JP2008078525A - Nitride semiconductor light emitting diode element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor light emitting diode element which is high in the uniformity of light emitting strength in a light emitting layer, has a long life, and is excellent in the reliability. <P>SOLUTION: The nitride semiconductor light emitting diode element 10 has a negative contact layer 13 composed of an n-type nitride semiconductor formed on a substrate 11, and a negative electrode E11 and a light emitting structure L10 laminated with a nitride semiconductor are formed in different regions on the negative contact layer 13, respectively. The light emitting structure L10 has a positive contact layer 15 on the uppermost portion containing a light emitting layer 14, and a positive electrode E12 is formed on the positive contact layer 15. The negative electrode E11 is composed of an ohmic electrode E11a and a contact electrode E11b electrically connected with the ohmic electrode E11a. The contact electrode E11b is formed so that a current does not flows from the contact electrode E11b to the negative contact layer 13 directly, and the ohmic electrode E11a is formed along an edge on the negative contact layer 13. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光素子構造の主要部を窒化物半導体で構成した窒化物半導体発光ダイオード素子に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor light-emitting diode element in which a main part of a light-emitting element structure is composed of a nitride semiconductor.

窒化物半導体は、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、窒化ガリウム系半導体などとも呼ばれる。上記化学式において、３族元素の一部をＢ（ホウ素）、Ｔｌ（タリウム）などで置換したもの、また、Ｎ（窒素）の一部をＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）などで置換したものも、窒化物半導体に含まれる。ｐｎ接合構造、ダブルヘテロ構造、量子井戸構造などの発光素子構造を窒化物半導体で構成した窒化物半導体発光ダイオード素子（以下、「窒化物ＬＥＤ」ともいう。）は、緑色〜紫外の光を発生することが可能であり、これまで、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。現在は、窒化物ＬＥＤを励起光源として用いた白色ＬＥＤを、照明装置用の光源として実用化するための研究開発が、盛んに行われている。なお、本明細書では、特に断らない限り、窒化物半導体発光ダイオード素子または窒化物ＬＥＤという場合、ウェハから切り出されたチップ状の素子（ダイス）のことを指すものとする。 The nitride semiconductor is a compound semiconductor represented by a chemical formula Al a In b Ga 1-ab N (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦ 1), and is a group III nitride semiconductor Also called gallium nitride semiconductor. In the above chemical formula, a part of the group 3 element is substituted with B (boron), Tl (thallium), etc., and a part of N (nitrogen) is P (phosphorus), As (arsenic), Sb (antimony) Those substituted with Bi (bismuth) or the like are also included in the nitride semiconductor. A nitride semiconductor light-emitting diode element (hereinafter also referred to as “nitride LED”) in which a light-emitting element structure such as a pn junction structure, a double hetero structure, or a quantum well structure is configured by a nitride semiconductor generates green to ultraviolet light. Until now, it has been put to practical use in applications such as traffic lights and display devices. At present, research and development for practical application of white LEDs using nitride LEDs as excitation light sources as light sources for illumination devices are being actively conducted. In the present specification, unless otherwise specified, the term “nitride semiconductor light emitting diode element” or “nitride LED” refers to a chip-shaped element (die) cut out from a wafer.

