KR100895453B1 - 화합물 반도체 발광소자용 양전극 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 은이 사용되었으며, 역전압이 높고 안정성 및 생산성이 우수한 화합물 반도체 발공소자용 양극을 제공하는 것이다.

본 발명의 화합물 반도체 발광소자용 양극은 은합금의 반사층을 포함한다.

Description

화합물 반도체 발광소자용 양전극{POSITIVE ELECTRODE FOR COMPOUND SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}

(관련출원의 상호참조)

본 출원은 35 U.S.C. §111(b) 조항 하에 2004년 8월 31일에 출원한 미국 가출원번호 제60/605,502호의 출원일의 이익을 35 U.S.C. 119(e)(1)에 따라 주장하는 35 U.S.C. 111(a) 하에 출원한 출원서이다.

본 발명은 화합물 반도체 발광소자용 양극, 이러한 양극을 사용한 발광소자 및 램프에 관한 것이고, 특히 전기특성 및 안정성이 우수한 양극 뿐만 아니라 이것을 구비한 화합물 반도체 발광소자 및 그 관련 발명에 관한 것이다.

최근, Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, x+y<1)로 표시되는 질화갈륨계 화합물 반도체가 자외광 내지 청색 또는 녹색을 발광하는 발광다이오드(LED)의 재료로서 많은 주목을 받고 있다. 이들 재료로 이루어진 반도체를 사용함으로써, 지금까지 곤란하였던 자외광과 청색영역, 및 녹색영역에서의 고강도의 발광이 가능해 졌다. 질화갈륨계 화합물 반도체는 일반적으로 사파이어 기판 상에 성장된다. 이것은 절연성 기판이기 때문에, GaAs계 발광소자와는 달리 기판의 이면에 전극을 형성할 수 없다. 그러므로, 음극과 양극 모두를 결정으로서 성장된 반도체 상에 형성해야만 한다.

특히, 질화갈륨계 화합물 반도체를 사용한 반도체 소자의 경우에는, 사파이어 기판이 발광 파장의 광을 투과시킬 수 있기 때문에, 소자의 하측에 전극면이 장착되어 있고, 광이 사파이어 기판측으로부터 추출되는 플립칩형 구조가 주목받고 있다.

도 1은 이러한 형태의 발광소자의 일반적 구조의 예를 도시한 개략도이다. 즉, 발광소자는 기판(1) 상에 결정으로 연속하여 성장된 버퍼층(2), n형 반도체층(3), 발광층(4) 및 p형 반도체층(5)을 가지며, 상기 발광층(4) 및 p형 반도체층(5)의 일부가 에칭에 의해 제거되어서 n형 반도체층(3)이 노출되고 있고, 또한 상기 p형 반도체층(5) 상에는 양극(10)이 형성되어 있고 상기 n형 반도체층(3) 상에는 음극(20)이 형성되어 있다. 이러한 발광소자에는, 예컨대 리드프레임을 대향하여 그 위에 전극이 형성된 표면이 장착된 후, 본딩된다. 발광층(4)으로부터 발광된 광은 기판(1)의 측으로부터 추출된다. 이 형태의 발광소자에 있어서 광을 효율적으로 추출하기 위해서, 반사성 금속을 양극(10)으로서 사용하여, p형 반도체층(5)의 대부분을 피복하도록 형성하여, 발광층으로부터 양극측을 향한 광을 양극(10)에 의해 반사시켜서 기판(1)의 측으로부터 추출한다.

따라서, 양극 재료는 p형 반도체층과의 저접촉저항 및 고반사율을 가질 필요가 있다. 일반적으로, 은(Ag)이 가장 높은 반사율을 갖는다고 알려져 있다. 그러나, Ag가 전자이동(electromigraition)을 자주 발생시킨다는 것도 알려져 있다.

