JPWO2009102032A1 - GaN-based LED element and manufacturing method thereof - Google Patents
GaN-based LED element and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2009102032A1 JPWO2009102032A1 JP2009553468A JP2009553468A JPWO2009102032A1 JP WO2009102032 A1 JPWO2009102032 A1 JP WO2009102032A1 JP 2009553468 A JP2009553468 A JP 2009553468A JP 2009553468 A JP2009553468 A JP 2009553468A JP WO2009102032 A1 JPWO2009102032 A1 JP WO2009102032A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- gan
- tco
- led element
- tco film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 71
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 234
- 239000010408 film Substances 0.000 description 218
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 24
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 24
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 13
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 12
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H lead(2+);dicarbonate;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001361 White metal Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000010969 white metal Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
- H01L33/145—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/42—Transparent materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
p型層上にTCO膜を有し、そのTCO膜上の一部にボンディングパッドを有するpn接合型のGaN系LED素子における、ボンディングパッド直下のpn接合部での発光の抑制に関わる新規な構成を提供すること。n型GaN系半導体層と、前記n型GaN系半導体層に積層されたp型GaN系半導体層と、前記n型GaN系半導体層に接続されたn電極と、前記p型GaN系半導体層の表面に形成されたTCO膜と、前記TCO膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記TCO膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、を有するGaN系LED素子。Novel structure relating to suppression of light emission at a pn junction immediately below a bonding pad in a pn junction GaN-based LED element having a TCO film on a p-type layer and a bonding pad on a part of the TCO film To provide. an n-type GaN-based semiconductor layer, a p-type GaN-based semiconductor layer stacked on the n-type GaN-based semiconductor layer, an n-electrode connected to the n-type GaN-based semiconductor layer, and the p-type GaN-based semiconductor layer. In a region where the resistance between the TCO film formed on the surface, the conductive sputtered film partially formed on the TCO film, and the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is partially increased A GaN-based LED element comprising: a resistance increasing region corresponding to a contact region between the TCO film and the conductive sputtered film; and a bonding pad formed on the resistance increasing region.
Description
本発明は、p型およびn型のGaN系半導体で発光素子構造を構成したpn接合型のGaN系LED素子およびその製造方法に係り、特に、p型GaN系半導体層の表面にTCO膜を有し、そのTCO膜上の一部にボンディングパッドを有するGaN系LED素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a pn-junction type GaN-based LED element having a light-emitting element structure composed of p-type and n-type GaN-based semiconductors and a method for manufacturing the same, and in particular, has a TCO film on the surface of a p-type GaN-based semiconductor layer. The present invention also relates to a GaN-based LED element having a bonding pad on a part of the TCO film and a method for manufacturing the same.
GaN系半導体は化学式AlaInbGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)で表される化合物半導体であり、3族窒化物半導体、窒化物系半導体などとも呼ばれる。p型およびn型のGaN系半導体で発光素子構造を構成したpn接合型のGaN系LED素子は緑色〜近紫外の光を発生することが可能であり、信号機やディスプレイ装置等の用途で実用化されている。The GaN-based semiconductor is a compound semiconductor represented by the chemical formula Al a In b Ga 1-ab N (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦ 1), a
図16は典型的なpn接合型のGaN系LED素子の構造を示す断面図である。このGaN系LED素子100はサファイア等からなる基板101上に、n型GaN系半導体層(以下「n型層」ともいう。)102とp型GaN系半導体層(以下「p型層」ともいう。)103とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したn型層102の表面にn電極104が形成され、p型層103の表面にp電極105が形成されている。n電極104はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、n型層102と接する部分がn型のGaN系半導体とオーミック接触する材料(Ti、TiW、Al、TCOなど)を用いて形成されている。p電極105はp型層103の表面に形成されたオーミック電極であるTCO膜105a(透明電極)と、このTCO膜上の一部に形成されたボンディングパッド105bとから構成されている。
FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a typical pn junction type GaN-based LED element. The GaN-based LED element 100 is also referred to as an n-type GaN-based semiconductor layer (hereinafter also referred to as “n-type layer”) 102 and a p-type GaN-based semiconductor layer (hereinafter also referred to as “p-type layer”) on a
ここで、TCOとは透明導電性酸化物(Transparent Conductive Oxide)のことであり、典型的にはITO(インジウム錫酸化物)、酸化インジウム、酸化錫、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、酸化亜鉛、FTO(フッ素ドープ酸化錫)などが例示される。今のところGaN系LED素子用の電極に汎用されているTCO材料はITOである。 Here, TCO is a transparent conductive oxide, typically ITO (indium tin oxide), indium oxide, tin oxide, IZO (indium zinc oxide), AZO (aluminum). Zinc oxide), zinc oxide, FTO (fluorine-doped tin oxide) and the like are exemplified. At present, ITO is a TCO material widely used for electrodes for GaN-based LED elements.
図16に示す素子のような、p型層上に透明電極を有し、その透明電極上の一部にボンディングパッドを有するpn接合型のGaN系LED素子において、このボンディングパッドを構成するメタル膜がpn接合部で生じる光を吸収または遮蔽することによる発光効率の低下が、従来から問題とされている。この問題を解決するために、ボンディングパッドとp型層との間に絶縁性の構造物を挿入することにより、ボンディングパッド直下においてp型層にキャリアが注入され難くなるように、ひいては、ボンディングパッド直下のpn接合部での発光が抑制されるように構成したGaN系LED素子が考案されている(特許文献1、2、3)。
In a pn junction type GaN-based LED element having a transparent electrode on a p-type layer and a bonding pad on a part of the transparent electrode, such as the element shown in FIG. 16, a metal film constituting the bonding pad Conventionally, a decrease in luminous efficiency due to absorption or shielding of light generated at the pn junction has been a problem. In order to solve this problem, an insulating structure is inserted between the bonding pad and the p-type layer so that carriers are hardly injected into the p-type layer immediately below the bonding pad. A GaN-based LED element configured to suppress light emission at a pn junction immediately below has been devised (
また、特許文献4には、メタル膜を透明電極に用いたものであるが、ボンディングパッド直下において部分的にp型層と電極との間のオーミック接触を破壊することにより、上記問題の解決を図ったGaN系LED素子が開示されている。特に、この文献に記載されている、透明電極(この文献では「コンタクトメタル層」)の形成後にメタル/GaN界面を損傷させる方法は、p型層表面の汚染または損傷を引き起こす可能性のある工程を透明電極の形成前に行う必要がないという利点がある。 In Patent Document 4, a metal film is used as a transparent electrode, but the above problem can be solved by partially destroying the ohmic contact between the p-type layer and the electrode immediately below the bonding pad. The illustrated GaN-based LED element is disclosed. In particular, the method described in this document for damaging the metal / GaN interface after the formation of a transparent electrode (in this document “contact metal layer”) can cause contamination or damage to the p-type layer surface. There is an advantage that it is not necessary to perform this before forming the transparent electrode.
特許文献1乃至3に記載されたGaN系LED素子では、ボンディングパッドの下に絶縁性の構造物を設けることに伴い、素子の構造や製造工程が複雑になるという問題がある。
また、特許文献1に記載のLED素子では、ボンディングパッドと透明電極との接触面の下方での発光を許容しているので、発光効率の改善効果が十分ではない。一方、発光効率の改善効果を高めようとして、この接触面の面積を小さくすると、ボンディングパッドと透明電極との間の安定な電気的接続が確保できなくなるという問題が生じる。このことから、このLED素子ではボンディングパッドの面積を小さくすることも難しい。
また、特許文献2および3に記載のLED素子では、透明電極の形成前に、絶縁性の構造物をp型層表面に形成する工程が必要であることから、この工程中にp型層表面が汚染または損傷されて、p型層と透明電極との間の接触抵抗が上昇し、そのために素子の動作電圧が高くなる虞がある。
また、特許文献4に開示された、透明電極の形成後にメタル/GaN界面を損傷させる方法が実現できれば、上記問題が全て解決されると考えられる。しかし、特許文献4の発明はメタル電極を用いたGaN系LED素子を対象とするものであること、また、メタル/GaN界面を損傷させるために必要とされる高エネルギープラズマについて、その定義も発生方法も開示されていないことから、特許文献4に記載の方法がオーミック電極をTCOで形成したGaN系LED素子に適用可能かどうかは不明である。
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、p型層上にTCO膜を有し、そのTCO膜上の一部にボンディングパッドを有するpn接合型のGaN系LED素子における、ボンディングパッド直下のpn接合部での発光の抑制に関わる新規な構成を提供することを主な目的とするものである。In the GaN-based LED elements described in
Moreover, since the LED element described in
Further, in the LED elements described in
Further, if the method disclosed in Patent Document 4 for damaging the metal / GaN interface after the formation of the transparent electrode can be realized, all of the above problems are considered to be solved. However, the invention of Patent Document 4 is intended for GaN-based LED elements using metal electrodes, and the definition of high-energy plasma required to damage the metal / GaN interface is also generated. Since no method is disclosed, it is unclear whether the method described in Patent Document 4 can be applied to a GaN-based LED element in which an ohmic electrode is formed of TCO.
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In a pn junction type GaN-based LED element having a TCO film on a p-type layer and a bonding pad on a part of the TCO film. The main object of the present invention is to provide a new configuration relating to suppression of light emission at the pn junction immediately below the bonding pad.
