JP2003224297A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JP2003224297A JP2003224297A JP2002021126A JP2002021126A JP2003224297A JP 2003224297 A JP2003224297 A JP 2003224297A JP 2002021126 A JP2002021126 A JP 2002021126A JP 2002021126 A JP2002021126 A JP 2002021126A JP 2003224297 A JP2003224297 A JP 2003224297A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は活性層において発光した光を効率よ
く出射できる窒化物半導体発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 半導体層とその半導体層とオーミック接
触するオーミック電極とを備えた発光素子において、オ
ーミック電極を透光性オーミック電極とし、その透光性
オーミック電極を透光性絶縁膜を介して反射層により覆
うことにより反射構造を構成し、その反射層はＡｌ、Ａ
ｇ及びＲｈからなる群から選択された１つで形成した。
く出射できる窒化物半導体発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 半導体層とその半導体層とオーミック接
触するオーミック電極とを備えた発光素子において、オ
ーミック電極を透光性オーミック電極とし、その透光性
オーミック電極を透光性絶縁膜を介して反射層により覆
うことにより反射構造を構成し、その反射層はＡｌ、Ａ
ｇ及びＲｈからなる群から選択された１つで形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体発光素
子に関する。
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒化物半導体を用いて構成された
発光ダイオード（窒化物半導体発光ダイオード）が、主
として青色発光ダイオードとして広く用いられるように
なって来ている。この窒化物半導体発光ダイオードは、
例えば、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、Ｉｎ
ＧａＮなどからなる活性層及びｐ型窒化物半導体層を積
層して、活性層及びｐ型窒化物半導体層の一部を除去し
て露出させたｎ型窒化物半導体層の上にｎ側のオーミッ
ク電極を形成し、ｐ型窒化物半導体層の上にｐ側のオー
ミック電極を形成することにより構成されている。ま
た、この窒化物半導体発光ダイオードにおいては、ｎ型
窒化物半導体層に比べてｐ型窒化物半導体層の抵抗値が
高いために、ｐ側のオーミック電極はｐ型窒化物半導体
層のほぼ全面に形成することにより電流を効率良く活性
層全体に注入するように構成されている。
発光ダイオード（窒化物半導体発光ダイオード）が、主
として青色発光ダイオードとして広く用いられるように
なって来ている。この窒化物半導体発光ダイオードは、
例えば、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、Ｉｎ
ＧａＮなどからなる活性層及びｐ型窒化物半導体層を積
層して、活性層及びｐ型窒化物半導体層の一部を除去し
て露出させたｎ型窒化物半導体層の上にｎ側のオーミッ
ク電極を形成し、ｐ型窒化物半導体層の上にｐ側のオー
ミック電極を形成することにより構成されている。ま
た、この窒化物半導体発光ダイオードにおいては、ｎ型
窒化物半導体層に比べてｐ型窒化物半導体層の抵抗値が
高いために、ｐ側のオーミック電極はｐ型窒化物半導体
層のほぼ全面に形成することにより電流を効率良く活性
層全体に注入するように構成されている。
【０００３】以上のように構成された窒化物半導体発光
ダイオードにおいて、活性層において発光した光はサフ
ァイア基板が透光性を有することを利用して基板側から
出射させることもできるし、ｐ側のオーミック電極を薄
くして透光性を有するようにしてその透光性を有するｐ
側のオーミック電極を介して出射させるように構成する
こともできる。
ダイオードにおいて、活性層において発光した光はサフ
ァイア基板が透光性を有することを利用して基板側から
出射させることもできるし、ｐ側のオーミック電極を薄
くして透光性を有するようにしてその透光性を有するｐ
側のオーミック電極を介して出射させるように構成する
こともできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