전자이동이란, 물질이 물의 존재하에서 이온화되어 확산하는 현상이다. 예컨대, 물이 존재하는 분위기 중에서 Ag가 사용된 전극에 전류를 공급하면, Ag를 주성분으로 하는 석출물이 형성된다. 양극으로부터 생성된 석출물이 음극에 도달하거나 또는 석출물이 p형 반도체층과 n형 반도체층을 연결시키면, 역전압이 저하되어 발광소자의 특성이 경시에 따라 열화한다. 따라서, Ag를 반사성 양극으로서 사용할 경우, Ag의 전자이동을 억제하여 특성을 안정화시킬 필요가 있다.

Ag를 양극 재료로서 사용하는 수단이 일본 특허공개 평11-186598호 및 일본 특허공개 평11-186599호에 제안되어 있고, 여기서 은층이 p형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있고, 상기 은층 상에 안정화층이 더 형성되어 있다. 안정화층은 은층의 기계적 및 전기적 특성을 촉진시키는 역활을 한다고 기재되어 있다. Ag층의 증착속도 및 증착 중의 사파이어 기판의 온도를 제어함으로써, p형 질화물 반도체층 상에 안정한 방법으로 Ag층을 형성할 수 있다.

또한, 일본 특허공개 평11-220171호에서도, p형 반도체층에 접속된 제1 금속층(Ag)을 제2 금속층으로 피복하는 것이 제안되어 있다. 제2 금속층을 Ag층으로 피복하기 때문에 전자이동이 일어나지 않는다고 기재되어 있다.

그러나, 은층 상에 안정화층을 형성함으로써, 생산 비용의 상승 및/또는 제조공정의 복잡화와 같은 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 은을 양극 재료로서 사용한 경우의 상기 문제점을 해결하고, 역전압이 높고 안정성 및 생산성이 우수한 화합물 반도체 발광소자용 양극을 제공하는 것이다.

본 발명은 다음과 같다:

(1) 은합금의 반사층을 포함하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(2) 상기 은합금이 네오디뮴, 팔라듐, 동 및 비스무트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 함유하는 (1)에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(3) 상기 은합금 중의 은의 함유량이 90~99.99원자%의 범위내인 (1) 또는 (2)에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(4) 반사층의 막두께가 30~500nm의 범위내인 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(5) 상기 반사층은 p형 반도체층과 접촉하는 접촉 금속층을 갖는 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(6) 상기 접촉 금속층은 Pt, Ir, Rh, Pd, Ru 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 함유하는 (5)에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(7) 상기 접촉 금속층의 두께가 1~30nm의 범위내인 (5) 또는 (6)에 기재된 화합물 반도체 발광소자용 양극.

(8) (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 양극을 갖는 화합물 반도체 발광소자.

(9) 상기 화합물 반도체가 질화갈륨계 화합물 반도체인 (8)에 기재된 화합물 반도체 발광소자.

(10) (8) 또는 (9)에 기재된 화합물 반도체 발광소자를 포함하는 램프.

본 발명의 화합물 반도체 발광소자용 양극에 의하면, 반사층에 은합금을 사용하기 때문에, 은금속만을 단독으로 사용하는 종래의 반사성 양극과 비교하여, 은의 전자이동을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 양극을 사용하는 발광소자는 역전압이 높고, 안정성 뿐만 아니라 생산성이 우수하다.

또한, 은합금은 일반적으로 적당한 조성을 선택하면 순수 은금속보다도 반사율이 높다. 따라서, 본 발명의 양극을 사용하는 발광소자는 소자출력도 향상한다.

본 발명의 양극을 사용하는 화합물 반도체 발광소자로는, 도 1에 나타낸 기판(1) 상에 버퍼층(2), n형 반도체층(3), 발광층(4) 및 p형 반도체층(5)을 순차적으로 결정성장시키고, 음극 및 양극을 n형 반도체층(3) 및 p형 반도체층(5) 상에 형성한 구조를 제한없이 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 양극은 은(Ag)합금으로 이루어진 반사층을 포함한다. 본 발명의 발명자는 은을 합금함으로써 은의 전자이동이 억제될 수 있는 것을 알아내었다. 은의 합금화에 의해 전자이동이 어떻게 억제되는지는 아직 명확하지는 않지만, 한편으로는 합금막에서 Ag의 응집이 억제되어 보다 평활한 표면이 되기 때문이라고 생각된다. 다른 한편으로는, 은과 합금되는 금속이 표면 상에 산화막(Bi₂O₃ 등)을 형성하기 때문이라고 생각된다. 이러한 추측의 점에서, 은과 합금되는 금속은 산화막을 쉽게 형성하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, Ag와 합금되는 금속으로는 Nd, Pd, Cu 또는 Bi가 특히 바람직하다.