次の発明を開示する。
(1)n型GaN系半導体層と、
前記n型GaN系半導体層に積層されたp型GaN系半導体層と、
前記n型GaN系半導体層に接続されたn電極と、
前記p型GaN系半導体層の表面に形成されたTCO膜と、
前記TCO膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、
前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記TCO膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、
前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、
を有することを特徴とするGaN系LED素子。
(2)(1)に記載のGaN系LED素子において、前記TCO膜の膜厚が0.4μm以下であることを特徴とするGaN系LED素子。
(3)(1)に記載のGaN系LED素子において、前記TCO膜が、平坦膜である第1のTCO膜と、該第1のTCO膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするGaN系LED素子。
(4)(3)に記載のGaN系LED素子において、前記第1のTCO膜の膜厚が0.2μm以下であることを特徴とするGaN系LED素子。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のGaN系LED素子において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするGaN系LED素子。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載のGaN系LED素子において、前記導電性スパッタ膜がTCO材料からなることを特徴とするGaN系LED素子。
(7)(1)〜(6)のいずれかに記載のGaN系LED素子において、前記TCO膜上に、前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、GaN系LED素子。
(8)(1)〜(6)のいずれかに記載のGaN系LED素子において、前記TCO膜上に電子ビーム蒸着法で形成されたパッシベーション膜を有することを特徴とする、GaN系LED素子。
(9)n型GaN系半導体層と、前記n型GaN系半導体層に積層されたp型GaN系半導体層と、前記p型GaN系半導体層の表面に形成されたTCO膜と、を含むウェハを準備する工程と、
前記TCO膜上のボンディングパッド形成予定部位に開口部を有する保護膜で前記ウェハの表面を覆い、前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が前記開口部に対応して形成されるように、前記開口部を介して前記TCO膜の表面に導電性スパッタ膜を形成する工程と、
を有することを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(10)(9)に記載の製造方法において、前記TCO膜の膜厚が0.4μm以下であることを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(11)(9)に記載の製造方法において、前記TCO膜が、平坦膜である第1のTCO膜と、該第1のTCO膜上の一部に形成された電流拡散層と、からなることを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(12)(11)に記載の製造方法において、前記第1のTCO膜の膜厚が0.2μm以下であることを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(13)(9)〜(12)のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がボンディングパッドまたはその一部であることを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(14)(9)〜(13)のいずれかに記載の製造方法において、前記導電性スパッタ膜がTCO材料からなることを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。
(15)(9)〜(14)のいずれかに記載の製造方法において、前記TCO膜上に、前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗に実質的に影響を与えない成膜法でパッシベーション膜を形成する工程を有する特徴とする、GaN系LED素子の製造方法。
(16)(9)〜(14)のいずれかに記載の製造方法において、前記TCO膜上に電子ビーム蒸着法でパッシベーション膜を形成する工程を有することを特徴とする、GaN系LED素子の製造方法。The following invention is disclosed.
(1) an n-type GaN-based semiconductor layer;
A p-type GaN-based semiconductor layer stacked on the n-type GaN-based semiconductor layer;
An n-electrode connected to the n-type GaN-based semiconductor layer;
A TCO film formed on the surface of the p-type GaN-based semiconductor layer;
A conductive sputtered film formed on a part of the TCO film;
A region where the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is partially increased, the resistance increasing region corresponding to a contact region between the TCO film and the conductive sputtered film;
A bonding pad formed on the resistance increasing region;
A GaN-based LED element comprising:
(2) The GaN-based LED element according to (1), wherein the thickness of the TCO film is 0.4 μm or less.
(3) In the GaN-based LED element according to (1), the TCO film is a first TCO film that is a flat film, a current diffusion layer formed on a part of the first TCO film, A GaN-based LED element comprising:
(4) The GaN-based LED element according to (3), wherein the first TCO film has a thickness of 0.2 μm or less.
(5) The GaN-based LED element according to any one of (1) to (4), wherein the conductive sputtered film is a bonding pad or a part thereof.
(6) The GaN-based LED element according to any one of (1) to (5), wherein the conductive sputtered film is made of a TCO material.
(7) In the GaN-based LED element according to any one of (1) to (6), the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is substantially affected on the TCO film. A GaN-based LED element having a passivation film formed by a film forming method that does not apply.
(8) The GaN-based LED element according to any one of (1) to (6), wherein the GaN-based LED element has a passivation film formed by an electron beam evaporation method on the TCO film.
(9) A wafer including an n-type GaN-based semiconductor layer, a p-type GaN-based semiconductor layer stacked on the n-type GaN-based semiconductor layer, and a TCO film formed on the surface of the p-type GaN-based semiconductor layer The process of preparing
A region in which the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is partially increased by covering the surface of the wafer with a protective film having an opening at a bonding pad formation scheduled site on the TCO film. Forming a conductive sputtered film on the surface of the TCO film through the opening so as to correspond to the opening;
The manufacturing method of the GaN-type LED element characterized by having.
(10) In the manufacturing method according to (9), the thickness of the TCO film is 0.4 μm or less.
(11) In the manufacturing method according to (9), the TCO film includes a first TCO film that is a flat film, and a current diffusion layer formed in a part on the first TCO film. A method for producing a GaN-based LED element.
(12) In the manufacturing method described in (11), the film thickness of the first TCO film is 0.2 μm or less.
(13) The method according to any one of (9) to (12), wherein the conductive sputtered film is a bonding pad or a part thereof.
(14) The method according to any one of (9) to (13), wherein the conductive sputtered film is made of a TCO material.
(15) In the manufacturing method according to any one of (9) to (14), the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is not substantially affected on the TCO film. A method for producing a GaN-based LED element, comprising a step of forming a passivation film by a film forming method.
(16) In the manufacturing method according to any one of (9) to (14), the method includes a step of forming a passivation film on the TCO film by an electron beam evaporation method. Method.
本発明に係るGaN系LED素子は、p型層とTCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域である抵抗増加領域と、この領域上に形成されたボンディングパッドを有している。抵抗増加領域ではTCO膜からp型層へのキャリア注入が抑制されるので、該領域の下方ではpn接合部での発光が抑制されている。従って、このLED素子は、ボンディングパッド直下のpn接合部での発光が抑制された構成を備えたものとなっている。
このLED素子は、ボンディングパッドが形成された領域と上記抵抗増加領域とが略完全に整合するように構成することが可能であり、そのように構成した場合には、ボンディングパッド直下での発光のみを確実に抑制することができる。The GaN-based LED element according to the present invention has a resistance increasing region which is a region where the resistance between the p-type layer and the TCO film is partially increased, and a bonding pad formed on this region. Since the carrier injection from the TCO film to the p-type layer is suppressed in the resistance increasing region, light emission at the pn junction is suppressed below the region. Therefore, this LED element has a configuration in which light emission at the pn junction immediately below the bonding pad is suppressed.
This LED element can be configured such that the region where the bonding pad is formed and the resistance increasing region are almost perfectly aligned. In such a case, only light emission directly under the bonding pad is possible. Can be reliably suppressed.
加えて、本発明に係るGaN系LED素子では、上記抵抗増加領域上においてもTCO膜とボンディングパッドとの間の電気的接続が十分に確保されることから、素子の電気特性の不安定化を招くことなく、ボンディングパッドの面積を小さくすることが可能である。ボンディングパッドの面積を小さくすることにより、ボンディングパッドにより吸収される光の総量を減少させることができる。 In addition, in the GaN-based LED element according to the present invention, since the electrical connection between the TCO film and the bonding pad is sufficiently ensured even in the resistance increasing region, the electrical characteristics of the element are destabilized. The area of the bonding pad can be reduced without incurring. By reducing the area of the bonding pad, the total amount of light absorbed by the bonding pad can be reduced.
加えて、本発明に係るGaN系LED素子では、上記抵抗増加領域がTCO膜の形成後に形成されているので、TCO膜の形成前にp型層表面が汚染または損傷されることに起因した動作電圧の上昇という問題が発生する可能性が低い。 In addition, in the GaN-based LED element according to the present invention, since the resistance increasing region is formed after the formation of the TCO film, the operation caused by contamination or damage of the p-type layer surface before the formation of the TCO film. It is unlikely that the problem of voltage rise will occur.
また、本発明に係るGaN系LED素子の製造方法によれば、上記のような好ましい性質を備えたGaN系LED素子を、簡便に製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the GaN-type LED element which concerns on this invention, the GaN-type LED element provided with the above preferable characteristics can be manufactured simply.
10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 GaN系LED素子
11、21、31、61、91、101 基板
12、22、32、42、52、62、72、82、92、102 n型GaN系半導体層
13、23、33、43、53、63、73、83、93、103 p型GaN系半導体層
14、24、34、44、54、64、74、84、94、104 n電極
15、25、35、45、55、65、75、85、95、105 p電極
15a、25a、35a、45a、55a、65a、75a、85a、95a、105a TCO膜
15b、25b、35b、45b、55b、65b、75b、85b、95b、105b ボンディングパッド
25c、35c、45c、55c、65c、75c、85c、95c 電流拡散層
16、36、66、96 抵抗増加領域
P 保護膜10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 GaN-based LED elements
11, 21, 31, 61, 91, 101 Board
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102 n-type GaN-based semiconductor layer
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93, 103 p-type GaN-based semiconductor layer
14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94, 104 n-electrode
15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105 p-electrode
15a, 25a, 35a, 45a, 55a, 65a, 75a, 85a, 95a, 105a TCO membrane
15b, 25b, 35b, 45b, 55b, 65b, 75b, 85b, 95b, 105b Bonding pads
25c, 35c, 45c, 55c, 65c, 75c, 85c, 95c Current spreading layer
16, 36, 66, 96 Resistance increase area
P Protective film
最初に、本発明者等が行ったGaN系LED素子の試作および評価の結果(実験例)に基づいて、本発明の作用機序を説明する。 First, the action mechanism of the present invention will be described based on the results of prototyping and evaluation of GaN-based LED elements conducted by the present inventors (experimental example).
(実験例)
まず、通常のMOVPE法を用いて、直径2インチのc面サファイア基板上にバッファ層を介して膜厚4μmのアンドープGaN層、SiドープGaNからなる膜厚4μmのn型GaNコンタクト層、InGaN/GaN多重量子井戸活性層(発光波長405nm)、MgドープAl0.1Ga0.9Nからなる膜厚170nmのp型クラッド層、MgドープAl0.03Ga0.97Nからなる膜厚40nmのp型コンタクト層を順次積層することにより、エピタキシャルウェハを作製した。(Experimental example)
First, by using a normal MOVPE method, a 4 μm thick undoped GaN layer, a 4 μm thick n-type GaN contact layer made of Si doped GaN, and a InGaN / GaN multiple quantum well active layer (emission wavelength: 405 nm), p-type cladding layer having a thickness of 170 nm made of Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N, and thickness of 40 nm made of Mg-doped Al 0.03 Ga 0.97 N The epitaxial wafers were fabricated by sequentially laminating the p-type contact layers.
