型GaAtAs層、4おLぴ7は電極である
。この構造で高輝度が得られる理由として、先取り出し
面の側icあるn型Ga1−xA、jxAs層3のA4
As混晶比Xが発光領域であるP型G a −yld
yAsAsO2れLりも充分大きく(x>y )とっで
あるため1発光波長に対する先取り出し側での吸収が小
さいことと、P型fii2への電子の注入効率がホモ接
合に比して大巾に改善されることが挙げられる。従って
、このシングルへテロ構造GaA4As L E I
)ij他に市販されているGaP又[GaAaP LE
I)に比し、発光出力において数倍以上向上している。
しかしながら、特にデータリンク等の分野においてさら
に高出力化の要求が日増しに大となりそれに対し、第4
図に示されるようなダブルへテロ構造の素子が開発Φ市
販され始めている。第4図で、suP型GaAlAs
厚膜基板、9UP型GaAlAsクラット層、l Or
riGaAIAs 活性層、lIr5.N型GaA7A
s クラッド層、12iN型GaA!Aaキャップ層
、4お工び13は電極である。この構造においては注入
室、子に対する閉じ込め効果と、裏面側G a A 1
基板除去にエリ反射元が利用できるこト婢のため、シン
グルへテロ構造に比し2〜3倍以上発光出力が同上し5
合わせて応答速度も改善されている。
に高出力化の要求が日増しに大となりそれに対し、第4
図に示されるようなダブルへテロ構造の素子が開発Φ市
販され始めている。第4図で、suP型GaAlAs
厚膜基板、9UP型GaAlAsクラット層、l Or
riGaAIAs 活性層、lIr5.N型GaA7A
s クラッド層、12iN型GaA!Aaキャップ層
、4お工び13は電極である。この構造においては注入
室、子に対する閉じ込め効果と、裏面側G a A 1
基板除去にエリ反射元が利用できるこト婢のため、シン
グルへテロ構造に比し2〜3倍以上発光出力が同上し5
合わせて応答速度も改善されている。
極めて特徴的なことに、いずれの構造の場合も先取り出
し側HAIAs混晶比Xが大きいGa1−xAlxAs
が用いられている点であり、このために後述する大き
な問題が存在していた。
し側HAIAs混晶比Xが大きいGa1−xAlxAs
が用いられている点であり、このために後述する大き
な問題が存在していた。
即ち、既に述べたように先取り出し効率及び重子注入効
率の向上を目的として素子の元取り出し側に高AlAs
混晶比としている。例えはシングルへテロ横mにおける
n型Gat−xA/、As層3は発光波長(入p)が6
60nmに対しては通常X≧06となっている場合が多
い。この工うな高AlAs混晶比のG a AIA s
に工く知られている工うに極めて酸化され易いが、こ
のことに樹脂にエリモールドされた製品においても同様
である。即ち、上述した通常のGaAlAs L E
I)素子をエポキシ系樹脂又汀シリコン系樹脂等に、
!:エリールドし、製品化した後、高温高湿の状態でI
ll万回vc通電する。温度85%b lr−20m
A通電の条件下において第2図の曲線100vc示され
るように5発元出力が1000時間後において初期値の
50%以下に劣化減衰する。この劣化率はモールド樹脂
の種類、モールド条件等にエリ多少影響されるが、高温
高湿での通電が通常の室温通電と比較して著しい発光F
i)力劣化をもたらすことに明らかである。この劣化原
因σGlIA7A8 表面に高温高湿通w中vr、Ga
A4As表面に付着した1発光波長に対して不透明なA
4又はGa OCp比物であること、ま友この管化物の
厚さげ電極近傍において特に厚い(数1000A以上)
ことがAE8分析にエリ明らかにさn、た。
率の向上を目的として素子の元取り出し側に高AlAs
混晶比としている。例えはシングルへテロ横mにおける
n型Gat−xA/、As層3は発光波長(入p)が6
60nmに対しては通常X≧06となっている場合が多
い。この工うな高AlAs混晶比のG a AIA s
に工く知られている工うに極めて酸化され易いが、こ
のことに樹脂にエリモールドされた製品においても同様
である。即ち、上述した通常のGaAlAs L E
I)素子をエポキシ系樹脂又汀シリコン系樹脂等に、
!:エリールドし、製品化した後、高温高湿の状態でI
ll万回vc通電する。温度85%b lr−20m
A通電の条件下において第2図の曲線100vc示され
るように5発元出力が1000時間後において初期値の
50%以下に劣化減衰する。この劣化率はモールド樹脂
の種類、モールド条件等にエリ多少影響されるが、高温
高湿での通電が通常の室温通電と比較して著しい発光F
i)力劣化をもたらすことに明らかである。この劣化原
因σGlIA7A8 表面に高温高湿通w中vr、Ga
A4As表面に付着した1発光波長に対して不透明なA
4又はGa OCp比物であること、ま友この管化物の
厚さげ電極近傍において特に厚い(数1000A以上)
ことがAE8分析にエリ明らかにさn、た。
即ち、樹脂内に浸入し友水分がGaAlAs晶との界面
に到達して水分vcfIl素が含まれる結晶表面を酸化
した結果であると考えらjる。
に到達して水分vcfIl素が含まれる結晶表面を酸化
した結果であると考えらjる。
この対策とL7てGaAjAs 表面に絶縁膜全形成