図８に、従来の窒化物ＬＥＤの典型的な構造を示す。図８（ａ）は上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｘ−ｙ線の位置における断面図である。この図に示す窒化物ＬＥＤ１００において、１０１はサファイア等からなる基板で、その上には、ＡｌＮなどからなるバッファ層１０２を介して、ＳｉドープＧａＮなどのｎ型窒化物半導体からなる負コンタクト層１０３が形成されている。負コンタクト層１０３上には、Ａｌ（アルミニウム）などからなる負電極Ｅ１０１と、窒化物半導体からなる層状の発光構造体Ｌ１００とが、それぞれ異なる領域に形成されている。この発光構造体Ｌ１００は、負コンタクト層１０３側から順に、ＩｎＧａＮなどからなる発光層１０４と、ＭｇドープＧａＮなどからなるｐ型の正コンタクト層１０５を有している。正コンタクト層１０５上には、正電極Ｅ１０２が形成されている。この正電極Ｅ１０２は、正コンタクト層１０５上の略全面を覆う、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などからなる透光性の全面電極Ｅ１０２ａと、その上の一部に形成された、Ａｕなどからなる接点電極Ｅ１０２ｂとから構成されている。フリップチップ実装用の窒化物ＬＥＤでは、全面電極Ｅ１０２ａを光反射性を有する金属膜で形成するとともに、該全面電極に接点電極を兼用させる場合がある。   FIG. 8 shows a typical structure of a conventional nitride LED. FIG. 8A is a top view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line xy in FIG. 8A. In the nitride LED 100 shown in this figure, reference numeral 101 denotes a substrate made of sapphire or the like, and a negative contact layer 103 made of an n-type nitride semiconductor such as Si-doped GaN via a buffer layer 102 made of AlN or the like thereon. Is formed. On the negative contact layer 103, a negative electrode E101 made of Al (aluminum) or the like and a layered light emitting structure L100 made of a nitride semiconductor are formed in different regions. The light emitting structure L100 includes, in order from the negative contact layer 103 side, a light emitting layer 104 made of InGaN or the like and a p-type positive contact layer 105 made of Mg doped GaN or the like. On the positive contact layer 105, a positive electrode E102 is formed. The positive electrode E102 is made of a translucent full-surface electrode E102a made of ITO (indium tin oxide) or the like and covering a substantially entire surface of the positive contact layer 105, and Au or the like formed on a part thereof. It is comprised from the contact electrode E102b. In a nitride LED for flip-chip mounting, the full-surface electrode E102a may be formed of a light-reflective metal film, and the full-surface electrode may also be used as a contact electrode.

窒化物ＬＥＤ１００において、負電極Ｅ１０１は、負コンタクト層１０３に電流を注入するためのオーミック電極であると同時に、ボンディングワイヤ等を接合するための接点電極を兼用している。このことから、負電極Ｅ１０１には一定以上の大きさ（例えば、ワイヤボンディングを行う場合、円形の電極では直径１００μｍ以上、正方形の電極では一辺１００μｍ以上）が要求される（特許文献１）。また、発光構造体Ｌの面積をできるだけ大きくするために、負電極Ｅ１０１と発光構造体Ｌ１００との間隔は必要最小限に設定される。   In the nitride LED 100, the negative electrode E101 is an ohmic electrode for injecting a current into the negative contact layer 103, and also serves as a contact electrode for bonding a bonding wire or the like. Therefore, the negative electrode E101 is required to have a certain size (for example, when wire bonding is performed, a circular electrode has a diameter of 100 μm or more, and a square electrode has a side of 100 μm or more) (Patent Document 1). Further, in order to make the area of the light emitting structure L as large as possible, the interval between the negative electrode E101 and the light emitting structure L100 is set to the minimum necessary.

特開平１０−１７３２３０号公報JP-A-10-173230 特開平１０−３４１０３８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-341038 特開２００２−４３６２０号公報JP 2002-43620 A ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，第４３巻，第５Ａ号，２００４年，第Ｌ６３７〜Ｌ６３９頁（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．５Ａ，２００４，ｐｐ．Ｌ６３７−Ｌ６３９）Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 5A, 2004, pp. L637-L639 (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 5A, 2004, pp. L637-L639)

