JP2003179263A - Gallium nitride semiconductor light emitting element - Google Patents
Gallium nitride semiconductor light emitting elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、
レーザーダイオード等に利用される窒化ガリウム系半導
体発光素子に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light emitting diode,
The present invention relates to a gallium nitride-based semiconductor light emitting device used for laser diodes and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】窒化ガリウム系半導体発光素子（ＧａＮ
系半導体発光素子）は、かねてから困難であった青色発
光を実現して発光ダイオード素子に用いられるものであ
る。この種の窒化ガリウム系半導体発光素子では、絶縁
性基板であるサファイア基板の上に形成されることが多
く、ボンディングワイヤが接続される金属電極の一部
は、ＰＮ接合からなる発光部分の上部に形成されてい
る。2. Description of the Related Art A gallium nitride based semiconductor light emitting device (GaN
The system semiconductor light emitting device) is used for a light emitting diode device by realizing blue light emission which has been difficult for some time. In this type of gallium nitride based semiconductor light emitting device, it is often formed on a sapphire substrate which is an insulating substrate, and a part of the metal electrode to which the bonding wire is connected is formed on the light emitting part formed of the PN junction. Has been formed.
【０００３】すなわち、図４に示すように、窒化ガリウ
ム系半導体発光素子Ｅの基本構造は以下の通りである。
すなわち、サファイア基板９００Ｅの上には、低温Ｇａ
Ｎバッファ層９１０Ｅが形成されている。この低温Ｇａ
Ｎバッファ層９１０Ｅの上には、Ｎ型ＧａＮ層９１５Ｅ
とＩｎＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層
９２０Ｅが形成されている。この活性層９２０Ｅの上に
は、Ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャップ層９３０Ｅが形成
されている。このキャップ層９３０Ｅの上には、Ｎｉ／
Ａｕからなる半透明補助電極９５０Ｅが形成されてい
る。このＮｉ／Ａｕからなる半透明補助電極９５０Ｅの
上に一部には、Ｎｉ／ＡｕからなるＰ型電極９６０Ｅが
形成されている。また、Ｎ型電極９７０Ｅは、露出され
た活性層９２０Ｅの上に形成されている。That is, as shown in FIG. 4, the gallium nitride based semiconductor light emitting device E has the following basic structure.
That is, low temperature Ga is formed on the sapphire substrate 900E.
The N buffer layer 910E is formed. This low temperature Ga
An N-type GaN layer 915E is formed on the N buffer layer 910E.
And an active layer 920E composed of InGaN multiple quantum wells (MQW) is formed. A cap layer 930E made of P-type AlGaN is formed on the active layer 920E. On top of this cap layer 930E, Ni /
A semitransparent auxiliary electrode 950E made of Au is formed. A P-type electrode 960E made of Ni / Au is formed on a part of the semitransparent auxiliary electrode 950E made of Ni / Au. The N-type electrode 970E is formed on the exposed active layer 920E.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た窒化ガリウム系半導体発光素子Ｅには次のような問題
点がある。まず、Ｐ型電極９６０Ｅの下に電流が流れて
発光する部分があるため、検査工程時におけるプローブ
のＰ型電極９６０Ｅへの接触、ワイヤボンディング時の
キャピラリによるＰ型電極９６０Ｅへの過度の力等によ
り、下側の活性層９２０Ｅにダメージを与えることがあ
る。この活性層９２０Ｅへのダメージは、発光強度の低
下やリーク電流の増大という問題を引き起こす。However, the gallium nitride-based semiconductor light emitting device E described above has the following problems. First, since there is a portion where a current flows under the P-type electrode 960E to emit light, contact of the probe with the P-type electrode 960E during an inspection process, excessive force on the P-type electrode 960E due to a capillary during wire bonding, etc. As a result, the lower active layer 920E may be damaged. The damage to the active layer 920E causes problems such as a decrease in light emission intensity and an increase in leak current.
【０００５】また、活性層９２０Ｅを保護するために、
Ｐ型ＧａＮ層９４０Ｅの厚さは少なくとも、０．５μｍ
程度を必要とするが、Ｐ型ＧａＮ層９４０Ｅは比較的抵
抗値が大きいので、動作電圧の増大という問題を引き起
こす。In order to protect the active layer 920E,
The P-type GaN layer 940E has a thickness of at least 0.5 μm.