반사층 중의 Ag의 비율은 적어도 90원자%가 바람직하고, 적어도 95원자%가 더욱 바람직하고, 적어도 97원자%가 특히 바람직하다. Ag의 비율이 지나치게 낮으면, 반사율이 크게 저하한다. 반면, Ag의 비율이 지나치게 높으면, 전자이동의 억제가 불리하게되므로, Ag의 비율은 99.99원자% 이하가 바람직하고, 99.9원자% 이하가 더욱 바람직하고, 99.5원자% 이하가 가장 바람직하다.

합금된 Ag는 순수 Ag금속보다도 더욱 양호한 반사율을 갖는다. 이것도 Ag의 응집을 억제하여 표면을 평활하기 때문이라고 생각된다. 은과 합금되는 금속의 비율이 1~2%이면, 상대 금속이 적당히 선택되었다면 순수 Ag금속보다도 반사율이 더욱 높다. 반면, 합금비율이 높으면 반사율이 낮아진다. 반사율의 향상에 의해 소자출력도 향상한다.

반사층의 막두께는 30~500nm의 범위내가 바람직하다. 막두께가 지나치게 얇으면 반사율이 불충분하게 되고, 반면 막두께가 지나치게 두꺼우면 생산성이 저하한다. 그 결과, 막두께는 50~300nm의 범위내가 더욱 바람직하고, 60~250nm의 범위내가 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 양극은 Ag합금으로 이루어진 반사층 단독으로 형성되어도 좋지만, p형 반도체층과 반사층 사이에 접촉저항이 낮고 또 투광성이 우수한 접촉 금속층을 형성해도 좋다. 또한, 일반적으로 회로기판 또는 리드프레임과의 전기적 접속을 위해 본딩 패드층을 최상층으로서 형성한다.

Ag합금의 반사층이 직접 p형 반도체층과 접촉하는 경우, 합금 중의 Ag이 p형 반도체층으로 확산한다. Ag의 p형 반도체층으로의 과도한 확산에 의해 역전압이 저하하게 된다. 이것은, Ag의 확산에 의해 p형 반도체층의 결정성이 열화되기 때문이라고 생각된다. 따라서, p형 반도체층과 반사층 사이에 접촉 금속층을 형성함으로써, 접촉 금속층이 반사층으로부터 p형 반도체층로의 Ag의 확산을 방지하기 위한 수단으로서도 작용하여, 그 결과 역전압의 저하를 회피하게 된다.

접촉 금속층의 재료로는 p형 반도체층에 대한 저접촉저항을 달성하기 위해서, 일함수가 높은 금속, 구체적으로는 Pt, Ir, Rh, Pd, Ru 및 Os 등의 백금족 금속, 및 백금족 금속을 함유하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다. Pt, Ir, Rh 및 Ru가 더욱 바람직하고, Pt가 특히 바람직하다.

접촉 금속층은 반사층으로부터 p형 반도체층로의 Ag의 확산을 억제하는 확산 억제층으로서의 역할도 갖기 때문에, 밀집구조 및 고융점의 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Ag보다 융점이 높은 금속 또는 합금이 바람직하다. 이 관점으로부터도, 백금족 금속이 접촉 금속층의 재료로서 바람직하다.

저접촉저항을 안정하게 달성하기 위해서는, 접촉 금속층의 두께는 1nm 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2nm 이상, 가장 바람직하게는 3nm 이상이다. 충분한 광투과율을 얻기 위해서는, 접촉 금속층의 두께는 30nm 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20nm 이하이고, 10nm 이하가 가장 바람직하다. 접촉 금속층은 Ag 및 Al의 확산 억제층으로서의 역할도 갖기 때문에, 이 관점으로부터 두께는 0.5nm 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1nm 이상이다. 바람직하게는, 접촉 금속층은 연속층이다.