窒化物半導体発光ダイオードは活性層において発光した
光を効率よく外部に出射することができないという問題
点があった。そこで、本発明は活性層において発光した
光を効率よく出射できる窒化物半導体発光ダイオードを
提供することを目的とする。
窒化物半導体発光ダイオードは活性層において発光した
光を効率よく外部に出射することができないという問題
点があった。そこで、本発明は活性層において発光した
光を効率よく出射できる窒化物半導体発光ダイオードを
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る発光素子は、半導体層とその半導体
層とオーミック接触するオーミック電極とを備えた発光
素子において、反射構造を備え、その反射構造は、上記
オーミック電極を透光性オーミック電極としその透光性
オーミック電極を透光性絶縁膜を介して反射層により覆
うことにより構成され、かつ上記反射層はＡｌ、Ａｇ及
びＲｈからなる群から選択された１つからなることを特
徴とする。以上のように構成された本発明に係る発光素
子は、上記反射層によって光を反射させて、所望の方向
に光を効率よく出射させることができる。
めに、本発明に係る発光素子は、半導体層とその半導体
層とオーミック接触するオーミック電極とを備えた発光
素子において、反射構造を備え、その反射構造は、上記
オーミック電極を透光性オーミック電極としその透光性
オーミック電極を透光性絶縁膜を介して反射層により覆
うことにより構成され、かつ上記反射層はＡｌ、Ａｇ及
びＲｈからなる群から選択された１つからなることを特
徴とする。以上のように構成された本発明に係る発光素
子は、上記反射層によって光を反射させて、所望の方向
に光を効率よく出射させることができる。
【０００６】上記発光素子は、上記半導体層としてｐ型
窒化物半導体層からなるｐ型コンタクト層を含み、その
ｐ型コンタクト層に上記透光性オーミック電極が形成さ
れたものでもよい。
窒化物半導体層からなるｐ型コンタクト層を含み、その
ｐ型コンタクト層に上記透光性オーミック電極が形成さ
れたものでもよい。
【０００７】上記絶縁膜は、反射率を高くするために、
屈折率の低い材料であるＳｉＯ２からなることが好まし
い。
屈折率の低い材料であるＳｉＯ２からなることが好まし
い。
【０００８】上記絶縁膜の膜厚は、その絶縁膜を精度良
くパターンニングするために、３μｍ以下であることが
好ましい。
くパターンニングするために、３μｍ以下であることが
好ましい。
【０００９】上記反射層の膜厚は、０．０５μｍ〜１μ
ｍの範囲に設定されたことが好ましい。
ｍの範囲に設定されたことが好ましい。
【００１０】上記絶縁膜は開口部を有し、その開口部を
介して上記オーミック電極と上記反射層とが電気的に接
続されていいてもよい。このようにすると、上記反射層
の表面にパッド電極を形成することができる。この場
合、上記パッド電極は上記開口部の上に位置することが
好ましい。
介して上記オーミック電極と上記反射層とが電気的に接
続されていいてもよい。このようにすると、上記反射層
の表面にパッド電極を形成することができる。この場
合、上記パッド電極は上記開口部の上に位置することが
好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態の窒化物半導体発光素子について説明
する。本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素
子は、図１及び図２に示すように、例えば、サファイア
からなる基板１０上に、バッファ層１１を介してｎ側の
窒化物半導体層２０、活性層３０、ｐ側の窒化物半導体
層４０を順次成長させ、ｎ側及びｐ側の電極を形成する
ことにより構成されている。ここで、本実施の形態の窒
化物半導体発光素子では、特に、ｐ側の窒化物半導体層
４０（ｐ型コンタクト層４２）上のほぼ全面に透光性の
ｐ側オーミック電極５３を形成し、さらにそのオーミッ
ク電極５３の上に絶縁膜２を介して覆うように、Ａｌ又
はＡｇからなる反射層１を形成したことを特徴とし、こ
れにより、ｐ側における反射率を向上させることを可能
にし、基板側又は基板側面から出力される光の取り出し
効率を向上させている。尚、本実施の形態の窒化物半導
体発光素子において、ｎ側の電極は従来と同様、ｐ側の
窒化物半導体層４０及び活性層３０の一部を除去して露
出させたｎ側の窒化物半導体層２０（ｎ型コンタクト層
２１）上に形成している。
に係る実施の形態の窒化物半導体発光素子について説明
する。本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素
子は、図１及び図２に示すように、例えば、サファイア
からなる基板１０上に、バッファ層１１を介してｎ側の