Although it requires some degree, the P-type GaN layer 940E has a relatively large resistance value, which causes a problem of increase in operating voltage.
【０００６】さらに、角部に形成されたＮ型電極９７０
Ｅから活性層９２０Ｅに電流を均一に流すため、Ｎ型Ｇ
ａＮ層９１５Ｅの厚さは３〜４μｍ程度を必要とするた
め、結晶の成長に要する時間が長くなり生産性に劣ると
いう問題がある。また、Ｎ型ＧａＮ層９１５Ｅが厚いた
め、その成膜時にクラックが発生したり、ウエハ（サフ
ァイア基板９００Ｅ）全体の反りが大きくなったりする
弊害があり、均一な特性の窒化ガリウム系半導体発光素
子Ｅを得ることを妨げるという問題もある。Furthermore, an N-type electrode 970 formed at the corner
Since an electric current is evenly flowed from E to the active layer 920E, an N-type G
Since the thickness of the aN layer 915E needs to be about 3 to 4 μm, there is a problem that the time required for crystal growth is long and the productivity is poor. In addition, since the N-type GaN layer 915E is thick, there are problems that cracks may occur during film formation and warpage of the entire wafer (sapphire substrate 900E) may become large, and gallium nitride-based semiconductor light emitting device E having uniform characteristics may be obtained. There is also the problem of hindering the acquisition of.
【０００７】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
であって、生産性の向上に資するとともに、成膜時のク
ラックの発生が減少したり、ウエハ（サファイア基板）
全体の反りが小さくことで、より均一な特性の窒化ガリ
ウム系半導体発光素子とすることを目的としている。The present invention was devised in view of the above circumstances, and contributes to the improvement of productivity, reduces the occurrence of cracks during film formation, and reduces the occurrence of wafers (sapphire substrates).
The object is to provide a gallium nitride-based semiconductor light emitting device having more uniform characteristics by reducing the overall warpage.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る窒化ガリウ
ム系半導体発光素子は、絶縁基板上に形成されたＰＮ接
合を有する窒化ガリウム系半導体発光素子であって、ワ
イヤボンディング用金属電極の下方のＰＮ接合は、発光
に寄与するＰＮ接合とは電気的に分離されており、Ｇａ
Ｎ系半導体層の膜厚が２．５μｍ以下である。A gallium nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention is a gallium nitride-based semiconductor light-emitting device having a PN junction formed on an insulating substrate, which is provided below a metal electrode for wire bonding. The PN junction is electrically separated from the PN junction that contributes to light emission, and Ga
The film thickness of the N-based semiconductor layer is 2.5 μm or less.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る窒化ガリウム系半導体発光素子の図面であって、
同図（Ａ）は概略的平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の
概略的Ｉ−Ｉ線端面図、図２は本発明の第２の実施の形
態に係る窒化ガリウム系半導体発光素子の図面であっ
て、同図（Ａ）は概略的平面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の概略的II−II線端面図、図３は本発明の第３の
実施の形態に係る窒化ガリウム系半導体発光素子の図面
であって、同図（Ａ）は概略的平面図、同図（Ｂ）は同
図（Ａ）の概略的III −III 線端面図である。1 is a drawing of a gallium nitride based semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention,
2A is a schematic plan view, FIG. 2B is a schematic end view taken along the line II of FIG. 2A, and FIG. 2 is a gallium nitride based semiconductor according to a second embodiment of the present invention. 3A and 3B are drawings of a light emitting device, FIG. 1A is a schematic plan view, FIG. 2B is a schematic end view taken along line II-II of FIG. 3A, and FIG. 3 is a third embodiment of the present invention. 2A is a schematic plan view and FIG. 2B is a schematic end view taken along the line III-III in FIG. 2A.
【００１０】本発明の第１の実施の形態に係る窒化ガリ
ウム系半導体発光素子Ａは、以下のような製造工程で製
造される。The gallium nitride based semiconductor light emitting device A according to the first embodiment of the present invention is manufactured by the following manufacturing process.
【００１１】まず、サファイア基板１００にサーマルク
リーニングを施す。すなわち、減圧ＭＯＣＶＤ装置（減
圧気相成長装置）内で水素を供給しながら、サファイア
基板１００を１０５０℃に加熱することでクリーニング
するのである。First, the sapphire substrate 100 is subjected to thermal cleaning. That is, cleaning is performed by heating the sapphire substrate 100 to 1050 ° C. while supplying hydrogen in the low pressure MOCVD apparatus (low pressure vapor phase growth apparatus).