窒化物ＬＥＤ１００に通電すると、発光構造体Ｌ１００に含まれる発光層１０４における発光の強度が均一とならず、負電極Ｅ１０１と正の接点電極Ｅ１０２ｂとに挟まれた領域（ハッチングを施した領域）で、他の領域よりも強い発光が生じる。その理由は、素子内部を流れる電流が、正負の接点電極を結ぶ最短経路に集中するためといわれている（特許文献２）。更に、負コンタクト層１０３と全面電極Ｅ１０２ａのシート抵抗のバランスが悪い場合には、正の接点電極Ｅ１０２ｂに隣接した領域が特に強く発光したり、あるいはその逆に、負電極Ｅ１０１に近接した領域が特に強く発光することになる。発光強度の均一性が低いＬＥＤは、ディスプレイ用途などに適さないだけでなく、強く発光する領域（電流が集中する領域）において、熱などの影響により劣化が速く進行するので、寿命が短く、信頼性の低いものとなる。   When the nitride LED 100 is energized, the intensity of light emission in the light emitting layer 104 included in the light emitting structure L100 is not uniform, and is a region sandwiched between the negative electrode E101 and the positive contact electrode E102b (a hatched region). , Stronger light emission than other regions occurs. The reason is said that the current flowing inside the element is concentrated on the shortest path connecting the positive and negative contact electrodes (Patent Document 2). Furthermore, when the sheet resistance of the negative contact layer 103 and the entire surface electrode E102a is poorly balanced, the region adjacent to the positive contact electrode E102b emits particularly intense light, or vice versa. In particular, it emits intense light. LEDs with low uniformity of light emission intensity are not only suitable for display applications, but also have a short life span because they deteriorate quickly due to the influence of heat, etc., in regions that emit light strongly (regions where current is concentrated). It will be less prone.

本発明は、上記従来の窒化物半導体発光ダイオード素子における問題に鑑みなされたものであり、その主な目的は、発光層における発光強度の均一性が高く、長寿命で信頼性に優れた窒化物半導体発光ダイオード素子を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional nitride semiconductor light-emitting diode device, and its main purpose is a nitride with high uniformity of light emission intensity in the light-emitting layer, long life, and excellent reliability. A semiconductor light emitting diode device is provided.

本発明者等は、従来の窒化物ＬＥＤ１００における発光強度の不均一をもたらす電流集中の原因について検討した結果、この窒化物ＬＥＤが次の２つの要素を同時に備えているためであると考えるに至った。
（第１要素）負電極Ｅ１０１が、負コンタクト層１０３上において、その縁部から発光構造体Ｌ１００の内側に向かって突き出した形状に形成されている。図８（ａ）ではこの突き出し方向を白矢印で示している。負電極Ｅ１０１をこのように形成しているのは、接点電極として十分な大きさを持たせる必要があるからである。
（第２要素）負電極Ｅ１０１の全体がオーミック電極であり、負電極Ｅ１０１が負コンタクト層１０３に接している部分のどこからでも、負コンタクト層１０３への電流注入が生じ得る。
上記（イ）（ロ）の要素を同時に備えることから、窒化物ＬＥＤ１００では、正負の電極間に電圧を印加すると、負コンタクト層１０３の内部に電界が集中する領域が発生する。それは、負電極Ｅ１０１の上記突き出し方向側の端部に隣接する領域、すなわち、図８（ａ）にて破線で囲んだ領域である。そのために、負電極Ｅ１０１から負コンタクト層１０３に注入される電流が、この領域に向かって集中することになる。更に、窒化物ＬＥＤ１００では、この突き出し方向の先に正の接点電極Ｅ１０２ｂが設けられているために、電流集中の程度がより著しくなる。
従来技術に対するこのような考察を経て、本発明者等は本発明を完成させるに至った。 As a result of studying the cause of current concentration that causes uneven emission intensity in the conventional nitride LED 100, the present inventors have come to consider that this nitride LED has the following two elements at the same time. It was.
(First element) The negative electrode E101 is formed on the negative contact layer 103 so as to protrude from the edge thereof toward the inside of the light emitting structure L100. In FIG. 8A, the protruding direction is indicated by a white arrow. The reason why the negative electrode E101 is formed in this way is that it is necessary to have a sufficient size as a contact electrode.
(Second element) The entire negative electrode E101 is an ohmic electrode, and current injection into the negative contact layer 103 can occur from any portion where the negative electrode E101 is in contact with the negative contact layer 103.
Since the elements (a) and (b) are provided at the same time, in the nitride LED 100, when a voltage is applied between the positive and negative electrodes, a region where the electric field concentrates inside the negative contact layer 103 is generated. This is a region adjacent to the end of the negative electrode E101 on the protruding direction side, that is, a region surrounded by a broken line in FIG. Therefore, the current injected from the negative electrode E101 into the negative contact layer 103 is concentrated toward this region. Furthermore, in the nitride LED 100, since the positive contact electrode E102b is provided at the tip of the protruding direction, the degree of current concentration becomes more significant.
Through such consideration with respect to the prior art, the present inventors have completed the present invention.