窒化物半導体層２０、活性層３０、ｐ側の窒化物半導体
層４０を順次成長させ、ｎ側及びｐ側の電極を形成する
ことにより構成されている。ここで、本実施の形態の窒
化物半導体発光素子では、特に、ｐ側の窒化物半導体層
４０（ｐ型コンタクト層４２）上のほぼ全面に透光性の
ｐ側オーミック電極５３を形成し、さらにそのオーミッ
ク電極５３の上に絶縁膜２を介して覆うように、Ａｌ又
はＡｇからなる反射層１を形成したことを特徴とし、こ
れにより、ｐ側における反射率を向上させることを可能
にし、基板側又は基板側面から出力される光の取り出し
効率を向上させている。尚、本実施の形態の窒化物半導
体発光素子において、ｎ側の電極は従来と同様、ｐ側の
窒化物半導体層４０及び活性層３０の一部を除去して露
出させたｎ側の窒化物半導体層２０（ｎ型コンタクト層
２１）上に形成している。
【００１２】以下、本実施の形態の窒化物半導体発光素
子の構成及び製造方法について詳細に説明する。本実施
の形態において、窒化物半導体発光素子の半導体積層構
造は、以下のように構成する。すなわち、サファイア基
板１０上に、低温バッファ層であるＡｌＧａＮ層１１、
ＳｉドープのＧａＮからなり、ｎ電極が形成されるｎ型
コンタクト層２１（例えば、厚さ約２μｍ）、ｎ型Ａｌ
ＧａＮからなるｎ型クラッド層２２、ノンドープのＩｎ
ＧａＮ井戸層を含む（例えば、厚さ約３０Å）単一又は
多重量子井戸構造の発光層３０、ｐ型ＡｌＧａＮからな
るｐ型クラッド層４１、ＭｇがドープされたＧａＮから
なるｐ型コンタクト層４２（例えば、厚さ約１２００
Å）を順に成膜する。
子の構成及び製造方法について詳細に説明する。本実施
の形態において、窒化物半導体発光素子の半導体積層構
造は、以下のように構成する。すなわち、サファイア基
板１０上に、低温バッファ層であるＡｌＧａＮ層１１、
ＳｉドープのＧａＮからなり、ｎ電極が形成されるｎ型
コンタクト層２１（例えば、厚さ約２μｍ）、ｎ型Ａｌ
ＧａＮからなるｎ型クラッド層２２、ノンドープのＩｎ
ＧａＮ井戸層を含む（例えば、厚さ約３０Å）単一又は
多重量子井戸構造の発光層３０、ｐ型ＡｌＧａＮからな
るｐ型クラッド層４１、ＭｇがドープされたＧａＮから
なるｐ型コンタクト層４２（例えば、厚さ約１２００
Å）を順に成膜する。
【００１３】また、電極構造は以下のように構成する。
本実施の形態の窒化物半導体発光素子において、ｎ側の
オーミック電極５１は従来と同様、ｐ側の窒化物半導体
層４０及び活性層３０の一部を除去して露出させたｎ側
の窒化物半導体層２０（ｎ型コンタクト層２１）上に形
成する。尚、本実施の形態の窒化物半導体発光素子で
は、図１に示すように、矩形の窒化物半導体発光素子の
１つの隅部において、扇形にｐ側の窒化物半導体層４０
及び活性層３０をｎ型コンタクト層２１の表面を露出さ
せるようにエッチングにより除去してその露出させたｎ
型コンタクト層２１の表面にｎ側のオーミック電極５１
を形成し、その上にパッド電極５２を形成している。ま
た、ｎ側のオーミック電極５１は厚さ１００ÅのＴｉ層
と厚さ５０００ÅのＡｌ層の２層で構成することによ
り、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層２１
と良好なオーミック接触を得ることができる。また、ｎ
側のオーミック電極５１では、Ｔｉ層に代えてＷ層を形
成することもできる。
本実施の形態の窒化物半導体発光素子において、ｎ側の
オーミック電極５１は従来と同様、ｐ側の窒化物半導体
層４０及び活性層３０の一部を除去して露出させたｎ側
の窒化物半導体層２０（ｎ型コンタクト層２１）上に形
成する。尚、本実施の形態の窒化物半導体発光素子で
は、図１に示すように、矩形の窒化物半導体発光素子の
１つの隅部において、扇形にｐ側の窒化物半導体層４０
及び活性層３０をｎ型コンタクト層２１の表面を露出さ
せるようにエッチングにより除去してその露出させたｎ
型コンタクト層２１の表面にｎ側のオーミック電極５１
を形成し、その上にパッド電極５２を形成している。ま
た、ｎ側のオーミック電極５１は厚さ１００ÅのＴｉ層
と厚さ５０００ÅのＡｌ層の２層で構成することによ
り、ｎ型の窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層２１
と良好なオーミック接触を得ることができる。また、ｎ
側のオーミック電極５１では、Ｔｉ層に代えてＷ層を形
成することもできる。
【００１４】本実施の形態の窒化物半導体発光素子にお
いて、ｐ側のオーミック電極５３は、ｐ型コンタクト層
４２のほぼ全面に透光性を有するように形成される。こ
のｐ側のオーミック電極５３は、例えば、厚さ１００Å
のＮｉ層と厚さ１００ÅのＡｕ層の２層で構成すること
ができ、このように構成することによりｐ型コンタクト