【００１２】次に、サファイア基板１００の温度を５１
０℃にまで低下させ、窒素、水素をキャリアガスとして
アンモニア、トリメチルアルミニウムを供給してサファ
イア基板１００の表面に低温ＡｌＮバッファ層２００を
形成する。この低温ＡｌＮバッファ層２００の膜厚は約
２００Åである。Next, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to 51.
The temperature is lowered to 0 ° C., and ammonia and trimethylaluminum are supplied using nitrogen and hydrogen as carrier gases to form the low temperature AlN buffer layer 200 on the surface of the sapphire substrate 100. The film thickness of the low temperature AlN buffer layer 200 is about 200Å.
【００１３】次に、サファイア基板１００の温度を１０
００℃に上昇させて、前記キャリアガスを用いてアンモ
ニア、トリメチルガリウムを流す。この時、同時にＮ型
不純物としてのシリコンを用いてＮ型ＧａＮ半導体層と
してのＳｉドープＧａＮ半導体層３００を約１．２μｍ
成長させる。Next, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to 10
The temperature is raised to 00 ° C., and ammonia and trimethylgallium are flown using the carrier gas. At this time, at the same time, the Si-doped GaN semiconductor layer 300 as the N-type GaN semiconductor layer is formed to have a thickness of about 1.2 μm using silicon as the N-type impurity.
Grow.
【００１４】次に、サファイア基板１００の温度を約７
３０℃に下降させ、トリメチルインジウムを断続的に流
しつつ、Ｎ型ＧａＮとＮ型ＩｎＧａＮの多重量子井戸
（ＭＱＷ）からなる活性層４００をＳｉドープＧａＮ層
３００の上に約４００Å成長させる。Next, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to about 7.
The temperature is lowered to 30 ° C., and an active layer 400 including multiple quantum wells (MQW) of N-type GaN and N-type InGaN is grown on the Si-doped GaN layer 300 by about 400 Å while flowing trimethylindium intermittently.
【００１５】さらに、サファイア基板１００の温度を８
５０℃に上昇させ、マグネシウムをドーピングしないＡ
ｌＧａＮ半導体層であるキャップ層５００を前記活性層
４００の上に成長させる。このキャップ層５００は約２
００Åの厚さである。Further, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to 8
Raise to 50 ℃ and do not dope magnesium A
A cap layer 500, which is an lGaN semiconductor layer, is grown on the active layer 400. This cap layer 500 is about 2
The thickness is 00Å.
【００１６】次に、キャリアガスに不純物としてのマグ
ネシウムを加え、Ｐ型ＧａＮ半導体層としてのＭｇドー
プＧａＮ半導体層６００を約０．２μｍ成長させる。Next, magnesium as an impurity is added to the carrier gas to grow a Mg-doped GaN semiconductor layer 600 as a P-type GaN semiconductor layer by about 0.2 μm.
【００１７】次に、サファイア基板１００の温度を８０
０℃にし、減圧ＭＯＣＶＤ装置内の圧力を６６５０Ｐａ
（５０ｔｏｒｒ）とする。これと同時に、アンモニア等
の水素を含む混合ガスの雰囲気から、速やかに減圧ＭＯ
ＣＶＤ装置内の雰囲気を不活性ガスである窒素ガスに切
り換える。Next, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to 80.
The temperature inside the reduced pressure MOCVD apparatus is set to 0 ° C. and 6650 Pa.
(50 torr). At the same time, the reduced pressure MO is promptly released from the atmosphere of the mixed gas containing hydrogen such as ammonia.
The atmosphere in the CVD apparatus is switched to nitrogen gas which is an inert gas.
【００１８】そして、キャリアガスとして窒素ガスを用
い、トリメチルジンクを流して、膜厚が約十ÅのＺｎ膜
７００を形成する。そして、このままの状態、すなわち
窒素雰囲気下でサファイア基板１００の温度を約１００
℃以下にまで低下させる。Then, nitrogen gas is used as a carrier gas and trimethyl zinc is flowed to form a Zn film 700 having a film thickness of about 10 liters. Then, in this state, that is, in the nitrogen atmosphere, the temperature of the sapphire substrate 100 is set to about 100.