본딩 패드층의 Au, Al, Ni, Cu 등을 사용한 각종 구조가 잘 알려져 있다. 상기 잘 알려진 것들을 포함한 재료 및/또는 구조 중 어느 것도 제한없이 본 발명에 사용할 수 있다. 그 두께는 100~1000nm의 범위내가 바람직하다. 이 특성의 관점에서, 본딩 패드의 두께가 증가함에 따라 본딩성이 높아지기 때문에, 300nm 이상이 바람직하다. 또한, 제조비용의 관점에서, 두께는 500nm 이하가 바람직하다.

반사층, 접촉 금속층 및 본딩 패드층은 스퍼터링이나 진공증착 등의 공지된 방법 중 어느 것에 의해 형성되어도 좋다. 이들 중에서, 스퍼터링법이 반사성이 우수한 반사층 및 접촉저항의 낮은 접촉 금속층을 얻을 수 있기 때문에 바람직하게 사용된다.

바람직하게는, RF방전을 사용한 스퍼터링 성막법을 접촉 금속층을 p형 반도체층 상에 형성하는 데에 사용한다. RF방전을 사용한 스퍼터링 성막법을 사용함으로써, 증착법 또는 DC방전을 사용한 스퍼터링 성막법에 비해서 접촉저항이 보다 낮은 전극을 얻을 수 있다.

한편, 반사층은 DC방전을 사용한 스퍼터링 성막법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. RF방전 스퍼터링법에 의해 얻어진 막과 DC방전 스퍼터링법에 의해 얻어진 막의 차이는 결정성에 있다. DC방전 스퍼터링법에 의해 얻어진 막은 주상구조를 갖고 치밀한 반면, RF방전 스퍼터링법에 의해 얻어진 막은 주상구조를 갖지 않고, 조악하다.

따라서, RF방전에 의한 성막에서는, 초기 단계에서 접촉저항을 저하시키는 효과가 있지만, 막두께가 증가함에 따라 그 막이 조악하기 때문에, 반사율이 DC방전에 의한 얻어진 것에 비해 뒤떨어진다. 그러므로, 접촉저항을 낮은 수준으로 유지하면서, 가능한한 박막화하여 광투과 특성이 향상되도록 접촉 금속층을 RF방전에 의해 처음에 형성한 다음, 그 위에 DC방전에 의해 반사층을 형성하는 것이 바람직하다.

스퍼터링은 임의의 공지된 종래의 스퍼터링 장치를 사용하여 임의의 적당히 선택된 종래 공지된 조건하에서 실시해도 좋다. 화합물 반도체층이 적층된 기판을 챔버내에 위치시키고, 기판의 온도를 실온으로부터 500℃의 범위내에서 설정한다. 기판의 가열은 특별히 필요하지 않지만, 기판을 적절히 가열해도 좋다. 챔버는 10^-4~10^-7Pa의 범위내의 진공도로 배기한다. 스퍼터링 가스로서 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등을 사용할 수 있다. 입수 용이성의 점에서 Ar이 바람직하다. 이들 가스 중 하나를 압력 0.1~10Pa까지로 챔버내에 도입한 후, 방전을 행한다. 바람직하게는, 상기 압력은 0.2~5Pa의 범위내이다. 공급하는 전력은 바람직하게는 0.2~2.0kW의 범위내이다. 방전시간과 공급전력을 적당히 조절함으로써, 형성되는 층의 두께를 조절할 수 있다. 스퍼터링에 사용되는 소요 타겟 중의 산소 함유량은, 형성되는 층의 산소 함유량을 저감시키기 위해서는 10,000ppm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6,000ppm 이하이다. 합금층을 스퍼터링을 통해 형성하는 경우, 바람직한 방법으로는 타겟 조성을 갖는 합금을 준비하여 스퍼터링 타겟으로 형성한다. 합금층과 동일한 타겟 조성을 갖는 스퍼터링 타겟을 스퍼터링한다.