次に、このエピタキシャルウェハのp型コンタクト層上に、p側のオーミック電極とするためのITO膜を、電子ビーム蒸着法を用いて約0.2μmの厚さに形成した。そして、形成後のITO膜に対し大気雰囲気中、500℃、20分間の熱処理を施した。熱処理後、塩酸エッチングにより不要部分を溶解除去することによって、このITO膜を所定の形状に成形した。なお、断面SEM観察から、得られたITO膜は柱状構造を有していることが確認された。 Next, an ITO film for forming a p-side ohmic electrode was formed on the p-type contact layer of the epitaxial wafer to a thickness of about 0.2 μm by using an electron beam evaporation method. Then, the formed ITO film was subjected to a heat treatment at 500 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere. After the heat treatment, this ITO film was formed into a predetermined shape by dissolving and removing unnecessary portions by hydrochloric acid etching. In addition, it was confirmed from cross-sectional SEM observation that the obtained ITO film | membrane has a columnar structure.
次に、エピタキシャル層のn電極を形成すべき場所にRIE(反応性イオンエッチング)によって凹部を形成して、該凹部の底にn型コンタクト層を露出させた。 Next, a recess was formed by RIE (reactive ion etching) at a place where the n electrode of the epitaxial layer was to be formed, and the n-type contact layer was exposed at the bottom of the recess.
次に、リフトオフ法を用いて、上記工程で露出させたn型コンタクト層表面へのn電極(ボンディングパッドを兼用)の形成と、ITO膜表面へのp側ボンディングパッドの形成とを、同時に行った。 Next, the lift-off method is used to simultaneously form an n-electrode (also used as a bonding pad) on the n-type contact layer surface exposed in the above process and a p-side bonding pad on the ITO film surface. It was.
リフトオフ法はウェハ表面に目的の薄膜を所望のパターンに形成するための技法であり、当該技術分野においてはよく知られた技法であるが、簡単に説明すれば;
(i)ウェハ表面にフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィによりこのフォトレジスト膜に所定の開口部パターンを設けたうえで;
(ii)ウェハ上に目的の薄膜を形成し;
(iii)しかる後にフォトレジスト膜を除去する(このとき目的の薄膜のうちフォトレジスト膜上に形成された部分がリフトオフされる);
というステップを経ることによって、目的の薄膜を(i)でフォトレジスト膜に設けた開口部パターンと同じパターンに形成するというものである。The lift-off method is a technique for forming a desired thin film on a wafer surface in a desired pattern, and is a technique well known in the art.
(i) After forming a photoresist film on the wafer surface and providing a predetermined opening pattern in the photoresist film by photolithography;
(ii) forming a target thin film on the wafer;
(iii) Thereafter, the photoresist film is removed (at this time, a portion of the target thin film formed on the photoresist film is lifted off);
Through this step, the target thin film is formed in the same pattern as the opening pattern provided in the photoresist film in (i).
本実験例においては厚さ6μmに形成したフォトレジスト膜を用いて、リフトオフ法によるn電極およびp側ボンディングパッドの形成を行った。フォトレジストにはナフトキノンジアジド−ノボラック樹脂系のポジ型フォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、製品名:AZ P4620)を用いた。ウェハ表面に塗布したフォトレジストに対しては、100℃、30分間のベーキングを行った後、露光および現像を行った。現像後のフォトレジストのベーキングは行わなかった。電極(ボンディングパッド)用のメタル膜は、厚さ100nmのTiW膜の上に厚さ500nmのAu膜を積層した二層構造膜とした。従って、このメタル膜の膜厚に対してフォトレジスト膜の膜厚は10倍である。TiW膜とAu膜はいずれもスパッタリング法を用いて形成した。TiW膜を形成する際は、ターゲットにTi含有量が10wt%のTi−Wターゲット、スパッタガスにAr(アルゴン)を使用し、RF電力200W、スパッタガス圧1.0×10−1Paという条件でスパッタリングを行った。メタル膜の形成後、リムーバ液を用いてフォトレジスト膜をウェハから除去することにより、メタル膜は所定の電極形状に成形された。In this experimental example, an n-electrode and a p-side bonding pad were formed by a lift-off method using a photoresist film formed to a thickness of 6 μm. A naphthoquinonediazide-novolak resin-based positive photoresist (manufactured by AZ Electronic Materials, product name: AZ P4620) was used as the photoresist. The photoresist applied to the wafer surface was baked at 100 ° C. for 30 minutes, and then exposed and developed. The photoresist after development was not baked. The metal film for the electrode (bonding pad) was a two-layer structure film in which an Au film having a thickness of 500 nm was laminated on a TiW film having a thickness of 100 nm. Therefore, the film thickness of the photoresist film is 10 times that of the metal film. Both the TiW film and the Au film were formed by sputtering. When forming a TiW film, a Ti—W target having a Ti content of 10 wt% is used as a target, Ar (argon) is used as a sputtering gas, RF power is 200 W, and sputtering gas pressure is 1.0 × 10 −1 Pa. Sputtering was performed. After the formation of the metal film, the metal film was formed into a predetermined electrode shape by removing the photoresist film from the wafer using a remover solution.
次いで、n電極およびp側ボンディングパッドの表面を除くウェハ表面に、電子ビーム蒸着法を用いて酸化ケイ素からなる保護被覆(パッシベーション膜)を形成した。その後、サファイア基板の裏面をラッピングしてウェハの厚さを80μmまで薄くしたうえで、スクライバーを用いてウェハを分割し、350μm角の板状のGaN系LEDチップを得た。このチップの順方向電圧Vf(20mA)は3.3Vであった。 Next, a protective coating (passivation film) made of silicon oxide was formed on the wafer surface excluding the surfaces of the n-electrode and the p-side bonding pad by using an electron beam evaporation method. Thereafter, the back surface of the sapphire substrate was lapped to reduce the thickness of the wafer to 80 μm, and then the wafer was divided using a scriber to obtain a 350 μm square plate-like GaN-based LED chip. The forward voltage Vf (20 mA) of this chip was 3.3V.
上記手順にて作製したLEDチップを加速劣化条件の下で劣化させた。具体的には、LEDチップをサブマウントを介してステム上にフリップチップ実装し、pn接合部の温度が230℃となるように、環境温度100℃、順方向電流114mAという条件で、1000時間連続点灯させた。このようにして劣化させた後、LEDチップをサブマウントから取り外し、酸を用いてエピタキシャル層の表面から保護被覆とITO膜を除去したうえで、エピタキシャル層の表面(p型コンタクト層の表面)のカソードルミネッセンス(CL)像を取得した。取得したCL像を図1に示す。 The LED chip produced by the above procedure was deteriorated under accelerated deterioration conditions. Specifically, the LED chip is flip-chip mounted on the stem via the submount, and continuously for 1000 hours under the conditions of an environmental temperature of 100 ° C. and a forward current of 114 mA so that the temperature of the pn junction is 230 ° C. Lighted up. After deteriorating in this way, the LED chip is removed from the submount, the protective coating and the ITO film are removed from the surface of the epitaxial layer using acid, and then the surface of the epitaxial layer (the surface of the p-type contact layer) is removed. A cathodoluminescence (CL) image was obtained. The acquired CL image is shown in FIG.
図1に示されているように、連続点灯により劣化させたLEDチップに含まれるエピタキシャル層の表面では、転位欠陥が存在する部分に現れる暗点(発光再結合の効率が局所的に低いために暗く見える部分)の密度が、ボンディングパッドの直下の領域と、その周囲の領域とで明確に異なっていた。すなわち、転位欠陥の密度が、p側ボンディングパッド直下の領域ではその周囲の領域と比べて明らかに低かった。
一方、同様にして取得した、作製したままのLEDチップに含まれるエピタキシャル層表面のCL像を図2に示す。図2から明らかなように、劣化していない状態では、エピタキシャル層の表面における転移欠陥の分布は一様であった。 As shown in FIG. 1, on the surface of the epitaxial layer included in the LED chip deteriorated by continuous lighting, a dark spot appearing in a portion where dislocation defects exist (because the efficiency of luminescence recombination is locally low). The density of the dark portion) was clearly different between the area immediately below the bonding pad and the surrounding area. That is, the density of dislocation defects was clearly lower in the region immediately below the p-side bonding pad than in the surrounding region.
On the other hand, FIG. 2 shows a CL image of the epitaxial layer surface obtained in the same manner and included in the as-manufactured LED chip. As apparent from FIG. 2, the distribution of the transition defects on the surface of the epitaxial layer was uniform in the undegraded state.