Lower to below ℃.
【００１９】次に、Ｚｎ膜７００の上にフォトレジスト
でパターンを形成する。このフォトレジストは、Ｐ型の
ワイヤボンディング用金属電極９２０が形成されるべき
部分と、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極９１０が
形成されるべき略中央部の円形とに塗布する。Next, a pattern is formed on the Zn film 700 with a photoresist. This photoresist is applied to a portion where a P-type wire bonding metal electrode 920 is to be formed and a circular shape in a substantially central portion where an N-type wire bonding metal electrode 910 is to be formed.
【００２０】このフォトレジストをマスクとして、電流
拡散膜８００となるＩＴＯ膜を形成する。このＩＴＯ膜
は、ＳｎＯ2 が１０％のものであり、２層構造になって
いる。すなわち厚さが０．０５μｍ程度の第１のＩＴＯ
膜を真空蒸着で形成し、次にスパッタ装置で厚さが０．
５μｍ程度の第２のＩＴＯ膜を形成するのである。さら
に、前記フォトレジストを剥離した後、全体を３００℃
で約１０分間加熱し、２層構造のＩＴＯ膜を結晶化させ
て透明性を向上させる。Using this photoresist as a mask, an ITO film to be the current diffusion film 800 is formed. This ITO film has 10% SnO 2 and has a two-layer structure. That is, the first ITO having a thickness of about 0.05 μm
The film is formed by vacuum evaporation, and then the thickness is reduced to 0.
The second ITO film having a thickness of about 5 μm is formed. Further, after peeling off the photoresist, the whole is kept at 300 ° C.
For about 10 minutes to crystallize the two-layered ITO film to improve transparency.
【００２１】次に、前記電流拡散膜８００であるＩＴＯ
膜をマスクとして、ドライエッチングでＮ型ＧａＮ半導
体層としてのＳｉドープＧａＮ半導体層３００の一部を
露出させる。すなわち、ＩＴＯ膜が形成されていない部
分である前記略中央部の円形の部分とにドライエッチン
グを施してＳｉドープＧａＮ半導体層３００を露出させ
るのである。また、逆Ｌ型の部分ではエッチングを行っ
てサファイア基板１００を露出させる。サファイア基板
１００が露出している逆Ｌ型の部分にポリイミド樹脂１
０００を充填する。このサファイア基板１００の露出と
ポリイミド樹脂１０００の充填とによって、Ｐ型のワイ
ヤボンディング用金属電極９２０が形成される部分と、
Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極９１０が形成され
る部分とが電気的に分離された。Next, ITO, which is the current diffusion film 800, is formed.
Using the film as a mask, a part of the Si-doped GaN semiconductor layer 300 as the N-type GaN semiconductor layer is exposed by dry etching. That is, the Si-doped GaN semiconductor layer 300 is exposed by performing dry etching on the circular portion at the substantially central portion where the ITO film is not formed. In addition, the inverted L-shaped portion is etched to expose the sapphire substrate 100. Polyimide resin 1 is formed on the inverted L-shaped portion where the sapphire substrate 100 is exposed.
Fill 000. By exposing the sapphire substrate 100 and filling the polyimide resin 1000, a portion where a P-type wire bonding metal electrode 920 is formed,
The portion where the N-type wire bonding metal electrode 910 is formed is electrically separated.