도 1에 나타낸 화합물 반도체 발광소자에 있어서, 기판을 사파이어 및 SiC 등의 공지의 것을 포함하는 투명한 재료 중 임의의 것으로 이루어져도 좋다. 하기 일반식으로 표시되는 질화갈륨형의 각종의 화합물 반도체가 본 분야에 알려져 있다.

Al_xIn_yGa_1-x-yN(여기서 0≤x<1, 0≤y<1, x+y<1)

또한, 본 발명에 있어서, 상술한 질화갈륨형 화합물 반도체가 제한없이 사용될 수 있다.

예로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 사파이어 기판(1) 상에 AlN층으로 이루어진 버퍼층(2), n형 GaN층으로 이루어진 접촉층(3a), n형 GaN층으로 이루어진 하부 클래드층(3b), InGaN층으로 이루어진 발광층(4), p형 AlGaN층으로 이루어진 상부 클래드층(5b) 및 p형 GaN층으로 이루어진 접촉층(5a)이 이 순서로 연속하여 적층된 질화갈륨계 반도체 적층체를 사용할 수 있다.

질화갈륨계 화합물 반도체의 접촉층(5a), 상부 클래드층(5b), 발광층(4) 및 하부 클래드층(3b)의 일부를 에칭에 의해 제거하고, 접촉층(3a) 상에 예컨대 Ti/Au의 음극(20)을 본 분야에 공지된 방법으로 형성하고, 접촉층(5a) 상에 양극(10)을 형성한다.

이들 질화갈륨계 반도체의 성장방법에 대해서는 특별히 한정하지 않고, MO CVD(유기금속 화학기상성장법), HVPE(하이드라이드 기상 에피택시법) 또는 MBE(분자선 에피택시법) 등의 III족 질화물 반도체를 성장시키는 임의의 공지된 방법을 사용할 수 있다. 막두께 제어성 및 양산성의 관점에서, MOCVD가 바람직하게 사용된다. MOCVD의 경우에는, 캐리어 가스로서 수소(H₂) 또는 질소(N₂)를 사용하고, Ga(III족 원소)원으로서 트리메틸갈륨(TMG) 또는 트리에틸갈륨(TEG)을 사용하고, Al(III족 원소)원으로서 트리메틸알루미늄(TMA) 또는 트리에틸알루미늄(TEA)을 사용하고, In(III족 원소)원으로서 트리메틸인듐(TMI) 또는 트리에틸인듐(TEI)을 사용하고, N(V족 원소)원으로서 암모니아(NH₃), 히드라진(N₂H₄) 등을 사용한다. 또한, n형 도펀트로서는 Si원으로서의 모노실란(SiH₄) 또는 디실란(Si₂H₆)을, 또는 Ge원으로서의 게르만(GeH₄) 또는 유기 게르마늄 화합물을 사용하는 반면, p형 도펀트로서는 Mg원로서의 비스(시클로펜타디에닐)마그네슘(Cp₂Mg) 또는 비스(에틸시클로펜타디에틸)마그네슘((EtCp)₂Mg)을 사용한다.

반도체 발광소자용의 본 발명의 양극을 사용함으로써, 우수한 특성 및 안정성을 나타내는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제조할 수 있다. 즉, 이 기술을 기초로 하여 고휘도의 LED를 제조할 수 있다. 따라서, 이 기술에 기초하여 제작한 칩을 각각 사용한 휴대전화 및 디스플레이 패널 등의 전자기기; 및 그 전자기기 중 임의의 것을 각각 사용한 자동차, 컴퓨터 및 게임기 등의 기계장치류는 저전력에서 구동될 수 있고, 또한 우수한 특성을 실현할 수 있다. 특히, 배터리에 의해 구동하는 휴대전화, 게임기, 완구 및 자동차 부품에 있어서 전력 절약 효과가 현저히 달성된다.