前述の課題を解決するために、本発明の窒化物半導体発光ダイオード素子は、次の特徴を有する。
（１）基板上に形成されたｎ型窒化物半導体からなる負コンタクト層を有し、該負コンタクト層上には、負電極と、窒化物半導体からなる層状の発光構造体とが、それぞれ異なる領域に形成されており、該発光構造体は、発光層を含むとともに最上部に正コンタクト層を有し、該正コンタクト層上に正電極が形成されている、窒化物半導体発光ダイオード素子において、負電極が、オーミック電極と、該オーミック電極と電気的に接続された接点電極とからなり、該接点電極は、当該接点電極から前記負コンタクト層に直接電流が流れないように形成されており、前記オーミック電極は、前記負コンタクト層上の縁部に沿って形成されていることを特徴とする、窒化物半導体発光ダイオード素子。
（２）当該窒化物半導体発光ダイオード素子への通電電流を使用時における最大値としたときに、前記オーミック電極を通して前記負コンタクト層に流れる電流が、前記接点電極から該負コンタクト層に直接流れる電流の５倍以上である、前記（１）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（３）前記オーミック電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＣｒもしくはＶの単体または、これらから選ばれる１種以上の金属を含む合金で形成されている、前記（１）または（２）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（４）前記オーミック電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、導電性酸化物で形成されている、前記（１）または（２）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（５）前記接点電極の一部が前記負コンタクト層に接しており、該接点電極と該負コンタクト層との接触抵抗を、前記オーミック電極と該負コンタクト層との接触抵抗よりも高くすることにより、該接点電極から該負コンタクト層に直接電流が流れないようにされている、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（６）前記接点電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＯｓもしくはＲｕの単体またはこれらから選ばれる１種以上の金属を含む合金で形成されている、前記（５）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（７）前記接点電極を前記負コンタクト層に接しないように形成することにより、該接点電極から該負コンタクト層に直接電流が流れないようにされている、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（８）前記接点電極と前記負コンタクト層との間が誘電体膜により隔てられており、該誘電体膜が、当該素子の上面を覆う絶縁保護膜の一部である、前記（７）に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。
（９）前記オーミック電極と接する前記負コンタクト層の表面が粗面化されている、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 In order to solve the above-described problems, the nitride semiconductor light-emitting diode device of the present invention has the following characteristics.
(1) It has a negative contact layer made of an n-type nitride semiconductor formed on a substrate, and a negative electrode and a layered light emitting structure made of a nitride semiconductor are different on the negative contact layer. In the nitride semiconductor light-emitting diode element, the light-emitting structure includes a light-emitting layer and has a positive contact layer at the top, and a positive electrode is formed on the positive contact layer. The negative electrode is composed of an ohmic electrode and a contact electrode electrically connected to the ohmic electrode, and the contact electrode is formed so that no current flows directly from the contact electrode to the negative contact layer, The nitride semiconductor light emitting diode device, wherein the ohmic electrode is formed along an edge on the negative contact layer.
(2) A current that flows through the ohmic electrode to the negative contact layer directly from the contact electrode to the negative contact layer when the current flowing to the nitride semiconductor light-emitting diode element is a maximum value in use. The nitride semiconductor light-emitting diode device according to (1), which is 5 times or more of the above.
(3) A portion of the ohmic electrode that is in contact with the negative contact layer is formed of a simple substance of Al, Ti, W, Ni, Cr, or V, or an alloy containing one or more metals selected from these. The nitride semiconductor light-emitting diode device according to (1) or (2).
(4) The nitride semiconductor light-emitting diode element according to (1) or (2), wherein a portion of the ohmic electrode that is in contact with the negative contact layer is formed of a conductive oxide.
(5) A part of the contact electrode is in contact with the negative contact layer, and the contact resistance between the contact electrode and the negative contact layer is higher than the contact resistance between the ohmic electrode and the negative contact layer. The nitride semiconductor light-emitting diode device according to any one of (1) to (4), wherein current is prevented from flowing directly from the contact electrode to the negative contact layer.
(6) The part of the contact electrode in contact with the negative contact layer is formed of a simple substance of Pt, Rh, Pd, Ir, Os, or Ru or an alloy containing one or more metals selected from these. The nitride semiconductor light-emitting diode device according to (5).
(7) By forming the contact electrode so as not to contact the negative contact layer, current is prevented from flowing directly from the contact electrode to the negative contact layer. The nitride semiconductor light-emitting diode element according to any one of the above.
(8) In the above (7), the contact electrode and the negative contact layer are separated by a dielectric film, and the dielectric film is a part of an insulating protective film that covers the upper surface of the element. The nitride semiconductor light-emitting diode device described.
(9) The nitride semiconductor light-emitting diode element according to any one of (1) to (8), wherein a surface of the negative contact layer in contact with the ohmic electrode is roughened.