することにエリ水分(酸素) ff、よる表面酸化の防
上が可能となる。アンモニア、過′酸化水素系の混合液
にエリGaAlAs 表面にGages又HAlsOs
系のネイティブオキサイド膜を形成する方法げ膜形成自
体は容易であるが、膜厚が不充分で特に化学的5機械的
に極めてもろいという欠点がある。
することにエリ水分(酸素) ff、よる表面酸化の防
上が可能となる。アンモニア、過′酸化水素系の混合液
にエリGaAlAs 表面にGages又HAlsOs
系のネイティブオキサイド膜を形成する方法げ膜形成自
体は容易であるが、膜厚が不充分で特に化学的5機械的
に極めてもろいという欠点がある。
従ってit’iIW工程において適用する場合5例えば
後□工程においてウェハースをエツチング処理する工り
な時、又はピンセット尋にエリ/Sシトリングするよう
な時に極めて制約が多く、困難音生じる。
後□工程においてウェハースをエツチング処理する工り
な時、又はピンセット尋にエリ/Sシトリングするよう
な時に極めて制約が多く、困難音生じる。
従って可能であるならばエリ安定かつち密な膜質の絶縁
膜を形成する万が量産的にげ好ましいと考えられる。
膜を形成する万が量産的にげ好ましいと考えられる。
本発明の目的に、耐湿性に優れたG a AI A I
発光素子を量産性工〈提供することにある。
発光素子を量産性工〈提供することにある。
本発明はx≧02なる高AtAs混晶比を有するGa1
−2AIAs層を先取り出し側に用い友素子において、
このGa 1−mAlxAs層’e200〜5000人
の酸化ケイ素膜で被覆すること、またこの酸化ケイ素膜
の形成温度t−450℃以下とすることに工り、素子の
他の特性を保ったまま耐湿性に優れた高信頼度素子の生
産を実現するものである。
−2AIAs層を先取り出し側に用い友素子において、
このGa 1−mAlxAs層’e200〜5000人
の酸化ケイ素膜で被覆すること、またこの酸化ケイ素膜
の形成温度t−450℃以下とすることに工り、素子の
他の特性を保ったまま耐湿性に優れた高信頼度素子の生
産を実現するものである。
次vck本発明について図面工り詳述する。
第1図に本発明の一実施例において製作されたシングル
へテロ構造Ga AJLAI L E Dのウニノー−
断面図である。P型(100) GtAA’s 基板
l上に通常の液相エピタキシャル成長法を用いて厚さ2
0μの=6一 Zn、ドーグP型Ga ト−yAlyAij# 2及び
ノνさ30μノ’f’eド・−プn tJ’J G a
1−xA!xAJ Fm 3 k連続り、 −(−形
byすイ)。AlAs混ttii比tr、x P型層の
p−r】接合界面−rO35,+1型層の表面で0.7
fある。n(Illlの1d極4ケ形成後適当な酸化
11Q(例えばスパッタ5f02膜)をマスクに(7て
メサ溝5fr:形成1”る。e )g−、sこの酸化膜
を除去し良後、再出′スパッタに」二り8102膜30
00λ6會形成する。この時の基板加熱温度は200℃
である。またこの場ば、メダ溝佃1面1cii約13
00人、底面ニハ約2500人ノsIO。
へテロ構造Ga AJLAI L E Dのウニノー−
断面図である。P型(100) GtAA’s 基板
l上に通常の液相エピタキシャル成長法を用いて厚さ2
0μの=6一 Zn、ドーグP型Ga ト−yAlyAij# 2及び
ノνさ30μノ’f’eド・−プn tJ’J G a
1−xA!xAJ Fm 3 k連続り、 −(−形
byすイ)。AlAs混ttii比tr、x P型層の
p−r】接合界面−rO35,+1型層の表面で0.7
fある。n(Illlの1d極4ケ形成後適当な酸化
11Q(例えばスパッタ5f02膜)をマスクに(7て
メサ溝5fr:形成1”る。e )g−、sこの酸化膜
を除去し良後、再出′スパッタに」二り8102膜30
00λ6會形成する。この時の基板加熱温度は200℃
である。またこの場ば、メダ溝佃1面1cii約13
00人、底面ニハ約2500人ノsIO。
膜が形成さノ1ている。この後、PR法vcL り +
tll11n極4上のスパッタ810.膜會除去[7、
その俵P側裏面市極7會形成す2]。また、比較のため
slo。
tll11n極4上のスパッタ810.膜會除去[7、
その俵P側裏面市極7會形成す2]。また、比較のため
slo。
6が付加されていないウェハーを同時に製作しまた。
このウニ−バーにダイシング法に1り素子分割し、通常
のリードフレーム上ニダイポンディング拳ワイヤホンテ
ィングした後、エポキシ樹脂モールドして製品化1−だ
、尚、酸化膜形成温度がn側電極4のアロイ温度(〜4
80℃)エリも充分に低い値に選んでめ4)ことVr工
り、市、極のワイヤーボンダビリティσアロイ直後のそ
れど全く同郷であることが確認された。
のリードフレーム上ニダイポンディング拳ワイヤホンテ
ィングした後、エポキシ樹脂モールドして製品化1−だ
、尚、酸化膜形成温度がn側電極4のアロイ温度(〜4
80℃)エリも充分に低い値に選んでめ4)ことVr工
り、市、極のワイヤーボンダビリティσアロイ直後のそ
れど全く同郷であることが確認された。
前述(〜た条件での高温高湿通電の結果ケ第2図に示−
to スパッタsio、膜全形成1〜た素子においては