도 1은 종래기술에 따른 플립칩형 화합물 반도체 발광소자의 일반적 구조를 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 플립칩형 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자의 예를 나타내는 개략도이다.

이하에, 본 발명에 대해서 실시예 및 비교예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

표 1에 실시예 및 비교예에서 사용한 반사층 및 접촉 금속층의 조성, 그것으로부터 얻어진 소자의 초기특성 및 경시 테스트의 결과를 나타낸다. 이것에 있어서, 경시 테스트는 각각의 실시예의 샘플 10개를 사용하여 25℃, 40~60% RH의 환경하에서 전류 30mA를 100시간 연속 공급하면서 행하였고, 그 후 역전압이 저하한; 즉 전자이동이 발생한 샘플의 수를 카운트하였다. 구동전압 및 출력은 전류 20mA에서 측정한 초기값이다.

(실시예 1)

도 2는 본 실시예에서 제조한 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 나타내는 개략도이다.

질화갈륨계 화합물 반도체를 사파이어 기판(1) 상에 AlN층의 버퍼층(2)을 적층하고, 그 위에 n형 GaN층의 접촉층(3a), n형 GaN층의 하부 클래드층(3b), InGaN층의 발광층(4), p형 AlGaN층의 상부 클래드층(5b) 및 p형 GaN층의 접촉층(5a)를 연속하여 적층함으로써 형성하였다. 접촉층(3a)은 Si를 7×10¹⁸/㎤으로 도프한 n형 GaN층이고, 하부 클래드층(3b)은 Si를 5×10¹⁸/㎤으로 도프한 n형 GaN층이다. 발광층(4)은 단일 양자우물 구조를 갖고, InGaN의 조성은 In_0.95Ga_0.05N이다. 상부 클래드층(5b)은 Mg를 1×10¹⁸/㎤으로 도프한 p형 AlGaN이고, 그 조성은 Al_0.25Ga_0.75N이다. 접촉층(5a)은 Mg를 5×10¹⁹/㎤으로 도프한 p형 GaN층이다. 이들 층의 적층은 MOCVD법에 의해 당업자에게 잘 알려진 보통의 조건 하에서 행하였다.

후술하는 순서에 따라 이 질화갈륨계 화합물 반도체 적층체에 양극(10) 및 음극(20)을 형성하여, 플립칩형 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제작하였다.

(1) 우선, 상기 질화갈륨계 화합물 반도체 적층체에 있어서 음극 형성 영역의 접촉층(3a)을 노출시켰다. 그 순서는 다음과 같다. 공지의 리소그래피 기술 및 리프트오프 기술을 사용하여 에칭 마스크를 p-접촉층(5a) 상의 음극 형성 영역이외의 영역에 형성하였다.

그 다음, 반응성 이온 드라이 에칭법으로 n-접촉층(3a)이 노출될 때까지 에칭을 행한 후, 적층체를 상기 에칭장치에서 꺼내고, 에칭마스크를 아세톤으로 세정하여 제거하였다.

(2) 다음에, 양극(10)을 다음과 같이 형성하였다. 상기 소자를 비등 농축 HCl에서 10분간 처리하여 접촉층(5a)의 표면상의 산화막을 제거한 후, 양극을 접촉층(5a) 상에 형성하였다. 우선, 반사층을 형성하였다. 이들 층의 형성순서는 다음과 같다.

레지스트를 균일하게 도포하고, 공지의 리소그래피 기술을 사용하여, 양극 형성 영역으로부터 레지스트를 제거하였다. 상기 소자를 실온에서 완충 불화수소산(BHF)에 1분간 침지시킨 후, 진공 스퍼터링 장치에서 반사층을 형성하였다. 이 층을 스퍼터링법에 의해 형성할 때의 조작 조건은 다음과 같다.