本発明の窒化物半導体発光ダイオード素子では、負電極をオーミック電極と接点電極とから構成し、接点電極から負コンタクト層には直接電流が流れないようにするとともに、オーミック電極を、負コンタクト層上の縁部に沿って形成しているので、負電極から負コンタクト層に注入される電流が特定方向に集中するのが防止される。そのために、本発明の窒化物半導体発光ダイオード素子は、発光層における発光強度の均一性が高く、長寿命で信頼性に優れたものとなる。   In the nitride semiconductor light emitting diode device of the present invention, the negative electrode is composed of an ohmic electrode and a contact electrode so that no current flows directly from the contact electrode to the negative contact layer, and the ohmic electrode is disposed on the negative contact layer. Therefore, the current injected from the negative electrode into the negative contact layer is prevented from being concentrated in a specific direction. Therefore, the nitride semiconductor light-emitting diode device of the present invention has high uniformity of light emission intensity in the light-emitting layer, long life, and excellent reliability.

好ましくは、発光ダイオード素子への通電電流を、使用時における最大値としたときに、オーミック電極から負コンタクト層に流れる電流が、接点電極から直接負コンタクト層に流れる電流の５倍以上となるようにすることにより、発光層における発光強度の均一性を特に高くすることができ、また、素子の寿命と信頼性をより優れたものとすることができる。   Preferably, the current flowing from the ohmic electrode to the negative contact layer is 5 times or more than the current flowing directly from the contact electrode to the negative contact layer when the energization current to the light emitting diode element is the maximum value in use. By doing so, the uniformity of the emission intensity in the light emitting layer can be made particularly high, and the lifetime and reliability of the device can be made more excellent.