【００２２】そして、Ｎ型のワイヤボンディング用金属
電極９１０及びＰ型のワイヤボンディング用金属電極９
２０を形成する。この両電極９１０、９２０は、Ｔｉ／
Ａｕ薄膜を約５００Å／５０００Å程度蒸着したもので
ある。また、前記Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極
９２０からは、Ｐ型のワイヤボンディング用金属電極９
１０を取り囲むような補助電極９２１が延出されてい
る。この補助電極９２１は、Ｎ型のワイヤボンディング
用金属電極９２０と同様にＴｉ／Ａｕ薄膜から構成され
ている。この補助電極９２１は、図１に示すように、窒
化ガリウム系半導体発光素子Ａの表面である電流拡散層
８００の縁部に、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極
９１０を取り囲むように形成されている。このように補
助電極９２１を設けた窒化ガリウム系半導体発光素子Ａ
は電流がより均一に流れるため、発光強度が向上する。The N-type wire bonding metal electrode 910 and the P-type wire bonding metal electrode 9
Form 20. Both electrodes 910 and 920 are made of Ti /
The Au thin film is deposited by about 500Å / 5000Å. Further, from the N-type wire bonding metal electrode 920 to the P-type wire bonding metal electrode 9
An auxiliary electrode 921 that surrounds 10 is extended. The auxiliary electrode 921 is composed of a Ti / Au thin film similarly to the N-type wire bonding metal electrode 920. As shown in FIG. 1, the auxiliary electrode 921 is formed at the edge of the current diffusion layer 800, which is the surface of the gallium nitride based semiconductor light emitting device A, so as to surround the N-type wire bonding metal electrode 910. . The gallium nitride based semiconductor light emitting device A provided with the auxiliary electrode 921 in this way
Since the current flows more evenly, the emission intensity is improved.
【００２３】ボンディングワイヤは、Ｎ型のワイヤボン
ディング用金属電極９１０及びＰ型のワイヤボンディン
グ用金属電極９２０に取り付けられるが、ワイヤボンデ
ィング時に接触するキャピラリによって過度の力が加え
られたとしても、両電極９１０、９２０の下方には発光
に寄与する活性層４００がないため、発光強度低下等の
問題は生じない。すなわち、Ｎ型のワイヤボンディング
用金属電極９１０は、Ｎ型ＧａＮ半導体層としてのＳｉ
ドープＧａＮ半導体層３００に直接形成されており、活
性層４００がないため、また、Ｐ型のワイヤボンディン
グ用金属電極９２０の下方にある活性層４００はポリイ
ミド樹脂１０００によって発光に寄与する部分と完全に
電気的に分離されているため、発光強度低下等の問題は
生じないのである。また、電気的特性の特定時における
プローブの両電極９１０、９２０への接触に対しても同
様のことがいえる。The bonding wires are attached to the N-type wire bonding metal electrode 910 and the P-type wire bonding metal electrode 920. Even if excessive force is applied by the capillaries that come into contact during wire bonding, both electrodes are attached. Since there is no active layer 400 that contributes to light emission below 910 and 920, problems such as reduction in light emission intensity do not occur. That is, the N-type wire bonding metal electrode 910 is formed of Si as the N-type GaN semiconductor layer.
Since the active layer 400 is formed directly on the doped GaN semiconductor layer 300 and does not have the active layer 400, the active layer 400 below the P-type metal electrode 920 for wire bonding is completely removed by the polyimide resin 1000. Since they are electrically separated, problems such as reduction in emission intensity do not occur. The same applies to the contact of the probe with both electrodes 910 and 920 when the electrical characteristics are specified.
【００２４】このように製造された窒化ガリウム系半導
体発光素子Ａは、膜厚が１．５μｍと従来のものと比べ
て格段に薄いにもかかわらず、動作電圧は０．３Ｖ程度
低くなっていた。The gallium nitride-based semiconductor light-emitting device A thus manufactured had a film thickness of 1.5 μm, which was significantly thinner than the conventional one, but the operating voltage was about 0.3 V lower. .
【００２５】次に、本発明の第２の実施の形態に係る窒
化ガリウム系半導体発光素子Ｂについて、図２を参照し
つつ説明する。この窒化ガリウム系半導体発光素子Ｂ
は、サファイア基板１００の上に順次、低温ＡｌＮバッ
ファ層２００、ＳｉドープＧａＮ半導体層３００（Ｎ型
ＧａＮ層）、活性層４００、キャップ層５００、Ｍｇド
ープＧａＮ層６００、Ｚｎ層７００及び電流拡散層８０
０を積層する構造であり、その製造手順は、上述した窒
化ガリウム系半導体発光素子Ａと同様である。Next, a gallium nitride based semiconductor light emitting device B according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This gallium nitride based semiconductor light emitting device B
Is a low-temperature AlN buffer layer 200, a Si-doped GaN semiconductor layer 300 (N-type GaN layer), an active layer 400, a cap layer 500, a Mg-doped GaN layer 600, a Zn layer 700, and a current diffusion layer in order on the sapphire substrate 100. 80
0 is laminated, and its manufacturing procedure is the same as that of the gallium nitride based semiconductor light emitting device A described above.