진공도가 10^-4Pa 미만이 되도록 챔버를 배기하였다. 상기 질화갈륨계 화합물 반도체 적층체를 챔버내에 넣었다. 그 내부압력이 0.5Pa가 되도록 스퍼터링 가스로서 Ar가스를 챔버내에 도입하고, DC방전에 의해 스퍼터링을 행하여 반사층을 형성하였다. 공급전력은 0.5kW이었고, 상기 반사층은 두께 200nm의 Ag/Cu 합금(Cu: 1원자%)으로 형성하였다. 이러한 조성을 갖는 합금 조각을 미치준비하여 타겟으로서 사용함으로써 반사층의 합금의 조성을 조절하였다.

그 다음, 상술한 것과 동일한 압력 및 공급전력에서의 DC방전에 의한 스퍼터링에 의해 두께 300nm의 Au막을 본딩 패드층으로서 형성하였다. 상기 샘플을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸 후, 양극 이외의 금속막의 부분을 리프트오프 기술을 사용하여 레지스트와 함께 제거하였다.

(3) 음극(20)을 접촉층(3a) 상에 형성하였다. 음극(20)의 형성순서는 다음과 같다. 레지스트를 표면 전면에 균일하게 도포한 후, 접촉층(3a)까지 노출된 영역에 공지의 리소그래피 기술을 사용하여 음극 영역의 윈도우를 개방하고, 증착법을 사용하여 Ti 및 Au막을 각각 100nm 및 300nm의 두께로 증착시켰다. 음극부 이외의 부분의 금속막을 레지스트와 함께 제거하였다.

(4) 그 다음, 보호막을 형성하였다. 형성순서는 다음과 같다. 레지스트를 표면 전체에 균일하게 도포한 후, 공지의 리소그래피 기술을 사용하여 양극과 음극 사이의 부분에 윈도우를 개방하고, 상술한 스퍼터링법에 의해 SiO₂막을 두께 200nm로 형성하였다. 보호막부 이외의 부분의 SiO₂막을 레지스트와 함께 제거하였다.

(5) 웨이퍼를 단편으로 절단하여, 본 발명의 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제작하였다.

얻어진 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 TO-18에 장착하고, 초기 소자특성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 10개의 샘플을 TO-18에 장착하고, 경시 테스트를 행하여 각각의 테스트 전후의 역전압의 변화를 측정하였다. 10개 중 3개는 전자이동이 발생하였음을 의미하는 역전압의 저하가 나타났다.

(실시예 2~6)

반사층의 재료를 바꾼 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 7)

두께 4nm의 Pt 접촉 금속층을 형성한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1로부터 명백해지듯이, 접촉 금속층을 형성함으로써, 출력은 약간 저하하였지만, 구동전압이 크게 감소하였고, 또한 경시 테스트에서 역전압의 저하도 크게 감소한 것을 알 수 있었다.

이것에 있어서, 접촉 금속층을 RF방전 스퍼터링용 Ar가스를 사용하여, 압력 3Pa, 공급전력 0.5kW에서 형성하였다.

(비교예)

반사층을 Ag금속으로 형성한 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1로부터 명백해지듯이, 모든 샘플에서 역전압이 저하하여, 본 발명에서 보다 전자이동의 발생이 더욱 현저한 것을 알 수 있었다.

본 발명에 의해 제공되는 질화갈륨게 화합물 반도체 발광소자는 우수한 특성 및 안정성을 갖고, 또한 발광 다이어도 및 램프 등의 재료로서 유용하다.

Claims (10)

1. 네오디뮴, 동 및 비스무트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소를 함유하는 은합금의 반사층을 포함하고, 상기 은합금 중의 은의 함유량이 97~99.99원자%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 반사층의 막두께가 30~500nm의 범위내인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 p형 반도체층과 접촉하는 접촉 금속층을 갖는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.
6. 제5항에 있어서, 상기 접촉 금속층은 Pt, Ir, Rh, Pd, Ru 및 Os로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 이들 중 하나 이상을 함유하는 합금을 함 유하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.
7. 제5항에 있어서, 상기 접촉 금속층의 두께가 1~30nm의 범위내인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자용 양극.
8. 제1항에 기재된 양극을 갖는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 화합물 반도체가 질화갈륨계 화합물 반도체인 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 발광소자.
10. 제8항에 기재된 화합물 반도체 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프.

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