本発明者等は上記条件でLEDチップを点灯させたときのpn接合部の温度を熱電対を用いた方法により測定したが、p側ボンディングパッド直下とその周囲の領域との間に有意な温度差は認められなかった。このことから、連続点灯により劣化させたチップのエピタキシャル層に見られた、ボンディングパッド直下とその周囲の領域との間における明らかな転位密度の違いは、熱的な作用のみにより生じたものではないと本発明者等は結論した。本発明者等の結論は、連続点灯に伴う欠陥密度の増加には電気的な作用が関与しており、p側ボンディングパッドの直下ではITO膜からp型層に注入されるキャリアの密度が低いために、欠陥密度の増加が抑えられたというものである。このボンディングパッド直下における注入キャリア密度の低下には、ボンディングパッドの形成方法が関係している。ボンディングパッドを構成するメタル膜をスパッタリングにより形成する際、ボンディングパッドを形成すべき領域以外では、ITO膜の表面は厚いフォトレジスト膜により保護されている。一方、ボンディングパッドを形成しようとする領域ではITO膜の表面が露出している。そのために、ボンディングパッドの形成時、この領域ではスパッタ粒子や高エネルギー粒子の衝撃によって、薄いITO膜に覆われただけのp型層の表面がダメージを受ける。その結果として、ITO膜とp型層との間の抵抗がボンディングパッドの直下において相対的に高くなり、ひいては、LEDチップに順方向電流を供給したときに、ITO膜からp型層へのキャリア注入がボンディングパッドの直下では起こり難くなる。
ダメージ部における抵抗の増加は次のように説明される。即ち、GaN系半導体ではV族成分である窒素の蒸気圧が高いことに起因して、ダメージ部には窒素空孔が高濃度に形成される。この窒素空孔はドナーとなるので、p型GaN系半導体においては自己補償によるp型キャリア濃度の低下を引き起こす。それが原因となって、半導体の抵抗率や半導体−電極間の接触抵抗が上昇する。 特に、ワイドギャップ半導体であるGaN系半導体では本質的にp型キャリアの生成効率が低い、即ち、p型層のキャリア濃度が基本的に低いことから、ダメージを受けることによってキャリア濃度の更なる低下が生じたときの接触抵抗の増加が著しいものとなる。The present inventors measured the temperature of the pn junction when the LED chip was turned on under the above conditions by a method using a thermocouple, but a significant temperature was found between the area directly below the p-side bonding pad and the surrounding area. There was no difference. From this, the obvious difference in dislocation density between the area immediately below the bonding pad and the surrounding area seen in the epitaxial layer of the chip deteriorated by continuous lighting is not caused solely by the thermal action. The present inventors concluded. The conclusion of the present inventors is that an electrical effect is involved in the increase in defect density associated with continuous lighting, and the density of carriers injected from the ITO film into the p-type layer is low immediately below the p-side bonding pad. Therefore, an increase in defect density is suppressed. The method of forming the bonding pad is related to the decrease in the injected carrier density immediately below the bonding pad. When the metal film constituting the bonding pad is formed by sputtering, the surface of the ITO film is protected by a thick photoresist film outside the region where the bonding pad is to be formed. On the other hand, the surface of the ITO film is exposed in the region where the bonding pad is to be formed. Therefore, when the bonding pad is formed, in this region, the surface of the p-type layer that is only covered with the thin ITO film is damaged by the impact of sputtered particles or high-energy particles. As a result, the resistance between the ITO film and the p-type layer is relatively high immediately below the bonding pad, and as a result, when a forward current is supplied to the LED chip, carriers from the ITO film to the p-type layer are obtained. Implantation is unlikely to occur directly below the bonding pad.
The increase in resistance at the damaged part is explained as follows. That is, in the GaN-based semiconductor, nitrogen vacancies are formed at a high concentration in the damaged portion due to the high vapor pressure of nitrogen, which is a group V component. Since these nitrogen vacancies serve as donors, the p-type GaN-based semiconductor causes a decrease in p-type carrier concentration due to self-compensation. This increases the resistivity of the semiconductor and the contact resistance between the semiconductor and the electrode. In particular, the generation efficiency of p-type carriers is essentially low in a GaN-based semiconductor that is a wide gap semiconductor, that is, the carrier concentration of the p-type layer is basically low, so that the carrier concentration is further reduced by being damaged. The increase in contact resistance when this occurs is significant.
以上に記した実験例により開示されるGaN系LED素子およびその製造方法は、本発明の実施形態に包含される。 The GaN-based LED element and the manufacturing method thereof disclosed by the experimental examples described above are included in the embodiment of the present invention.
次に、本発明の各種実施形態について図面を参照して説明する。
(実施形態1)
図3は、本発明の実施形態1に係るGaN系LED素子10の断面図である。GaN系LED素子10は、基板11上に、n型GaN系半導体層12とp型GaN系半導体層13とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したn型層12の表面にn電極14が形成され、p型層13の表面にp電極15が形成されている。n電極14はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、n型層12と接する部分がn型のGaN系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。p電極15はp型層13の表面に形成されたオーミック電極であるTCO膜15a(透明電極)と、このTCO膜上の一部に形成されたボンディングパッド15bとから構成されている。Next, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the GaN-based
このGaN系LED素子10は、p型GaN系半導体層13とTCO膜15aとの間の抵抗が部分的に増加した領域である抵抗増加領域16を有しており、ボンディングパッド15bはその抵抗増加領域16上に形成されている。抵抗増加領域16は、スパッタリング法によりボンディングパッド15bをTCO膜15aの表面に堆積させる際に形成されたものであり、TCO膜15aとボンディングパッド15bとの接触領域に対応している。
抵抗増加領域16ではTCO膜15aからp型層13へのキャリア注入が起こり難くいので、その下方ではpn接合部における発光が抑制されている。従って、このLED素子10では、ボンディングパッド15b直下のpn接合部での発光が抑制されているということができる。The GaN-based
Since the carrier injection from the
GaN系LED素子10では、ボンディングパッドとGaN系半導体との間が、GaN系半導体よりも屈折率の低いTCO膜で隔てられている。この構成は、ボンディングパッドが光を吸収することにより生じる損失を低減するうえで好ましい構成である。なぜなら、GaN系半導体とTCO膜との界面で発生する全反射のために、GaN系半導体層内を伝播する光がボンディングパッドの裏面に入射し難いからである。
In the GaN-based
次に、このGaN系LED素子10の製造方法を、図面を用いて説明する(図面には、便宜上、ウェハ上に多数形成されるチップのうちのひとつに相当する部分のみを示す)。
まず、図4(a)に示すように、MOVPE法(有機金属化合物気相成長法)、MBE法(分子ビームエピタキシー法)、HVPE法(ハイドライド気相成長法)などの気相エピタキシャル成長法を用いて、基板11上にn型GaN系半導体層12とp型GaN系半導体層13を順次成長させて積層する。Next, a manufacturing method of the GaN-based
First, as shown in FIG. 4A, vapor phase epitaxial growth methods such as MOVPE method (organometallic compound vapor phase growth method), MBE method (molecular beam epitaxy method), and HVPE method (hydride vapor phase growth method) are used. Then, an n-type GaN-based
次に、図4(b)に示すように、前記工程で得たエピタキシャルウェハのp型GaN系半導体層上に、真空蒸着法、スプレー法、ゾル−ゲル法など、適宜な方法を用いてTCO膜15aを形成する。そして、フォトリソグラフィおよびエッチング(ウェットまたはドライ)の技法を用いて不要部分を除去することによって、図4(c)に示すように、このTCO膜を所定の形状に成形する。成形前または成形後のTCO膜15aに対し、必要に応じて熱処理を施してもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, on the p-type GaN-based semiconductor layer of the epitaxial wafer obtained in the above step, TCO is used using an appropriate method such as a vacuum deposition method, a spray method, or a sol-gel method. A
次に、図4(d)に示すように、エピタキシャル層の一部をRIE(反応性イオンエッチング)によって除去することにより凹部を形成し、該凹部の底にn型GaN系半導体層12を露出させる。
Next, as shown in FIG. 4D, a part of the epitaxial layer is removed by RIE (reactive ion etching) to form a recess, and the n-type GaN-based
次に、ウェハ表面全体を被覆する保護膜Pを形成し、その保護膜Pに対してフォトリソグラフィ技法を用いて、図5(a)に示すように開口部を形成する。そして、図5(b)に示すように、この保護膜Pの開口部を通してメタル膜を堆積させることによって、n型GaN系半導体層12の露出面上にn電極14を、また、TCO膜15aの表面上の一部にボンディングパッド15bを、それぞれ形成する。メタル膜の堆積にはスパッタリング法を用いる。スパッタリング工程後、保護膜Pをリフトオフする。
Next, a protective film P that covers the entire wafer surface is formed, and an opening is formed in the protective film P as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5B, by depositing a metal film through the opening of the protective film P, the
上記説明したGaN系LED素子10の製造方法において重要なポイントが2つある。
第一のポイントは、スパッタリング工程において、TCO膜15aの表面にボンディングパッド15bが堆積される領域(保護膜Pに開口部が設けられた領域)に対応して、p型GaN系半導体層13とTCO膜15aとの間の抵抗が部分的に増加した領域16が形成されるよう、スパッタリング条件を設定することである。この抵抗の増加は、前述のようにスパッタ粒子や高エネルギー粒子の衝撃に起因して生じると考えられるので、例えば、スパッタリング雰囲気を低圧とすることによって、促進することができる。なぜなら、低圧雰囲気下では、スパッタ粒子や高エネルギー粒子が雰囲気ガス分子との衝突によりエネルギーを失うことなくウェハ表面に到達する確率が、高くなるからである。一般的には、高エネルギー粒子は基板やスパッタ膜を損傷させるので、できるだけ基板に入射させないようにすることが好ましいとされるが、それとは対照的に、上記の抵抗増加領域の形成にあたっては、高エネルギー粒子の作用を好ましく利用することができる。
一実施形態では、スパッタリング工程の初期には高エネルギー粒子の効果が大きくなるよう低圧雰囲気を用い、工程の途中で圧力を上昇させてもよい。There are two important points in the manufacturing method of the GaN-based
The first point is that, in the sputtering step, the p-type GaN-based
In one embodiment, a low pressure atmosphere may be used at the beginning of the sputtering process to increase the effect of high energy particles, and the pressure may be increased during the process.