層４２とオーミック接触可能で、かつ透光性を有するｐ
側のオーミック電極５３を形成することができる。ま
た、ｐ型コンタクト層４２とオーミック接触可能でかつ
透光性を有するｐ側のオーミック電極５３としては、上
述のＮｉ−Ａｕ電極のほか、Ｎｉ−Ｐｔ電極、Ｃｏ−Ａ
ｕ電極を用いることもできる。
いて、ｐ側のオーミック電極５３は、ｐ型コンタクト層
４２のほぼ全面に透光性を有するように形成される。こ
のｐ側のオーミック電極５３は、例えば、厚さ１００Å
のＮｉ層と厚さ１００ÅのＡｕ層の２層で構成すること
ができ、このように構成することによりｐ型コンタクト
層４２とオーミック接触可能で、かつ透光性を有するｐ
側のオーミック電極５３を形成することができる。ま
た、ｐ型コンタクト層４２とオーミック接触可能でかつ
透光性を有するｐ側のオーミック電極５３としては、上
述のＮｉ−Ａｕ電極のほか、Ｎｉ−Ｐｔ電極、Ｃｏ−Ａ
ｕ電極を用いることもできる。
【００１５】また、透光性絶縁膜２は、窒化物半導体発
光素子全体を覆うように形成され、ｎ側のオーミック電
極５１の上に開口部２ａを有し、ｎ側のオーミック電極
５１と対角をなす隅部におけるｐ側のオーミック電極５
３上に開口部２ｂを有している。この透光性絶縁膜２
は、少なくとも発光波長に対して透明であることを特徴
とし、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＴｉＯ
２、ＺｒＯ２等で構成することができる。また、この透
光性絶縁膜２の材料として、特に好ましいものはＳｉＯ
２とＴｉＯ２であり、これは上記例示した材料の中でも
特に反射率を高くできるからである。さらに最も好まし
いものはＳｉＯ２である。この理由は最も反射率が高く
できるということだけではなく、安定性に優れているの
で信頼性を高くできるからである。また、透光性絶縁膜
２の膜厚は、発光波長以上、３μｍ以下の範囲に設定す
ることが好ましく、発光波長以上とすることで、反射層
との境界で高い反射が実現でき、また、３μｍ以下にす
ることで、透光性絶縁膜をリフトオフにより形成するこ
とが容易になり、歩留まりを向上させることができる。
光素子全体を覆うように形成され、ｎ側のオーミック電
極５１の上に開口部２ａを有し、ｎ側のオーミック電極
５１と対角をなす隅部におけるｐ側のオーミック電極５
３上に開口部２ｂを有している。この透光性絶縁膜２
は、少なくとも発光波長に対して透明であることを特徴
とし、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＴｉＯ
２、ＺｒＯ２等で構成することができる。また、この透
光性絶縁膜２の材料として、特に好ましいものはＳｉＯ
２とＴｉＯ２であり、これは上記例示した材料の中でも
特に反射率を高くできるからである。さらに最も好まし
いものはＳｉＯ２である。この理由は最も反射率が高く
できるということだけではなく、安定性に優れているの
で信頼性を高くできるからである。また、透光性絶縁膜
２の膜厚は、発光波長以上、３μｍ以下の範囲に設定す
ることが好ましく、発光波長以上とすることで、反射層
との境界で高い反射が実現でき、また、３μｍ以下にす
ることで、透光性絶縁膜をリフトオフにより形成するこ
とが容易になり、歩留まりを向上させることができる。
【００１６】さらに、本実施形態の窒化物半導体発光素
子において、反射層１はＡｌ、Ａｇ又はＲｈからなり、
透光性絶縁膜２を介してｐ側のオーミック電極５３を覆
うように形成される。ここで、反射層１は、開口部２ｂ
においてｐ側のオーミック電極５３と電気的に接続され
ている。反射層１の膜厚は、０．０５μｍ〜１μｍの範
囲に設定することが好ましく、より好ましくは、０．１
μｍ〜０．３μｍの範囲に設定する。反射層１の膜厚が
０．３や１μｍより厚くなっても反射に関する効果には
変化はないが、製造コストが高くなる。また、反射層１
の膜厚が０．０５μｍより薄いと反射率が低くなるから
であり、０．１μｍ以上であるとより良好な反射特性が
得られる。
子において、反射層１はＡｌ、Ａｇ又はＲｈからなり、
透光性絶縁膜２を介してｐ側のオーミック電極５３を覆
うように形成される。ここで、反射層１は、開口部２ｂ
においてｐ側のオーミック電極５３と電気的に接続され
ている。反射層１の膜厚は、０．０５μｍ〜１μｍの範
囲に設定することが好ましく、より好ましくは、０．１
μｍ〜０．３μｍの範囲に設定する。反射層１の膜厚が
０．３や１μｍより厚くなっても反射に関する効果には
変化はないが、製造コストが高くなる。また、反射層１
の膜厚が０．０５μｍより薄いと反射率が低くなるから
であり、０．１μｍ以上であるとより良好な反射特性が
得られる。
【００１７】また、ｎ側のパッド電極５２及びｐ側のパ