【００２６】この窒化ガリウム系半導体発光素子Ｂが窒
化ガリウム系半導体発光素子Ａと相違する点は、Ｎ型Ｇ
ａＮ層としてのＳｉドープＧａＮ半導体層３００の膜厚
を約１．０μｍと０．２μｍ薄くした点と、Ｍｇドープ
ＧａＮ層６００の膜厚を３００Åとした点である。この
ため、ＧａＮ系半導体層の膜厚が１．１１μｍと従来の
約１／４の厚さになった。This gallium nitride based semiconductor light emitting device B differs from the gallium nitride based semiconductor light emitting device A in that
The point is that the film thickness of the Si-doped GaN semiconductor layer 300 as the aN layer is reduced to about 1.0 μm and 0.2 μm, and the film thickness of the Mg-doped GaN layer 600 is set to 300 Å. Therefore, the thickness of the GaN-based semiconductor layer is 1.11 μm, which is about 1/4 of the conventional thickness.
【００２７】また、この窒化ガリウム系半導体発光素子
Ｂでは、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極９１０
を、図２に示すように、ボンディングワイヤが接続され
る中央部の大円部９１１と、この大円部９１１から放射
状に延設された３つの小円部９１２と、これらを接続す
る３本の腕部９１３とから構成した点に特徴がある。ま
た、前記大円部９１１と腕部９１３との下方にはポリイ
ミド樹脂９５１を膜として形成してある。このポタイミ
ド樹脂９５１は、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極
９１０のための絶縁である。Further, in this gallium nitride based semiconductor light emitting device B, an N type metal electrode 910 for wire bonding is used.
2, as shown in FIG. 2, a central large circle portion 911 to which the bonding wire is connected, three small circle portions 912 radially extending from the large circle portion 911, and three connecting portions. It is characterized in that it is configured with the arm portion 913 of the. Further, a polyimide resin 951 is formed as a film below the large circle portion 911 and the arm portion 913. This potaimide resin 951 is an insulation for the N-type wire bonding metal electrode 910.
【００２８】なお、Ｐ型のワイヤボンディング用金属電
極９２０と、このＰ型のワイヤボンディング用金属電極
９２０から延設された補助電極９２１とは、上述した窒
化ガリウム系半導体発光素子Ａと同一である。The P-type wire bonding metal electrode 920 and the auxiliary electrode 921 extending from the P-type wire bonding metal electrode 920 are the same as those of the gallium nitride based semiconductor light emitting device A described above. .
【００２９】このような補助電極９２１と、前記Ｎ型の
ワイヤボンディング用金属電極９１０とを設けた窒化ガ
リウム系半導体発光素子Ｂは電流がより均一に流れるた
め、発光強度が向上する。In the gallium nitride based semiconductor light emitting device B provided with the auxiliary electrode 921 and the N-type metal electrode 910 for wire bonding, the current flows more uniformly, so that the emission intensity is improved.
【００３０】次に、本発明の第３の実施の形態に係る窒
化ガリウム系半導体発光素子Ｃについて、図３を参照し
つつ説明する。この窒化ガリウム系半導体発光素子Ｃ
は、サファイア基板１００の上に順次、低温ＡｌＮバッ
ファ層２００、ＳｉドープＧａＮ半導体層３００（Ｎ型
ＧａＮ層）、活性層４００、キャップ層５００、Ｍｇド
ープＧａＮ層６００、Ｚｎ層７００及び電流拡散層８０
０を積層した構成であり、その製造手順は、上述した窒
化ガリウム系半導体発光素子Ａと同様である。Next, a gallium nitride based semiconductor light emitting device C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This gallium nitride based semiconductor light emitting device C
Is a low-temperature AlN buffer layer 200, a Si-doped GaN semiconductor layer 300 (N-type GaN layer), an active layer 400, a cap layer 500, a Mg-doped GaN layer 600, a Zn layer 700, and a current diffusion layer in order on the sapphire substrate 100. 80
0 is laminated, and its manufacturing procedure is the same as that of the gallium nitride-based semiconductor light emitting device A described above.