5曲線50で示す工りl/C,1000時間彼時間先出
力の劣化が全く認めら4ず、極めて安定してい2)。こ
のことはスパッタ5ioiI膜6が、実用的に充分ち密
であり、 GaA、J!Al1表面の酸化防止に対して
安定であること金示している。現丈に十制御000時間
高温高湿通′虜した製品?開刊1〜、累イの表面全前述
と同様の分析を行なったところ、スパッタ別02膜が表
面に形byされた素子(・ゴ何らの変化も認められない
ことが確認さ)1.た。尚、初期の発光出力に関して4
2sio、膜の奮然による差異に全く昭めらtlず、t
たその他810t9は形成したことにエリ生じた品質上
、工程上の間鴎点げない。
to スパッタsio、膜全形成1〜た素子においては
5曲線50で示す工りl/C,1000時間彼時間先出
力の劣化が全く認めら4ず、極めて安定してい2)。こ
のことはスパッタ5ioiI膜6が、実用的に充分ち密
であり、 GaA、J!Al1表面の酸化防止に対して
安定であること金示している。現丈に十制御000時間
高温高湿通′虜した製品?開刊1〜、累イの表面全前述
と同様の分析を行なったところ、スパッタ別02膜が表
面に形byされた素子(・ゴ何らの変化も認められない
ことが確認さ)1.た。尚、初期の発光出力に関して4
2sio、膜の奮然による差異に全く昭めらtlず、t
たその他810t9は形成したことにエリ生じた品質上
、工程上の間鴎点げない。
上記実施例においてげスパッタによる5102i會絶縁
膜6として形成したが、その後の検討VC1Le)、C
VD 8102i等も膜厚が200λ 以上であれば
有効であることが判った。尚、膜厚が5000λ全越え
ると結晶との熱膨張係数どの産vr−エリ竹面での歪が
大となり1信頼度の点で問題となることがある。
膜6として形成したが、その後の検討VC1Le)、C
VD 8102i等も膜厚が200λ 以上であれば
有効であることが判った。尚、膜厚が5000λ全越え
ると結晶との熱膨張係数どの産vr−エリ竹面での歪が
大となり1信頼度の点で問題となることがある。
また、酸化膜形成?M度としてに450℃以下であるこ
とが必斐である。この理由a既に述べた工うvc通常n
型GaAIA、s 層へのオーミック電極の材料と【1
CAuGeNI 系を用いるが、蒸着後のアロイの最
適温度が通常450〜500℃であり、酸化膜形成時r
この温Uk越えると電極の組成が変化し。
とが必斐である。この理由a既に述べた工うvc通常n
型GaAIA、s 層へのオーミック電極の材料と【1
CAuGeNI 系を用いるが、蒸着後のアロイの最
適温度が通常450〜500℃であり、酸化膜形成時r
この温Uk越えると電極の組成が変化し。
オーミック性、ワイヤーボンディング性に悪い影響全厚
える場合が多いことに↓る。
える場合が多いことに↓る。
以上、実施例ケ用いて具体的vr−説明したLうに。
本発明πLる素子構造及び製造方法に工れば、極めて酸
化物が形成さ釘易いi[A4As混菖比(X≧O,2)
のGa x−zA、txAsMLk先取り出し側に用い
た発光素子においてその表面全膜厚が200〜5000
人の酸化ケイ素膜1゛被覆(〜、またこの酸化ケイ素膜
の形成温度を充分低くとる(<450℃)ことにJ:す
、極めて耐湿471−Vr−優れ、かつ量産性に富むG
aA−!Aa発九菓子1に:製造することが可能と力る
。
化物が形成さ釘易いi[A4As混菖比(X≧O,2)
のGa x−zA、txAsMLk先取り出し側に用い
た発光素子においてその表面全膜厚が200〜5000
人の酸化ケイ素膜1゛被覆(〜、またこの酸化ケイ素膜
の形成温度を充分低くとる(<450℃)ことにJ:す
、極めて耐湿471−Vr−優れ、かつ量産性に富むG
aA−!Aa発九菓子1に:製造することが可能と力る
。
尚1本実施例においては/ングルへテロGaAtAsL
l!:1)の場合1小したが本発明r、rこの素子に限
定されないことにr→りまでもない。
l!:1)の場合1小したが本発明r、rこの素子に限
定されないことにr→りまでもない。
4 図面の藺11虻明
mny+o本発明の一実施ガ會示すシングルヘラ* G
akl As L ’jl Dつz バーのvr面図
、alI2fVt;J8iU=g打無Eよる素子の高温
高瀬通電試験での発光出力劣化状況、繕3図σ位米のシ
ングルヘラo GaAlAs L E Dウェハース
の断面図、114図は他の従来例VC! 4ダプルヘテ
oOaAjA魯1、El)ウェハースの断面図である。
akl As L ’jl Dつz バーのvr面図
、alI2fVt;J8iU=g打無Eよる素子の高温
高瀬通電試験での発光出力劣化状況、繕3図σ位米のシ
ングルヘラo GaAlAs L E Dウェハース
の断面図、114図は他の従来例VC! 4ダプルヘテ
oOaAjA魯1、El)ウェハースの断面図である。
l・・・・・・P型層 m A I基機、2・・・・・
・P型層 a A4 A &エピタキシャル1−.3・
・・・・・n170aA4As エビタキクヤル鳩、4
・・・・・・rlva′極、5・・・・・・メサ溝、6
・・・・・・スパッタ191(Jilllb 7・・・
・・・l’i!i*l@(全曲)8 ・−・−P a
GaAIAsD1m基&、9 ・= = P 9 (、