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る窒化物ＬＥＤの構造例を図１に示す。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｙ線の位置における断面図である。この図に示す窒化物ＬＥＤ１０は、は、サファイア等からなる基板１１の上に、ＡｌＮなどからなるバッファ層１２を介して、ＳｉドープＧａＮなどのｎ型窒化物半導体からなる負コンタクト層１３を有している。負コンタクト層１３上には、負電極Ｅ１１と、窒化物半導体からなる層状の発光構造体Ｌ１０とが、それぞれ異なる領域に形成されている。負電極Ｅ１１は、オーミック電極Ｅ１１ａと、該オーミック電極Ｅ１１ａに接して形成された、負の接点電極Ｅ１１ｂとから構成されている。これらの間には電気的な接続が形成されている。オーミック電極Ｅ１１ａは接点電極Ｅ１１ｂに完全に覆われており、図１（ａ）では接点電極Ｅ１１ｂの下に隠れたオーミック電極Ｅ１１ａの輪郭を、細い破線で示している（図２〜図７も同様）。オーミック電極Ｅ１１ａと接点電極Ｅ１１ｂの構成材料については後述する。発光構造体Ｌ１０は、負コンタクト層１３側から順に、ＩｎＧａＮなどからなる発光層１４と、ＭｇドープＧａＮなどからなるｐ型の正コンタクト層１５を有している。正コンタクト層１５上には、正電極Ｅ１２が形成されている。正電極Ｅ１２は、正コンタクト層１５上の略全面を覆う、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などからなる透光性の全面電極Ｅ１２ａと、その上の一部に形成された、Ａｕなどからなる正の接点電極Ｅ１２ｂとから構成されている。 (Embodiment 1)
An example of the structure of a nitride LED according to Embodiment 1 of the present invention is shown in FIG. FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line XY in FIG. The nitride LED 10 shown in this figure has a negative contact layer 13 made of an n-type nitride semiconductor such as Si-doped GaN on a substrate 11 made of sapphire or the like via a buffer layer 12 made of AlN or the like. is doing. On the negative contact layer 13, a negative electrode E11 and a layered light emitting structure L10 made of a nitride semiconductor are formed in different regions. The negative electrode E11 includes an ohmic electrode E11a and a negative contact electrode E11b formed in contact with the ohmic electrode E11a. An electrical connection is formed between them. The ohmic electrode E11a is completely covered with the contact electrode E11b. In FIG. 1A, the outline of the ohmic electrode E11a hidden under the contact electrode E11b is shown by a thin broken line (the same applies to FIGS. 2 to 7). ). The constituent materials of the ohmic electrode E11a and the contact electrode E11b will be described later. The light emitting structure L10 includes, in order from the negative contact layer 13 side, a light emitting layer 14 made of InGaN or the like and a p-type positive contact layer 15 made of Mg doped GaN or the like. On the positive contact layer 15, a positive electrode E12 is formed. The positive electrode E12 includes a translucent full-surface electrode E12a made of ITO (indium tin oxide) or the like covering substantially the entire surface of the positive contact layer 15, and a positive electrode made of Au or the like formed on a part of the transparent electrode E12a. Contact electrode E12b.