【００３１】この窒化ガリウム系半導体発光素子Ｃで
は、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極９１０及びＰ
型のワイヤボンディング用金属電極９２０からそれぞれ
櫛歯状の補助電極９１２、９２２を延設した点に特徴が
ある。すなわち、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極
９１０は、ボンディングワイヤが接続される略円形の円
形部９１１と、この円形部９１１から延出される二股状
の補助電極９１２とを有している。一方、Ｐ型のワイヤ
ボンディング用金属電極９２０は、ボンディングワイヤ
が接続される略半円形の半円形部９２１と、この半円形
部９２１から延出される略Ｌ字形状の補助電極９２２と
を有している。このＰ型のワイヤボンディング用金属電
極９２０の補助電極９２２は、Ｎ型のワイヤボンディン
グ用補助電極９１０の二股状の補助電極９１２に挟まれ
る位置に形成されている。In this gallium nitride based semiconductor light emitting device C, N-type metal electrodes 910 for wire bonding and P are used.
The feature is that comb-shaped auxiliary electrodes 912 and 922 are extended from the metal wire bonding metal electrode 920, respectively. That is, the N-type wire bonding metal electrode 910 has a substantially circular circular portion 911 to which the bonding wire is connected, and a bifurcated auxiliary electrode 912 extending from the circular portion 911. On the other hand, the P-type wire bonding metal electrode 920 has a substantially semicircular semicircular portion 921 to which a bonding wire is connected, and a substantially L-shaped auxiliary electrode 922 extending from the semicircular portion 921. ing. The auxiliary electrode 922 of the P-type wire bonding metal electrode 920 is formed at a position sandwiched by the bifurcated auxiliary electrode 912 of the N-type wire bonding auxiliary electrode 910.
【００３２】このような補助電極９２１と、前記Ｎ型の
ワイヤボンディング用金属電極９１０とを設けた窒化ガ
リウム系半導体発光素子Ｃは電流がより均一に流れるた
め、発光強度が向上する。In the gallium nitride based semiconductor light emitting device C provided with such an auxiliary electrode 921 and the N-type wire bonding metal electrode 910, the current flows more uniformly, so that the emission intensity is improved.
【００３３】なお、上述した第１〜第３の実施の形態で
は、Ｐ型のワイヤボンディング用金属電極９２０の下に
は、ＧａＮ系半導体層である低温ＡｌＮバッファ層２０
０、ＳｉドープＧａＮ半導体層３００、活性層４００、
キャップ層５００、ＭｇドープＧａＮ層６００、Ｚｎ層
７００、電流拡散層８００を残しているが、特に必要で
はないので、その一部又は全部をエッチングで除去して
もよい。In the first to third embodiments described above, the low-temperature AlN buffer layer 20 which is a GaN-based semiconductor layer is provided below the P-type wire bonding metal electrode 920.
0, Si-doped GaN semiconductor layer 300, active layer 400,
The cap layer 500, the Mg-doped GaN layer 600, the Zn layer 700, and the current diffusion layer 800 are left, but since they are not particularly necessary, some or all of them may be removed by etching.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明に係る窒化ガリウム系半導体発光
素子は、絶縁基板上に形成されたＰＮ接合を有する窒化
ガリウム系半導体発光素子であって、ワイヤボンディン
グ用金属電極の下方のＰＮ接合は、発光に寄与するＰＮ
接合とは電気的に分離されており、ＧａＮ系半導体層の
膜厚が２．５μｍ以下である。The gallium nitride based semiconductor light emitting device according to the present invention is a gallium nitride based semiconductor light emitting device having a PN junction formed on an insulating substrate, wherein the PN junction below the metal electrode for wire bonding is: PN that contributes to light emission
It is electrically separated from the junction, and the film thickness of the GaN-based semiconductor layer is 2.5 μm or less.
【００３５】このため、結晶の成長に要する時間が短く
なり、生産性の向上に資する。また、ＧａＮ系半導体層
の膜厚が薄いため、その成膜時のクラックの発生が減少
したり、ウエハ（サファイア基板）全体の反りが小さく
なる等の効果がある。Therefore, the time required for crystal growth is shortened, which contributes to the improvement of productivity. In addition, since the GaN-based semiconductor layer is thin, the occurrence of cracks during the film formation is reduced, and the warp of the entire wafer (sapphire substrate) is reduced.