ッド電極５４は、例えば、Ｎｉ層を１０００Åの厚さに
形成した上にＡｕ層を６０００Åの厚さに形成すること
により共通の材料で構成することができる。ここで、ｎ
側のパッド電極５２は、開口部２ａを介してｎ側のオー
ミック電極５１と電気的に導通するようにｎ側のオーミ
ック電極５１の直上に形成され、ｐ側のパッド電極５４
は反射膜１の表面に開口部２ｂの上に位置するように形
成される。
ッド電極５４は、例えば、Ｎｉ層を１０００Åの厚さに
形成した上にＡｕ層を６０００Åの厚さに形成すること
により共通の材料で構成することができる。ここで、ｎ
側のパッド電極５２は、開口部２ａを介してｎ側のオー
ミック電極５１と電気的に導通するようにｎ側のオーミ
ック電極５１の直上に形成され、ｐ側のパッド電極５４
は反射膜１の表面に開口部２ｂの上に位置するように形
成される。
【００１８】以上のように構成された窒化物半導体発光
素子は、透光性オーミック電極５３、透光性絶縁膜２及
び反射層１により、後述するように反射率の高い反射構
造が構成されるので、例えば、基板側又は発光素子の側
面等の所望の方向に効率良く光を取り出すことができ
る。
素子は、透光性オーミック電極５３、透光性絶縁膜２及
び反射層１により、後述するように反射率の高い反射構
造が構成されるので、例えば、基板側又は発光素子の側
面等の所望の方向に効率良く光を取り出すことができ
る。
【００１９】次に、本実施の形態の窒化物半導体発光素
子の製造方法について説明する。 ステップ１．本方法ではまず、サファイア基板（サファ
イアウエハ）１０上に、それぞれ窒化物半導体からなる
低温バッファ層１１、ｎ型コンタクト層２１、ｎ型クラ
ッド層２２、発光層３０、ｐ型クラッド層４１、ｐ型コ
ンタクト層４２を順に成膜し、各素子ごとに、ｎ型コン
タクト層２１の表面を露出させる部分を除いてマスク５
５を形成する（図３）。 ステップ２．次に、マスク５５が形成されていない部分
をｎ型コンタクト層２１の途中までエッチングで除去す
ることにより、各素子ごとに、ｎ型コンタクト層２１の
表面を露出させた後（図４）、マスク５５を除去する
（図５）。
子の製造方法について説明する。 ステップ１．本方法ではまず、サファイア基板（サファ
イアウエハ）１０上に、それぞれ窒化物半導体からなる
低温バッファ層１１、ｎ型コンタクト層２１、ｎ型クラ
ッド層２２、発光層３０、ｐ型クラッド層４１、ｐ型コ
ンタクト層４２を順に成膜し、各素子ごとに、ｎ型コン
タクト層２１の表面を露出させる部分を除いてマスク５
５を形成する（図３）。 ステップ２．次に、マスク５５が形成されていない部分
をｎ型コンタクト層２１の途中までエッチングで除去す
ることにより、各素子ごとに、ｎ型コンタクト層２１の
表面を露出させた後（図４）、マスク５５を除去する
（図５）。
【００２０】ステップ３．次に、例えば、厚さ１００Å
のＮｉ層と厚さ１００ÅのＡｕ層の２層からなる電極膜
５３ａを形成して（図６）、マスク５６を用いてエッチ
ングによりパターンニングすることにより（図７，図
８）、ｐ型コンタクト層４２とオーミック接触するｐ側
のオーミック電極５３を各ｐ型コンタクト層４２上のほ
ぼ全面に形成する。 ステップ４．そして、各素子に対応して露出させたｎ型
コンタクト層２１の表面にそれぞれｎ側のオーミック電
極５１を形成して（図９）、各素子全体を覆うようにＳ
ｉＯ２からなる透光性絶縁膜２を形成する（図１０）。
のＮｉ層と厚さ１００ÅのＡｕ層の２層からなる電極膜
５３ａを形成して（図６）、マスク５６を用いてエッチ
ングによりパターンニングすることにより（図７，図
８）、ｐ型コンタクト層４２とオーミック接触するｐ側
のオーミック電極５３を各ｐ型コンタクト層４２上のほ
ぼ全面に形成する。 ステップ４．そして、各素子に対応して露出させたｎ型
コンタクト層２１の表面にそれぞれｎ側のオーミック電
極５１を形成して（図９）、各素子全体を覆うようにＳ
ｉＯ２からなる透光性絶縁膜２を形成する（図１０）。
【００２１】ステップ５．次に、透光性絶縁膜２におい
て、ｎ側のオーミック電極５１の上に開口部２ａを形成
し、各素子のｎ側のオーミック電極５１と対角をなす隅
部に開口部２ｂを形成して、開口部２ｂにおいてｐ側の
オーミック電極５３と接続されるように透光性絶縁膜２
を介してｐ側のオーミック電極５３を覆う反射層１を形
成する（図１１）。 ステップ６．次に、Ｎｉ層を１０００Åの厚さに形成し
その上にＡｕ層を６０００Åの厚さに形成して、パター
ンニングすることにより、ｎ側のパッド電極５２は開口
部２ａを介してｎ側のオーミック電極５１と電気的に導
通するように、ｐ側のパッド電極５４は反射膜１の表面
に開口部２ｂの上に位置するように形成する。以上のよ
うにして、ｐ側に透光性のオーミック電極５３、透光性