第二のポイントは、保護膜Pに覆われた領域ではp型GaN系半導体層13とTCO膜15aとの間の抵抗がスパッタリング工程の前後で実質的に変わらないよう、用いるスパッタリング条件に応じて、十分な保護効果が生じるように保護膜Pの材料および膜厚を決定することである。有機材料は無機材料よりも保護効果に劣るので、有機材料で保護膜Pを形成する場合には、無機材料を用いる場合よりも膜厚を大きくすべきである。電界メッキ法によるバンプ(微小電極)形成などを主な用途とする、10μm以上の厚膜形成が可能なフォトレジストが市販されており、保護膜Pとして好ましく用いることができる。
The second point is that in the region covered with the protective film P, the resistance between the p-type GaN-based
この製造方法によれば、TCO膜15aの形成前にp型層13の表面に特に加工を行う必要がないので、p型層13表面の汚染または損傷に起因してp型層13とTCO膜15aとの間の接触抵抗が上昇する問題が発生する可能性が低くなる。
また、この製造方法によれば、ボンディングパッド15bを形成する領域と抵抗増加領域16とが略完全に整合する。つまり、TCO膜15aからp型層13へのキャリア注入を抑制する必要性の最も高い部位に、選択的に抵抗増加領域16が形成される。よって、ボンディングパッド直下での発光のみを確実に抑制することができる。According to this manufacturing method, since it is not necessary to process the surface of the p-
Further, according to this manufacturing method, the region where the
変形実施形態として、保護膜Pを、パッシベーション膜として使用可能な絶縁性の透明無機薄膜P1と、その上に積層したフォトレジストP2と、からなる二層構造とすることができる。
この実施形態では、n型GaN系半導体層12を部分的に露出させる工程まで完了させた後、図6(a)に示すように、この二層構造の保護膜Pをウェハの全面に形成する。ここで、透明無機薄膜P1を形成するときには、p型GaN系半導体層13とTCO膜15aとの間の抵抗を実質的に増加させないようにする。そうするには、透明無機薄膜P1の形成方法として、電子ビーム蒸着法、レーザアブレーション法またはゾル−ゲル法を用いることが好ましい。
次に、図6(b)に示すようにフォトレジストP2を通常の方法でパターニングして開口部を形成する。そして、そのフォトレジストP2をマスクに用いて、透明無機薄膜P1を選択的にエッチングすると、図6(c)に示すように、透明無機薄膜P1とフォトレジストP2とに同一の開口部パターンを形成することができる。
こうしてパターニングした保護膜P付きのウェハ上にスパッタリング法によりメタル膜を堆積し、フォトレジストP2のみをリフトオフすると、図6(d)に示すように、ウェハ表面のうちボンディングパッド14、15bが形成された部分以外を透明無機薄膜P1が覆った構造が得られる。透明無機薄膜P1はLED素子表面に残してパッシベーション膜として利用する。
なお、製造効率は低くなるが、このような二層構造の保護膜を用いる実施形態において、透明無機薄膜の形成およびパターニングをまず完了させ、その後からフォトレジスト膜の形成およびパターニングを行うこともできる。この場合、透明無機薄膜に形成する開口部パターンとフォトレジストに形成する開口部パターンとを整合させることは、必ずしも必要ではない。As a modified embodiment, the protective film P can have a two-layer structure including an insulating transparent inorganic thin film P1 that can be used as a passivation film and a photoresist P2 laminated thereon.
In this embodiment, after completing the step of partially exposing the n-type GaN-based
Next, as shown in FIG. 6B, the photoresist P2 is patterned by a normal method to form an opening. When the transparent inorganic thin film P1 is selectively etched using the photoresist P2 as a mask, the same opening pattern is formed in the transparent inorganic thin film P1 and the photoresist P2 as shown in FIG. 6C. can do.
When a metal film is deposited by sputtering on the wafer with the protective film P thus patterned and only the photoresist P2 is lifted off,
Although the manufacturing efficiency is low, in the embodiment using such a two-layer protective film, formation and patterning of the transparent inorganic thin film can be completed first, and then formation and patterning of the photoresist film can be performed. . In this case, it is not always necessary to match the opening pattern formed in the transparent inorganic thin film with the opening pattern formed in the photoresist.
次に、GaN系LED素子10を構成する各部分の好ましい態様について説明する。
基板11には、サファイア、スピネル、炭化ケイ素、ケイ素、GaN系半導体(GaN、AlGaNなど)、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、LGO、NGO、LAO、ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタンなどの材料からなる結晶基板(単結晶基板、テンプレート)を、好ましく用いることができる。
このうち、炭化ケイ素、ケイ素、GaN系半導体、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、ホウ化ジルコニウムまたはホウ化チタンからなる基板には、導電性を付与することができる。導電性基板を用いた場合には、n型GaN系半導体層12に接続する電極を当該層の表面に形成する代わりに、基板の裏面に形成することが可能となる。
GaN系半導体結晶と格子整合しない基板を用いる場合には、基板とGaN系半導体層との間にバッファ層を介在させることが望ましい。公知技術を参照して、GaN系半導体またはその他の材料からなる低温バッファ層、高温バッファ層(単結晶バッファ層)、超格子バッファ層などのバッファ層を、適宜選択して用いることができる。Next, the preferable aspect of each part which comprises the GaN-
Among these, conductivity can be imparted to a substrate made of silicon carbide, silicon, GaN-based semiconductor, gallium arsenide, gallium phosphide, gallium oxide, zinc oxide, zirconium boride, or titanium boride. When a conductive substrate is used, an electrode connected to the n-type GaN-based
When a substrate that does not lattice match with the GaN-based semiconductor crystal is used, it is desirable to interpose a buffer layer between the substrate and the GaN-based semiconductor layer. With reference to a known technique, a buffer layer such as a low-temperature buffer layer, a high-temperature buffer layer (single crystal buffer layer), or a superlattice buffer layer made of a GaN-based semiconductor or other materials can be appropriately selected and used.
n型層12は、Si、Geなどのn型不純物を添加したGaN、AlGaN、InGaN、AlInGaNで形成することができる。好ましくは、n電極14を形成するためのコンタクト層として、Siを1×1018cm−3〜1×1019cm−3の濃度に添加した膜厚2μm〜6μmのGaN層を設ける。
p型層13は、Mg、Znなどのp型不純物を添加したGaN、AlGaN、InGaN、AlInGaNで形成することができる。p型層13は、好ましくは、Mgを2×1019cm−3〜1×1020cm−3の濃度に添加したAlaGa1−aN(0≦a≦0.2)を用いて、0.1μm〜2.0μm、より好ましくは0.1μm〜0.5μmの厚さに形成する。pn接合部に活性層を設けたダブルへテロ構造を採用する場合には、活性層に隣接する部分にAlNの混晶比が相対的に高いクラッド層を設ける一方、p電極15を形成する表面側はAlNの混晶比を低くすることが望ましい。The n-
The p-
n型層12とp型層13の間で形成されるpn接合部には活性層、とりわけ、多重量子井戸構造の活性層を設けることが望ましい。
その他、基板11とn型層12との間、n型層12の内部、n型層12とp型層13との間、p型層13の内部には、公知技術を参照して、応力歪の緩和、転位密度の低減、静電耐圧特性の改善、発光効率の改善など、種々の目的を有するGaN系半導体層(積層体を含む)を設けることができる。It is desirable to provide an active layer, in particular, an active layer having a multiple quantum well structure, at the pn junction formed between the n-
In addition, stress between the
n電極14は、少なくともn型層12と接する部分を、n型GaN系半導体とオーミック接触を形成し得る材料で形成する。かかる材料としては、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)、W(タングステン)またはV(バナジウム)の単体もしくはこれらを主成分とする合金、または、TCOが好ましく例示される。n電極14の表層部は、ボンディングワイヤ、ハンダ、バンプなどが接合し易いよう、Ag(銀)、Au(金)、Sn(錫)、In(インジウム)、Bi(ビスマス)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)などで形成することが好ましい。n電極は、TCOからなるオーミック電極と、その一部上に形成されたボンディングパッドと、から構成することもできる。
The n-
TCO膜15aは、酸化インジウム系、酸化亜鉛系、酸化錫系、酸化チタン系など、公知となっている各種のTCOを用いて形成することができる。好ましいTCO材料としては、ITO、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)、FTO(フッ素ドープ酸化錫)などが例示される。
TCO膜15aの膜厚は、好ましくは、0.01μm〜0.4μmである。本発明者等は、ITO膜の膜厚を変更して0.4μmとしたこと以外は上記実験例1と同様にして作製したGaN系LEDチップについて、環境温度145℃、順方向電流100mAという条件で320時間連続点灯させた後、実験例1と同様にしてエピタキシャル層表面のCL像観察を行った。その結果、実験例1の場合と同様に、転位欠陥の密度が、p側ボンディングパッド直下の領域では、その周囲の領域と比べて明らかに低くなっていることが確認された。
TCO膜15aの形成方法に限定はなく、公知技術を参照して適宜な方法を採用すればよい。スパッタリング法を用いることも妨げられない。スパッタリング雰囲気の圧力を高くするなどして、高エネルギー粒子がp型層の表面に入射するのを防止すれば、スパッタリング法でもp型層との間の抵抗が低いTCO膜を形成することが可能である。The
The film thickness of the
There is no limitation on the method of forming the
ボンディングパッド15bの材料は特に限定されるものではないが、反射率を高くするうえでは、TCO膜15aに接する部分を、Ag(銀)、Al(アルミニウム)、白金族金属(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)、ニッケル(Ni)などの、銀白色を呈する金属か、あるいは、TCOを用いて形成することが好ましい。ボンディングパッド15bの表層部は、ボンディングワイヤ、ハンダ、バンプなどが接合し易いよう、Ag、Au、Sn、In、Bi、Cu、Znなどで形成することが好ましい。
The material of the
図3には示していないが、n電極14およびボンディングパッド15bの表面を除いて、LED素子10の表面には保護被覆(パッシベーション膜)を設けてもよい。保護被覆は当該LED素子の発光波長における透過性の良好な金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物で形成することができる。具体的には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、スピネル、窒化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムなどが例示される。
Although not shown in FIG. 3, a protective coating (passivation film) may be provided on the surface of the
(実施形態2)
上記実施形態1に係るGaN系LED素子10において、TCO膜15aの膜厚を小さくする程、TCO膜とp型層との間の抵抗は、抵抗増加領域16において、他の領域よりも顕著に大きくなる。なぜなら、膜厚の減少とともに、TCO膜が持つ保護材としての作用(スパッタリング工程においてp型層表面を保護する作用)が小さくなるからである。
更に、TCO膜の膜厚を小さくすると、この膜の光吸収に起因する損失を低減できるという利点もある。この利点は、TCO膜の透過性が低くなる波長域である近紫外〜紫色波長域の光を発生するLED素子においてとりわけ顕著となる。(Embodiment 2)
In the GaN-based
Further, when the thickness of the TCO film is reduced, there is an advantage that loss due to light absorption of the film can be reduced. This advantage is particularly remarkable in LED elements that generate light in the near-ultraviolet to violet wavelength range, which is a wavelength range in which the permeability of the TCO film is low.