;aAJ!^SクフッドJ−,10・・・・・・G a
A t A s 活性71.11・・・・・・nqr
(jaA4A、a クラッド層b 12 ・・・”
・nfjgOaAlム魯−1〇− キャップ層、13・・・・・・P側電極(ドツト)。
・P型層 a A4 A &エピタキシャル1−.3・
・・・・・n170aA4As エビタキクヤル鳩、4
・・・・・・rlva′極、5・・・・・・メサ溝、6
・・・・・・スパッタ191(Jilllb 7・・・
・・・l’i!i*l@(全曲)8 ・−・−P a
GaAIAsD1m基&、9 ・= = P 9 (、
;aAJ!^SクフッドJ−,10・・・・・・G a
A t A s 活性71.11・・・・・・nqr
(jaA4A、a クラッド層b 12 ・・・”
・nfjgOaAlム魯−1〇− キャップ層、13・・・・・・P側電極(ドツト)。
、′□
%+瓢
茅う頂
第4回
Claims (2)
- (1)Ga_1_−_xAl_xAs層を先取り出し面
の側に用いた化合物半導体装置において、前記Ga_1
_−_xAl_xAs層の表面の少なくとも一部が酸化
ケイ素膜にて被覆されていることを特徴とする化合物半
導体装置。 - (2)前記酸化ケイ素膜は200Å乃至5000Åの膜
厚を有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60159365A JPS6220383A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60159365A JPS6220383A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 化合物半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6220383A true JPS6220383A (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=15692244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60159365A Pending JPS6220383A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6220383A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01290270A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体素子の処理方法 |
JPH0324771A (ja) * | 1989-06-21 | 1991-02-01 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | 化合物半導体装置及びその表面処理加工方法 |
JPH04273174A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-29 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
JPH04279275A (ja) * | 1991-03-04 | 1992-10-05 | Nippondenso Co Ltd | 真空ろう付装置 |
JP2008210588A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明装置及び照明システム |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5779685A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Ricoh Co Ltd | Light emitting diode device |
JPS5816535A (ja) * | 1981-07-23 | 1983-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP60159365A patent/JPS6220383A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5779685A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-18 | Ricoh Co Ltd | Light emitting diode device |
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JPH04279275A (ja) * | 1991-03-04 | 1992-10-05 | Nippondenso Co Ltd | 真空ろう付装置 |
JP2008210588A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明装置及び照明システム |
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