【００３６】また、前記ワイヤボンディング用金属電極
のうちＮ型のワイヤボンディング用金属電極が、略中央
部に形成されていると、活性層が薄くても均一な電流が
流れやすくなるので、発光強度の向上をもたらすことが
できる。If the N-type metal electrode for wire bonding of the metal electrodes for wire bonding is formed in the substantially central portion, a uniform current can easily flow even if the active layer is thin. Can bring about an improvement.
【００３７】また、前記Ｐ型のワイヤボンディング用金
属電極が、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極を取り
囲むような補助電極と接続されていると、電流がより均
一に流れるため、発光強度が向上する。If the P-type wire bonding metal electrode is connected to an auxiliary electrode that surrounds the N-type wire bonding metal electrode, the current flows more uniformly, so that the emission intensity is improved. .
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る窒化ガリウム
系半導体発光素子の図面であって、同図（Ａ）は概略的
平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の概略的Ｉ−Ｉ線端面
図である。1A and 1B are drawings of a gallium nitride-based semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic plan view and FIG. 1B is the same as FIG. It is a schematic II line end view.
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る窒化ガリウム
系半導体発光素子の図面であって、同図（Ａ）は概略的
平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の概略的II−II線端面
図である。2A and 2B are drawings of a gallium nitride based semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a schematic plan view and FIG. 2B is a schematic plan view. It is a schematic II-II line end view.
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る窒化ガリウム
系半導体発光素子の図面であって、同図（Ａ）は概略的
平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の概略的III −III 線
端面図である。3A and 3B are diagrams of a gallium nitride based semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a schematic plan view and FIG. 3B is a schematic plan view. It is a schematic III-III line end view.
【図４】従来の窒化ガリウム系半導体発光素子の図面で
あって、同図（Ａ）は概略的平面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の概略的VI−VI線端面図である。4A and 4B are drawings of a conventional gallium nitride-based semiconductor light emitting device, wherein FIG. 4A is a schematic plan view and FIG. 4B is a schematic end view taken along line VI-VI of FIG. 4A. is there.
【符号の説明】 １００ サファイア基板 ２００ 低温ＡｌＮバッファ層 ３００ ＳｉドープＧａＮ半導体層 ４００ 活性層 ５００ キャップ層 ６００ ＭｇドープＧａＮ半導体層 ７００ Ｚｎ膜 ９１０ Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極 ９２０ Ｐ型のワイヤボンディング用金属電極[Explanation of symbols] 100 sapphire substrate 200 Low temperature AlN buffer layer 300 Si-doped GaN semiconductor layer 400 active layer 500 cap layer 600 Mg-doped GaN semiconductor layer 700 Zn film 910 N type metal electrode for wire bonding 920 P type metal electrode for wire bonding
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA40 AA41 CA05 CA34 CA40 CA46 CA75 CA85 CA88 CA92 CA93 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5F041 AA40 AA41 CA05 CA34 CA40 CA46 CA75 CA85 CA88 CA92 CA93
Claims (4)
る窒化ガリウム系半導体発光素子において、ワイヤボン
ディング用金属電極の下方のＰＮ接合は、発光に寄与す
るＰＮ接合とは電気的に分離されており、ＧａＮ系半導
体層の膜厚が２．５μｍ以下であることを特徴とする窒
化ガリウム系半導体発光素子。1. In a gallium nitride based semiconductor light emitting device having a PN junction formed on an insulating substrate, the PN junction below the metal electrode for wire bonding is electrically separated from the PN junction contributing to light emission. And a GaN-based semiconductor layer having a film thickness of 2.5 μm or less.
ちＮ型のワイヤボンディング用金属電極は、略中央部に
形成されていることを特徴とする請求項１記載の窒化ガ
リウム系半導体発光素子。2. The gallium nitride based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the N-type metal electrode for wire bonding among the metal electrodes for wire bonding is formed in a substantially central portion.
型のワイヤボンディング用金属電極は周縁部に形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の窒化ガリ
ウム系半導体発光素子。3. The P of the wire bonding electrodes
3. The gallium nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the metal wire bonding type metal electrode is formed on a peripheral portion.
極は、Ｎ型のワイヤボンディング用金属電極を取り囲む
ような補助電極と接続されていることを特徴とする請求
項３記載の窒化ガリウム系半導体発光素子。4. The gallium nitride based semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein the P-type wire bonding metal electrode is connected to an auxiliary electrode surrounding the N-type wire bonding metal electrode. element.
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