しかし、TCO膜の膜厚を単に小さくした場合には、シート抵抗の上昇によりTCO膜が担うべき水平方向の電流拡散機能が低下するという問題が生じる。ここで、水平方向の電流拡散機能とは、ボンディングパッドから供給される電流をpn接合面に平行な方向(水平方向)に拡散させる機能である。TCO膜内で電流が水平方向に拡がらないと、抵抗増加領域とその他の領域との間においてp型層とTCO膜との間の抵抗に差があっても、p型層に注入されるキャリア密度には、領域間での違いが十分に生じなくなる。 However, when the thickness of the TCO film is simply reduced, there arises a problem that the current diffusion function in the horizontal direction that the TCO film should bear decreases due to an increase in sheet resistance. Here, the horizontal current spreading function is a function of spreading the current supplied from the bonding pad in a direction (horizontal direction) parallel to the pn junction surface. If the current does not spread in the TCO film in the horizontal direction, even if there is a difference in resistance between the p-type layer and the TCO film between the resistance increasing region and other regions, it is injected into the p-type layer. The carrier density is not sufficiently different between regions.
そこで、一実施形態に係るGaN系LED素子では、TCO膜の膜厚を薄くした場合においても上記問題が発生しないように、TCO膜上の一部に導電性材料からなる電流拡散層を形成する。この電流拡散層はTCO膜が担う水平方向の電流拡散機能を補助する働きをする層である。
このように構成したGaN系LED素子の構造を図7に示す。図7(a)はLED素子を電極配置面側から見た平面図、図7(b)は図7(a)のX−X線の位置における断面図である。
図7に示すGaN系LED素子20は、基板21上にn型層22とp型層23とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したn型層22の表面にn電極24が形成され、p型層23の表面にp電極25が形成されている。n電極24はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、n型層22と接する部分がn型のGaN系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。p電極25はp型層23の表面に形成されたオーミック電極である第1のTCO膜25a(透明電極)と、第1のTCO膜25a上の一部に形成されたp側ボンディングパッド25bと、第1のTCO膜25a上の一部に形成された電流拡散層25cとから構成されている。電流拡散層25cには貫通孔が形成されており、第1のTCO膜25aとp側ボンディングパッド25bとは該貫通孔を通して接している。図7(a)における破線は、電流拡散層25cに形成されたこの貫通孔の輪郭(p側ボンディングパッド25bの下に隠れている)を示している。この破線の内側の領域において、p型層23とTCO膜25aとの間の抵抗が特に高くなっている。 Therefore, in the GaN-based LED element according to an embodiment, a current diffusion layer made of a conductive material is formed on a part of the TCO film so that the above problem does not occur even when the thickness of the TCO film is reduced. . This current spreading layer is a layer that functions to assist the horizontal current spreading function of the TCO film.
The structure of the GaN-based LED element configured as described above is shown in FIG. Fig.7 (a) is the top view which looked at the LED element from the electrode arrangement | positioning surface side, FIG.7 (b) is sectional drawing in the position of the XX line of Fig.7 (a).
A GaN-based
GaN系LED素子20は次のようにして製造することができる。
まず、通常のMOVPE法を用いて基板上にn型層とp型層を順次積層してエピタキシャルウェハを作製する。好ましい基板や好ましいエピタキシャル成長層構成は前記実施形態1と同じである。The GaN-based
First, an n-type layer and a p-type layer are sequentially laminated on a substrate using a normal MOVPE method to produce an epitaxial wafer. A preferred substrate and a preferred epitaxial growth layer configuration are the same as those in the first embodiment.
次に、上記形成したエピタキシャルウェハのp型層上に、オーミック電極とするための第1のTCO膜を真空蒸着法を用いて形成する。この第1のTCO膜の膜厚は例えば0.01μm〜0.2μmとすることができるが、好ましくは0.01μm〜0.15μmであり、より好ましくは0.01μm〜0.10μm、特に好ましくは0.01μm〜0.05μmである。成膜後、湿式または乾式エッチングによって不要部分を除去することにより、この第1のTCO膜を所定の電極形状にパターニングする。パターニングの前または後にウェハに熱処理を行ってもよい。 Next, a first TCO film for forming an ohmic electrode is formed on the p-type layer of the formed epitaxial wafer by using a vacuum deposition method. The film thickness of the first TCO film can be, for example, 0.01 μm to 0.2 μm, preferably 0.01 μm to 0.15 μm, more preferably 0.01 μm to 0.10 μm, and particularly preferably Is 0.01 μm to 0.05 μm. After the film formation, the first TCO film is patterned into a predetermined electrode shape by removing unnecessary portions by wet or dry etching. The wafer may be heat treated before or after patterning.
次に、p型層上に形成した第1のTCO膜上の所定の領域に電流拡散層を形成する。電流拡散層はTCO材料を用いて、真空蒸着法で形成する。電流拡散層のパターニングにはリフトオフ法を用いることが好ましい。TCO材料で形成する電流拡散層の厚さは、第1のTCO膜の膜厚と電流拡散層の膜厚の和が0.15μm〜0.5μmとなるように設定することが好ましい。 Next, a current diffusion layer is formed in a predetermined region on the first TCO film formed on the p-type layer. The current spreading layer is formed by vacuum deposition using a TCO material. It is preferable to use a lift-off method for patterning the current spreading layer. The thickness of the current diffusion layer formed of the TCO material is preferably set so that the sum of the thickness of the first TCO film and the thickness of the current diffusion layer is 0.15 μm to 0.5 μm.
次に、エピタキシャル層の一部をRIE(反応性イオンエッチング)によって除去することにより凹部を形成し、該凹部の底にn型層を露出させる。 Next, a part of the epitaxial layer is removed by RIE (reactive ion etching) to form a recess, and the n-type layer is exposed at the bottom of the recess.
次に、リフトオフ法を用いて、TCO膜上へのp側ボンディングパッドの形成を行う。このときn電極の形成を同時に行ってもよい。リフトオフ法で用いるフォトレジスト膜は、好ましくは6μm以上の厚さに形成する。p側ボンディングパッドは、少なくともTCO膜に接する部分をスパッタリング法により形成する。その際、少なくとも第1のTCO膜とスパッタ膜との接触領域に対応して、p型層と第1のTCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が形成されるように、スパッタリング条件を設定する。
n電極およびp側ボンディングパッドの最下部はTCO材料で形成してもよいしメタル材料で形成してもよいが、好ましくはTCO材料で形成する。n電極およびp側ボンディングパッドの表層はメタル材料を用いて形成する。好ましいメタル材料は上記実施形態1の場合と同様である。 Next, a p-side bonding pad is formed on the TCO film by using a lift-off method. At this time, the n electrode may be formed at the same time. The photoresist film used in the lift-off method is preferably formed to a thickness of 6 μm or more. As for the p-side bonding pad, at least a portion in contact with the TCO film is formed by a sputtering method. At that time, sputtering is performed so that a region where the resistance between the p-type layer and the first TCO film is partially increased is formed at least corresponding to the contact region between the first TCO film and the sputtered film. Set conditions.
The lowermost part of the n-electrode and the p-side bonding pad may be formed of a TCO material or a metal material, but is preferably formed of a TCO material. The surface layers of the n-electrode and the p-side bonding pad are formed using a metal material. A preferred metal material is the same as that in the first embodiment.
次いで、n電極およびp側ボンディングパッドの表面を除くウェハ表面に、電子ビーム蒸着法を用いて透明な保護被覆(パッシベーション膜)を形成する。保護被覆の材料は、好ましくは金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物などである。その後、必要に応じて基板の裏面をラッピングしてウェハの厚さを薄くしたうえで、スクライバーなどを用いてウェハを分割することにより、チップ状のGaN系LED素子を得ることができる。 Next, a transparent protective coating (passivation film) is formed on the wafer surface excluding the surfaces of the n-electrode and the p-side bonding pad by using an electron beam evaporation method. The material of the protective coating is preferably a metal oxide, metal nitride, metal oxynitride or the like. Thereafter, if necessary, the back surface of the substrate is lapped to reduce the thickness of the wafer, and then the wafer is divided using a scriber or the like to obtain a chip-like GaN-based LED element.
(実施形態3)
上記実施形態2に係るGaN系LED素子20では電流拡散層25cの一部が第1のTCO膜25aとボンディングパッド25bとの間に挟まれるように構成しているが、このような構成は必須ではない。一実施形態においては、TCO膜上において、ボンディングパッドと電流拡散層とを相互に離間させてもよい。
このように構成したGaN系LED素子30の構造を図8に示す。図8(a)は素子を電極配置面側から見た平面図であり、図8(b)は図8(a)のX−X線の位置における断面図である。図8に示すように、GaN系LED素子30ではp型層33に対するオーミック電極である第1のTCO膜35a上においてボンディングパッド35bと電流拡散層35cとが相互に離間している。このLED素子30を製造する際には、ボンディングパッド35bを電流拡散層35cより先に形成してもよいし、後に形成してもよい。 (Embodiment 3)
In the GaN-based
The structure of the GaN-based
(実施形態4)
一実施形態においては、TCO膜上において電流拡散層が帯状パターンを呈する部分を有していてもよい。
図9はこのように構成したGaN系LED素子40の平面図であり、p型層43に対するオーミック電極である第1のTCO膜45a上において電流拡散層45cが帯状パターンに形成された部分45c−1を2つ有している。電流拡散層が帯状パターンを呈す部分45c−1のそれぞれは直線的な部分と、折れ曲がった部分を有している。一実施形態ではこの帯状パターンに曲線的な部分、蛇行した部分、環状をなす部分などを設けることもできる。(Embodiment 4)
In one embodiment, the current diffusion layer may have a portion exhibiting a strip pattern on the TCO film.