絶縁膜２及び反射層２が積層された反射構造を有する窒
化物半導体発光素子を作製できる。
て、ｎ側のオーミック電極５１の上に開口部２ａを形成
し、各素子のｎ側のオーミック電極５１と対角をなす隅
部に開口部２ｂを形成して、開口部２ｂにおいてｐ側の
オーミック電極５３と接続されるように透光性絶縁膜２
を介してｐ側のオーミック電極５３を覆う反射層１を形
成する（図１１）。 ステップ６．次に、Ｎｉ層を１０００Åの厚さに形成し
その上にＡｕ層を６０００Åの厚さに形成して、パター
ンニングすることにより、ｎ側のパッド電極５２は開口
部２ａを介してｎ側のオーミック電極５１と電気的に導
通するように、ｐ側のパッド電極５４は反射膜１の表面
に開口部２ｂの上に位置するように形成する。以上のよ
うにして、ｐ側に透光性のオーミック電極５３、透光性
絶縁膜２及び反射層２が積層された反射構造を有する窒
化物半導体発光素子を作製できる。
【００２２】以上のように構成された実施の形態の窒化
物半導体発光素子は、上述のように構成された反射構造
を有しているので、例えば、基板側から光を出力する際
に取り出し効率を高くできる。図１３は、本発明に係る
反射構造の反射特性の波長依存性を示すグラフである。
図１３において、Ｌ１〜Ｌ３はいずれも本発明に係る反
射構造における、ＳｉＯ２膜と反射膜との界面での反射
特性を示しており、Ｌ１は反射層としてＡｌを用いて構
成した反射構造Ｒ１の反射特性であり、Ｌ２は反射層と
してＡｇを用いて構成した反射構造Ｒ２の反射特性であ
り、Ｌ３は反射層としてＲｈを用いて構成した反射構造
Ｒ３の反射特性である。また、図１３のＬ４は比較のた
めに示したものであって、ｐ型窒化物半導体層の上に従
来のＮｉ／Ａｕからなるオーミック電極のみを形成する
ことにより構成した従来の電極構造における、ｐ型窒化
物半導体層とオーミック電極との界面における反射率を
示している。
物半導体発光素子は、上述のように構成された反射構造
を有しているので、例えば、基板側から光を出力する際
に取り出し効率を高くできる。図１３は、本発明に係る
反射構造の反射特性の波長依存性を示すグラフである。
図１３において、Ｌ１〜Ｌ３はいずれも本発明に係る反
射構造における、ＳｉＯ２膜と反射膜との界面での反射
特性を示しており、Ｌ１は反射層としてＡｌを用いて構
成した反射構造Ｒ１の反射特性であり、Ｌ２は反射層と
してＡｇを用いて構成した反射構造Ｒ２の反射特性であ
り、Ｌ３は反射層としてＲｈを用いて構成した反射構造
Ｒ３の反射特性である。また、図１３のＬ４は比較のた
めに示したものであって、ｐ型窒化物半導体層の上に従
来のＮｉ／Ａｕからなるオーミック電極のみを形成する
ことにより構成した従来の電極構造における、ｐ型窒化
物半導体層とオーミック電極との界面における反射率を
示している。
【００２３】図１３に示す結果から、次のことがわか
る。第１に、図１３に示すように、波長約３５０ｎｍ〜
５３０ｎｍの間では、本発明に係る反射構造は従来例の
電極構造に比較して反射率が高くできるので、窒化物半
導体を用いて構成された比較的波長の短い黄色から青色
の光を発光することができる発光ダイオードにおける反
射構造として特に適している。また、図１３に示すよう
に、反射層としてＡｌを用いて構成した本発明に係る反
射構造Ｒ１は、反射層としてＡｇ及びＲｈを用いた本発
明に係る反射構造Ｒ２，Ｒ３に比較して波長約３５０ｎ
ｍ〜４３０ｎｍの間で反射率を高くできるので、窒化物
半導体を用いて構成されたより波長の短い紫外光〜青色
の光を発光する発光ダイオードの反射構造として、特に
適している。さらに、図１３に示すように、反射層とし
てＡｇを用いて構成した本発明に係る反射構造Ｒ２は、
反射層としてＡｌ及びＲｈを用いた本発明に係る反射構
造Ｒ１，Ｒ３に比較して波長約４３０ｎｍ以上で反射率
を高くできるので、青色〜黄色の光を発光する発光ダイ
オードの反射構造として、特に適している。
る。第１に、図１３に示すように、波長約３５０ｎｍ〜
５３０ｎｍの間では、本発明に係る反射構造は従来例の
電極構造に比較して反射率が高くできるので、窒化物半
導体を用いて構成された比較的波長の短い黄色から青色
の光を発光することができる発光ダイオードにおける反
射構造として特に適している。また、図１３に示すよう
に、反射層としてＡｌを用いて構成した本発明に係る反
射構造Ｒ１は、反射層としてＡｇ及びＲｈを用いた本発
明に係る反射構造Ｒ２，Ｒ３に比較して波長約３５０ｎ
ｍ〜４３０ｎｍの間で反射率を高くできるので、窒化物
半導体を用いて構成されたより波長の短い紫外光〜青色
の光を発光する発光ダイオードの反射構造として、特に
適している。さらに、図１３に示すように、反射層とし
てＡｇを用いて構成した本発明に係る反射構造Ｒ２は、