FIG. 9 is a plan view of the GaN-based
GaN系LED素子20と比較すると、GaN系LED素子40では第1のTCO膜45aの表面を覆う電流拡散層45cの面積が小さいことから、この電流拡散層45cをメタル材料で形成してもよい。好ましいメタル材料としては、白金族金属、Ag、Al、Niなど、厚膜に形成したときに銀白色を呈するものが挙げられる。メタル膜からなる電流拡散層45cは光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性(光反射性)となる厚さに形成してもよい。メタル材料はTCO材料と比べて近紫外〜可視領域における光の吸収性が強いという欠点はあるが、導電性に優れているので、メタル材料で形成した電流拡散層は小面積でも良好な水平方向の電流拡散性を備えたものとなる。
一方、電流拡散層45cをTCO材料で形成する場合のその厚さは、第1のTCO膜45aの膜厚と電流拡散層45cの膜厚の和が0.15μm〜0.5μmとなるように設定することが好ましい。 Compared with the GaN-based
On the other hand, when the
電流拡散層45cの形成にスパッタリング法を用いると、その直下においてp型層43と第1のTCO膜45aとの間の抵抗が高くなる場合があるが、GaN系LED素子40では電流拡散層45cの面積が小さいことから許容できる。この場合、電流拡散層45cを形成しない領域ではp型層43と第1のTCO膜45aとの間の抵抗が高くならないように、電流拡散層45cをリフトオフ法で形成する際に用いるフォトレジスト膜の膜厚を十分に大きくするべきである。
When a sputtering method is used to form the
(実施形態5)
一実施形態においては、p型層に対するオーミック電極であるTCO膜上において、電流拡散層が分岐を有するパターンを呈する部分を備えていてもよい。分岐を有するパターンには、ネット状パターン、櫛状パターン、樹枝状パターンが含まれる。
図10はこのように構成したGaN系LED素子50の平面図であり、p型層53に対するオーミック電極である第1のTCO膜55a上において、電流拡散層55cが四角格子パターンを呈している。四角格子パターンはネット状パターンの一種である。四角格子の他、三角格子、六角格子、カゴメ格子など、各種の格子状パターンがネット状パターンに含まれる。
ネット状パターンは上記の格子状パターンだけでなく、例えば図11(a)に示すパターン(ハッチングを施した部分が呈するパターン)のように、パターニングの対象たる膜構造体に当該膜構造体を貫通する円形の貫通孔(白抜きした部分)を複数形成してなるパターンを含む。また、ネット状パターンは図11(a)に示すパターンの変形に係る、図11(b)〜(d)に示すパターンを包含する。図11(b)に示すパターンでは複数の貫通孔が異なるサイズを有している。図11(c)に示すパターンでは複数の貫通孔が異なる形状を有している。図11(d)に示すパターンでは貫通孔の配置が図11(a)に示すパターンとは異なっている。このように、ネット状パターンはパターニングの対象たる膜構造体に種々のサイズ・形状を有する複数の貫通孔を種々の配置で形成してなるパターンを包含する。(Embodiment 5)
In one embodiment, on the TCO film that is an ohmic electrode for the p-type layer, the current diffusion layer may include a portion exhibiting a pattern having a branch. The pattern having a branch includes a net pattern, a comb pattern, and a dendritic pattern.
FIG. 10 is a plan view of the GaN-based
The net pattern is not limited to the lattice pattern described above, but penetrates the film structure to be patterned such as the pattern shown in FIG. 11A (the pattern exhibited by the hatched portion). Including a pattern in which a plurality of circular through holes (outlined portions) are formed. Further, the net pattern includes the patterns shown in FIGS. 11B to 11D related to the deformation of the pattern shown in FIG. In the pattern shown in FIG. 11B, the plurality of through holes have different sizes. In the pattern shown in FIG. 11C, the plurality of through holes have different shapes. In the pattern shown in FIG. 11D, the arrangement of the through holes is different from the pattern shown in FIG. As described above, the net pattern includes a pattern in which a plurality of through holes having various sizes and shapes are formed in various arrangements in the film structure to be patterned.
GaN系LED素子50では電流拡散層55cが、第1のTCO膜55aとボンディングパッド55bとの間に挟まれた部分においても、他の部分と同様の四角格子パターンを呈している(図10における破線はp側ボンディングパッド55bの下に隠れた電流拡散層55cの輪郭を示す)が、このような構成は必須ではない。
GaN系LED素子20と比較すると、GaN系LED素子50では第1のTCO膜55aの表面を覆う電流拡散層55cの面積が小さいことから、この電流拡散層55cをメタル材料で形成してもよい。その場合、メタル膜からなる電流拡散層55cは光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性(光反射性)となる厚さに形成してもよい。
電流拡散層55cをTCO材料で形成する場合のその厚さは、第1のTCO膜55aの膜厚と電流拡散層55cの膜厚の和が0.15μm〜0.5μmとなるように設定することが好ましい。In the GaN-based
Compared with the GaN-based
When the
電流拡散層55cの形成にスパッタリング法を用いると、その直下においてp型層53と第1のTCO膜55aとの間の抵抗が高くなる場合があるが、GaN系LED素子50では電流拡散層55cの面積が小さいことから許容できる。この場合、電流拡散層55cを形成しない領域ではp型層53と第1のTCO膜55aとの間の抵抗が高くならないように、電流拡散層55cをリフトオフ法で形成する際に用いるフォトレジスト膜の膜厚を十分に大きくするべきである。
When a sputtering method is used to form the
(実施形態6)
一実施形態においては、帯状パターンまたは分岐を有するパターンを呈する部分を備えた電流拡散層を第1のTCO膜上に形成する工程と、p側ボンディングパッドを第1のTCO膜上に形成する工程とを、同時に行ってもよい。(Embodiment 6)
In one embodiment, a step of forming a current diffusion layer having a portion exhibiting a strip pattern or a pattern having a branch on the first TCO film, and a step of forming a p-side bonding pad on the first TCO film. May be performed simultaneously.
かかる製造方法により製造されるGaN系LED素子の構造例を図12に示す。図12(a)はLED素子を電極配置面側から見た平面図、図12(b)は図12(a)のX−X線の位置における断面図である。 A structural example of a GaN-based LED element manufactured by such a manufacturing method is shown in FIG. 12A is a plan view of the LED element as viewed from the electrode arrangement surface side, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
図12に示すGaN系LED素子60は、基板61上にn型層62とp型層63とからなる積層体を有しており、エッチングにより一部露出したn型層62の表面にn電極64が形成され、p型層63の表面にp電極65が形成されている。n電極64はオーミック電極とボンディングパッドを兼用する電極となっており、n型層62と接する部分がn型のGaN系半導体とオーミック接触する材料を用いて形成されている。p電極65はp型層63の表面に形成されたオーミック電極である第1のTCO膜65a(透明電極)と、該第1のTCO膜65a上の一部に形成されたp側ボンディングパッド65bと、該ボンディングパッドと一体となった構造物として第1のTCO膜65a上の一部に形成された電流拡散層65cとから構成されている。図12(a)に示すように、2つの電流拡散層65cは帯状パターンを呈している。なお、このGaN系LED素子60の例では電流拡散層65cのそれぞれが直線的部分と折れ曲がった部分を有しているが、曲線的な部分を有する帯状や蛇行した帯状に形成してもよく、また、環状をなすように形成することもできる。
A GaN-based
(実施形態7)
一実施形態においては、第1のTCO膜上に同時形成するボンディングパッドと電流拡散層とを独立の構造物としてもよい。図13はこのように構成したGaN系LED素子70の平面図であり、p型層73に対するオーミック電極である第1のTCO膜75a上において、p側ボンディングパッド75bと帯状パターンをなす電流拡散層75cとが相互に離間している。 (Embodiment 7)
In one embodiment, the bonding pad and the current diffusion layer that are simultaneously formed on the first TCO film may be independent structures. FIG. 13 is a plan view of the GaN-based
(実施形態8)
一実施形態においては、第1のTCO膜上において、ボンディングパッドと同時形成する電流拡散層が、分岐を有するパターンに形成された部分を備えていてもよい。
図14は、このように構成したGaN系LED素子の平面図である。この図に示すGaN系LED素子80においては、p型層83に対するオーミック電極である第1のTCO膜85a上において、電流拡散層85cが四角格子パターンを呈している。GaN系LED素子80ではボンディングパッド85bと電流拡散層85cとが一体的に形成されているが、これらを離間させて形成することもできる。(Embodiment 8)
In one embodiment, the current diffusion layer formed simultaneously with the bonding pad on the first TCO film may include a portion formed in a pattern having a branch.
FIG. 14 is a plan view of the GaN-based LED element configured as described above. In the GaN-based
(実施形態9)
一実施形態においては、ボンディングパッドの一部のみを電流拡散層と同時に形成してもよい。例えば、ボンディングパッドの最下部のみを、電流拡散層と同時に形成する。この場合の電流拡散層は、帯状パターンまたは分岐を有するパターンを呈する部分を備えるものである。(Embodiment 9)
In one embodiment, only a part of the bonding pad may be formed simultaneously with the current diffusion layer. For example, only the lowermost part of the bonding pad is formed simultaneously with the current diffusion layer. In this case, the current spreading layer includes a portion exhibiting a belt-like pattern or a pattern having a branch.