反射層としてＡｌ及びＲｈを用いた本発明に係る反射構
造Ｒ１，Ｒ３に比較して波長約４３０ｎｍ以上で反射率
を高くできるので、青色〜黄色の光を発光する発光ダイ
オードの反射構造として、特に適している。
【００２４】また、図１４〜図１６にそれぞれ反射構造
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３において光の入射角を変化させたとき
の反射特性を示している。ここで、図１４〜図１６にお
けるＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１は入射角２０度の時の反射
特性であり、図１４〜図１６におけるＬ１２，Ｌ２２，
Ｌ３２は入射角４０度の時の反射特性であり、図１４〜
図１６におけるＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３は入射角６０度
の時の反射特性である。また、図１７は従来の電極構造
における、入射角が２０度の場合（Ｌ４１）、入射角が
４０度の場合（Ｌ４２）、入射角が６０度の場合（Ｌ４
３）、の各反射特性を示している。図１４〜図１６か
ら、本発明に係る反射構造は入射角にほとんど依存しな
いことがわかる。ここで、本検討において、ｐ側オーミ
ック電極の膜厚は、０．０２μｍとし、ＳｉＯ２膜２の
膜厚は、０．５μｍとし、反射層１の膜厚は、０．２μ
ｍとした。
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３において光の入射角を変化させたとき
の反射特性を示している。ここで、図１４〜図１６にお
けるＬ１１，Ｌ２１，Ｌ３１は入射角２０度の時の反射
特性であり、図１４〜図１６におけるＬ１２，Ｌ２２，
Ｌ３２は入射角４０度の時の反射特性であり、図１４〜
図１６におけるＬ１３，Ｌ２３，Ｌ３３は入射角６０度
の時の反射特性である。また、図１７は従来の電極構造
における、入射角が２０度の場合（Ｌ４１）、入射角が
４０度の場合（Ｌ４２）、入射角が６０度の場合（Ｌ４
３）、の各反射特性を示している。図１４〜図１６か
ら、本発明に係る反射構造は入射角にほとんど依存しな
いことがわかる。ここで、本検討において、ｐ側オーミ
ック電極の膜厚は、０．０２μｍとし、ＳｉＯ２膜２の
膜厚は、０．５μｍとし、反射層１の膜厚は、０．２μ
ｍとした。
【００２５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る発光素子は、半導体層とその半導体層とオーミック
接触するオーミック電極とを備えた発光素子において、
上記透光性オーミック電極の上に透光性絶縁膜を介して
反射層により覆うことにより構成された反射構造を備
え、その反射層はＡｌ、Ａｇ及びＲｈからなる群から選
択された１つにより構成されているので、上記反射層に
よって光を反射させて、所望の方向に光を効率よく出射
させることができ、発光した光を効率よく出射できる。
係る発光素子は、半導体層とその半導体層とオーミック
接触するオーミック電極とを備えた発光素子において、
上記透光性オーミック電極の上に透光性絶縁膜を介して
反射層により覆うことにより構成された反射構造を備
え、その反射層はＡｌ、Ａｇ及びＲｈからなる群から選
択された１つにより構成されているので、上記反射層に
よって光を反射させて、所望の方向に光を効率よく出射
させることができ、発光した光を効率よく出射できる。
【図１】 本発明に係る実施の形態の窒化物半導体発光
素子の構成を示す平面図である。
素子の構成を示す平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】 実施の形態の製造方法における、ｎ型コンタ
クト層２１の表面を露出させるエッチング前の断面図で
ある。
クト層２１の表面を露出させるエッチング前の断面図で
ある。
【図４】 実施の形態の製造方法における、ｎ型コンタ
クト層２１の表面を露出させるエッチング後の断面図で
ある。
クト層２１の表面を露出させるエッチング後の断面図で
ある。
【図５】 図４のエッチング後にマスク５５を除去した
後の断面図である。
後の断面図である。
【図６】 ｐ側オーミック電極を形成するための電極膜
５３ａを形成した後の断面図である。
５３ａを形成した後の断面図である。
【図７】 電極膜５３ａの上にマスク５６を形成した後
の断面図である。
の断面図である。
【図８】 マスク５６を用いてエッチングした後（ｐ側
のオーミック電極５３を各ｐ型コンタクト層４２上のほ
ぼ全面に形成した後）の断面図である。
のオーミック電極５３を各ｐ型コンタクト層４２上のほ
ぼ全面に形成した後）の断面図である。
【図９】 ｎ型コンタクト層２１の表面にｎ側のオーミ
ック電極５１を形成した後の断面図である。