図15はこのように構成したGaN系LED素子90の構造を示す図であり、図15(a)はLED素子を電極配置面側から見た平面図、図15(b)は図15(a)のX−X線の位置における断面図である。
GaN系LED素子90においては、p型層93に対するオーミック電極であるTCO膜95a上に形成されたp側ボンディングパッド95bが、第1のTCO膜95aに接する基層部95b−1と、その上に形成された表層部95b−2とから構成されている。そして、p側ボンディングパッドの基層部95b−1と、帯状パターンを呈する電流拡散層95cとが一体的に形成されている。p側ボンディングパッドの基層部95b−1と電流拡散層95cはスパッタ膜からなり、その下方には、TCO膜95aとこれらの層との接触領域に対応するように、p型層93とTCO膜95aとの間の抵抗が部分的に増加した領域96が形成されている。ボンディングパッドの基層部95b−1と電流拡散層95cとが一体的であることは必須ではなく、これらを離間させることもできる。また、電流拡散層95cは分岐を有するパターンを呈する部分を備えた形状に形成してもよい。 FIG. 15 is a view showing the structure of the GaN-based
In the GaN-based
p側ボンディングパッドの基層部95b−1および電流拡散層95cは、近紫外〜可視波長域における光吸収がメタル材料に比べて弱いTCO材料を用いて形成することが好ましい。ただし、メタル材料を用いて形成することも妨げられない。TCO材料で形成する場合のボンディングパッドの基層部95b−1および電流拡散層95cの厚さは、第1のTCO膜95aの膜厚と電流拡散層95cの膜厚の和が0.15μm〜0.5μmとなるように設定することが好ましい。ボンディングパッドの基層部95b−1および電流拡散層95cをメタル膜とする場合の好ましいメタル材料としては、白金族金属、Ag、Al、Niなど、厚膜に形成したときに銀白色を呈するものが挙げられる。この場合のメタル膜は光透過性を呈する厚さに形成してもよいし、不透光性(光反射性)となる厚さに形成してもよい。ボンディングパッドの表層部95−2の好ましい材料は前記実施形態1の場合と同様である。この表層部95−2は必ずしもスパッタ膜からなることを要さない。
The
GaN系LED素子90ではn電極94もコンタクト部94−1とパッド部94−2の二つの部分から構成されている。コンタクト部94−1はオーミック電極であるとともに、n型層92が担う水平方向の電流拡散性機能を補助するために、帯状パターンに形成された部分を有している。パッド部94−2はメタル材料からなるボンディングパッドである。コンタクト部94−1はn型のGaN系半導体とオーミック接触する任意の材料を用いて形成することができるが、好ましくはTCO材料を用いて形成する。好ましい実施形態では、n電極のコンタクト部94−1とp側のボンディングパッドの基層部95b−1とをTCO材料を用いてスパッタリング法により同時形成する。好ましい実施形態では、また、n電極のパッド部94−2とp側のボンディングパッドの表層部95b−2とをメタル材料を用いて同時形成する。
In the GaN-based
上記実施形態1〜9に係るGaN系LED素子は、いずれも、n型およびp型のGaN系半導体層をエピタキシャル成長によって形成するときに使用した基板(以下「エピ成長用基板」という)を素子中に含むが、かかる構成は必須ではない。今日では、レーザリフトオフなどの技法でエピタキシャル成長層をエピ成長用基板から取り外し、別途準備する支持基板に載せ替える技術が当業者間で周知となっている。また、特表2007−517404号公報(WO2005/062905号公報)に開示された技術を用いることにより、LED素子をフリップチップ実装した後でエピ成長用基板を素子から取り除くことができる。 In any of the GaN-based LED elements according to the first to ninth embodiments, a substrate (hereinafter referred to as an “epitaxial growth substrate”) used when the n-type and p-type GaN-based semiconductor layers are formed by epitaxial growth is used in the element. However, such a configuration is not essential. Nowadays, a technique for removing an epitaxial growth layer from an epitaxial growth substrate by a technique such as laser lift-off and replacing it with a separately prepared support substrate is well known among those skilled in the art. Further, by using the technique disclosed in Japanese translations of PCT publication No. 2007-517404 (WO2005 / 062905), the epitaxial growth substrate can be removed from the element after the LED element is flip-chip mounted.
以上、本発明の各種実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は個々の実施形態に限定されるものではない。 Although various embodiments of the present invention have been described above by way of examples, the present invention is not limited to individual embodiments.
本出願は、2008年2月15日出願の日本特許出願(特願2008−034968号)、2008年3月26日出願の日本特許出願(特願2008−082070号)、2008年3月26日出願の日本特許出願(特願2008−082071号)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application includes a Japanese patent application filed on February 15, 2008 (Japanese Patent Application No. 2008-034968), a Japanese patent application filed on March 26, 2008 (Japanese Patent Application No. 2008-082070), and March 26, 2008. This is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2008-082071), the contents of which are incorporated herein by reference.
Claims (16)
前記n型GaN系半導体層に積層されたp型GaN系半導体層と、
前記n型GaN系半導体層に接続されたn電極と、
前記p型GaN系半導体層の表面に形成されたTCO膜と、
前記TCO膜上の一部に形成された導電性スパッタ膜と、
前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域であって、前記TCO膜と前記導電性スパッタ膜との接触領域に対応する抵抗増加領域と、
前記抵抗増加領域上に形成されたボンディングパッドと、
を有することを特徴とするGaN系LED素子。an n-type GaN-based semiconductor layer;
A p-type GaN-based semiconductor layer stacked on the n-type GaN-based semiconductor layer;
An n-electrode connected to the n-type GaN-based semiconductor layer;
A TCO film formed on the surface of the p-type GaN-based semiconductor layer;
A conductive sputtered film formed on a part of the TCO film;
A region where the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is partially increased, the resistance increasing region corresponding to a contact region between the TCO film and the conductive sputtered film;
A bonding pad formed on the resistance increasing region;
A GaN-based LED element comprising:
前記TCO膜上のボンディングパッド形成予定部位に開口部を有する保護膜で前記ウェハの表面を覆い、前記p型GaN系半導体層と前記TCO膜との間の抵抗が部分的に増加した領域が前記開口部に対応して形成されるように、前記開口部を介して前記TCO膜の表面に導電性スパッタ膜を形成する工程と、
を有することを特徴とするGaN系LED素子の製造方法。A wafer including an n-type GaN-based semiconductor layer, a p-type GaN-based semiconductor layer stacked on the n-type GaN-based semiconductor layer, and a TCO film formed on the surface of the p-type GaN-based semiconductor layer is prepared. Process,
A region in which the resistance between the p-type GaN-based semiconductor layer and the TCO film is partially increased by covering the surface of the wafer with a protective film having an opening at a bonding pad formation scheduled site on the TCO film. Forming a conductive sputtered film on the surface of the TCO film through the opening so as to correspond to the opening;
The manufacturing method of the GaN-type LED element characterized by having.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008034968 | 2008-02-15 | ||
JP2008034968 | 2008-02-15 | ||
JP2008082071 | 2008-03-26 | ||
JP2008082071 | 2008-03-26 | ||
JP2008082070 | 2008-03-26 | ||
JP2008082070 | 2008-03-26 | ||
PCT/JP2009/052430 WO2009102032A1 (en) | 2008-02-15 | 2009-02-13 | Gan led device and method for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009102032A1 true JPWO2009102032A1 (en) | 2011-06-16 |
Family
ID=40957062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009553468A Pending JPWO2009102032A1 (en) | 2008-02-15 | 2009-02-13 | GaN-based LED element and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2009102032A1 (en) |
WO (1) | WO2009102032A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015037176A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 隆達電子股▲ふん▼有限公司 | Light emitting diode and manufacturing method of the same |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5087097B2 (en) | 2010-03-08 | 2012-11-28 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device |
JP5095785B2 (en) * | 2010-08-09 | 2012-12-12 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
JP2012074748A (en) * | 2012-01-16 | 2012-04-12 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting element |
JP5826693B2 (en) * | 2012-04-04 | 2015-12-02 | 株式会社東芝 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
JP6476854B2 (en) * | 2014-12-26 | 2019-03-06 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing light emitting device |
JP2017216280A (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 豊田合成株式会社 | Group iii nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000315819A (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Rohm Co Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting element |
JP2007142028A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Showa Denko Kk | Gallium-nitride-based compound semiconductor light-emitting element |
JP2007220865A (en) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Group iii nitride semiconductor light emitting device, and its manufacturing method |
JP2007288002A (en) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Nitride semiconductor light emitting device |
JP2007288106A (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Showa Denko Kk | Method for manufacturing semiconductor luminous element and element obtained from the same |
JP2007294885A (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nichia Chem Ind Ltd | Light emitting device and method for fabrication thereby |
-
2009
- 2009-02-13 WO PCT/JP2009/052430 patent/WO2009102032A1/en active Application Filing
- 2009-02-13 JP JP2009553468A patent/JPWO2009102032A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000315819A (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Rohm Co Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting element |
JP2007142028A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Showa Denko Kk | Gallium-nitride-based compound semiconductor light-emitting element |
JP2007220865A (en) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Group iii nitride semiconductor light emitting device, and its manufacturing method |
JP2007294885A (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nichia Chem Ind Ltd | Light emitting device and method for fabrication thereby |
JP2007288002A (en) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Nitride semiconductor light emitting device |
JP2007288106A (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Showa Denko Kk | Method for manufacturing semiconductor luminous element and element obtained from the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015037176A (en) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 隆達電子股▲ふん▼有限公司 | Light emitting diode and manufacturing method of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009102032A1 (en) | 2009-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5343860B2 (en) | Electrode for GaN-based LED element, GaN-based LED element, and production method thereof. | |
JP4999696B2 (en) | GaN-based compound semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
JP5533675B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
US8691606B2 (en) | Method for manufacturing a light emitting diode with smooth surface for reflective electrode | |
TWI528588B (en) | Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device | |
JP5030398B2 (en) | Gallium nitride compound semiconductor light emitting device | |
US8835938B2 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same | |
JP2006066903A (en) | Positive electrode for semiconductor light-emitting element | |
WO2009102032A1 (en) | Gan led device and method for manufacturing the same | |
JP2006294907A (en) | Nitride gallium based compound semiconductor luminous element | |
JP2008218878A (en) | GaN BASED LED ELEMENT AND LIGHT-EMITTING DEVICE | |
JP2007243074A (en) | Group iii nitride light emitting diode | |
JP2011034989A (en) | Semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same, lamp, electronic apparatus, and mechanical apparatus | |
JP2007073789A (en) | Electrodes for semiconductor light emitting device | |
KR101008268B1 (en) | Vertical Light Emitting Diode and manufacturing method of the same | |
KR100764450B1 (en) | Flip chip type nitride semiconductor light emitting diode | |
KR20120081042A (en) | Gan compound semiconductor light emitting element | |
JP5886615B2 (en) | Semiconductor element | |
JP2009094108A (en) | MANUFACTURING METHOD OF GaN-BASED LED DEVICE | |
JP5625725B2 (en) | Gallium nitride compound semiconductor light emitting device | |
JP2010135743A (en) | GaN-BASED LED DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR | |
KR101115571B1 (en) | GaN compound semiconductor light emitting element | |
KR20120049523A (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111004 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130319 |