ック電極５１を形成した後の断面図である。
【図１０】 各素子全体を覆うようにＳｉＯ２からなる
透光性絶縁膜２を形成した後の断面図である。
透光性絶縁膜２を形成した後の断面図である。
【図１１】 反射層１を形成した後の断面図である。
【図１２】 ｎ側のパッド電極５２とｐ側のパッド電極
５４とを形成した後の断面図である。
５４とを形成した後の断面図である。
【図１３】 本発明に係る反射構造の反射特性の波長依
存性を示すグラフである。
存性を示すグラフである。
【図１４】 本発明に係る反射構造Ｒ１において、光の
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
【図１５】 本発明に係る反射構造Ｒ２において、光の
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
【図１６】 本発明に係る反射構造Ｒ３において、光の
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
入射角を変化させたときの反射特性を示すグラフであ
る。
【図１７】 従来の電極構造における反射特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
１…反射層、
２…絶縁膜、
２ａ…開口部、２ｂ…開口部、
１０…基板、
１１…バッファ層、
２０…ｎ側の窒化物半導体層、
２１…ｎ型コンタクト層、
２２…ｎ型クラッド層、
３０…活性層、
４０…ｐ側の窒化物半導体層、
４１…ｐ型クラッド層、
４２…ｐ型コンタクト層、
５１…ｎ側のオーミック電極、
５２，５４…パッド電極
５３…ｐ側オーミック電極、
５３ａ…電極膜、
５５，５６…マスク。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 塩路 修司
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA05 CA13 CA40 CA46
CA82 CA88 CA92 CB15
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体層とその半導体層とオーミック接
触するオーミック電極とを備えた発光素子において、 反射構造を備え、その反射構造は、上記オーミック電極
を透光性オーミック電極としその透光性オーミック電極
を透光性絶縁膜を介して反射層により覆うことにより構
成され、かつ上記反射層はＡｌ、Ａｇ及びＲｈからなる
群から選択された１つからなることを特徴とする発光素
子。 - 【請求項２】 上記半導体層としてｐ型窒化物半導体層
からなるｐ型コンタクト層を含み、そのｐ型コンタクト
層に上記透光性オーミック電極が形成された請求項１記
載の発光素子。 - 【請求項３】 上記絶縁膜はＳｉＯ２からなる請求項１
又は２記載の窒化物半導体発光素子。 - 【請求項４】 上記絶縁膜の膜厚は、３μｍ以下である
請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の発光素子。 - 【請求項５】 上記反射層の膜厚は、０．０５μｍ〜１
μｍの範囲に設定された請求項１〜４のうちのいずれか
１つに記載の発光素子。 - 【請求項６】 上記絶縁膜は開口部を有し、その開口部
を介して上記オーミック電極と上記反射層とが電気的に
接続されている請求項１〜５のうちのいずれか１つに記
載の発光素子。 - 【請求項７】 上記反射層の表面の上記開口部の上に位
置する部分にパッド電極が形成された請求項６記載の発
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021126A JP4122785B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021126A JP4122785B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224297A true JP2003224297A (ja) | 2003-08-08 |
| JP4122785B2 JP4122785B2 (ja) | 2008-07-23 |
Family
ID=27744451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002021126A Expired - Lifetime JP4122785B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 発光素子 |
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