窒化物ＬＥＤ１０の第１の特徴は、負電極Ｅ１１をオーミック電極Ｅ１１ａと接点電極Ｅ１１ｂとに分けて構成するとともに、接点電極Ｅ１１ｂを負コンタクト層１３に接触させているにもかかわらず、負コンタクト層１３への電流注入が主としてオーミック電極Ｅ１１ａを通して起こり、接点電極Ｅ１１ｂから負コンタクト層１３には直接電流が流れないように構成しているところである。また、窒化物ＬＥＤ１０の第２の特徴は、オーミック電極Ｅ１１ａを、負コンタクト層１３上の縁部に沿って形成しているところ、換言すれば、発光構造体Ｌ１０の内側に向かって突き出した形状とならないように形成しているところである。これら２つの特徴を兼ね備えているために、窒化物ＬＥＤ１０においては、負電極Ｅ１１から負コンタクト層１３に注入される電流が、特定の方向に集中することが防止される。よって、発光層１４における発光強度の均一性が高くなり、また、素子の寿命や信頼性が改善される。なお、本実施形態において、接点電極Ｅ１１ｂから負コンタクト層１３に直接流れる電流を完全に無くすことは必須ではなく（完全に無くすことは難しい）、通電電流を素子の使用時における最大値としたときに、オーミック電極Ｅ１１ａを通して負コンタクト層１３に流れる電流が、負の接点電極Ｅ１１ｂから直接負コンタクト層１３に流れる電流の３倍以上となるようにすればよい。より好ましくは、この電流比が５倍以上となるようにし、特に好ましくは、この電流比が１０倍以上となるようにとなるようにする。   The first feature of the nitride LED 10 is that the negative electrode E11 is divided into an ohmic electrode E11a and a contact electrode E11b, and the negative contact layer is formed in spite of the contact electrode E11b being in contact with the negative contact layer 13. The current is injected into the main electrode 13 mainly through the ohmic electrode E11a, and no current flows directly from the contact electrode E11b to the negative contact layer 13. The second feature of the nitride LED 10 is that the ohmic electrode E11a is formed along the edge on the negative contact layer 13, in other words, a shape protruding toward the inside of the light emitting structure L10. It is being formed so as not to become. Since these two characteristics are combined, in the nitride LED 10, the current injected from the negative electrode E11 into the negative contact layer 13 is prevented from being concentrated in a specific direction. Therefore, the uniformity of the light emission intensity in the light emitting layer 14 is increased, and the lifetime and reliability of the device are improved. In this embodiment, it is not essential to completely eliminate the current flowing directly from the contact electrode E11b to the negative contact layer 13 (it is difficult to completely eliminate it), and the energization current is set to the maximum value when the element is used. In addition, the current flowing through the ohmic electrode E11a to the negative contact layer 13 may be three times or more than the current flowing directly from the negative contact electrode E11b to the negative contact layer 13. More preferably, the current ratio is 5 times or more, and particularly preferably, the current ratio is 10 times or more.

負電極Ｅ１１から負コンタクト層１３への電流注入が、主としてオーミックＥ１１ａを通して生じるようにするには、負の接点電極Ｅ１１ｂと負コンタクト層１３との接触抵抗が、オーミック電極Ｅ１１ａと負コンタクト層１３との接触抵抗よりも大きくなるように、各電極を形成する。なお、以下の説明では、接触抵抗といった場合、特に断らない限り、電極と、該電極が形成された窒化物半導体層との間の接触抵抗のことを指すものとする。オーミック電極Ｅ１１ａと負の接点電極Ｅ１１ｂの接触抵抗差は、素子への通電電流を使用時における最大値としたときに、０．２Ｖ以上とすることが好ましく、０．５Ｖ以上とすることがより好ましい。   In order for current injection from the negative electrode E11 to the negative contact layer 13 to occur mainly through the ohmic E11a, the contact resistance between the negative contact electrode E11b and the negative contact layer 13 is such that the ohmic electrode E11a and the negative contact layer 13 Each electrode is formed so as to be larger than the contact resistance. In the following description, contact resistance refers to contact resistance between an electrode and a nitride semiconductor layer on which the electrode is formed, unless otherwise specified. The contact resistance difference between the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b is preferably 0.2 V or more, more preferably 0.5 V or more, when the energization current to the element is the maximum value in use. preferable.

オーミック電極Ｅ１１ａと負の接点電極Ｅ１１ｂの接触抵抗に差を設けるには、例えば、各電極を、ｎ型窒化物半導体に対する固有接触抵抗の異なる材料で形成する。電極材料は任意の導電性材料の中から選択することができるが、オーミック電極Ｅ１１ａは、少なくとも負コンタクト層１３に接する部分を、ｎ型窒化物半導体と良好なオーミック接触を形成する材料で形成することが好ましい。そのような材料として、金属材料では、Ａｌ、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）もしくはＶ（バナジウム）の単体または、これらから選ばれる１種以上の金属を含む合金が例示される。また、ＩＴＯ、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）、酸化亜鉛などの導電性酸化物も、ｎ型窒化物半導体と良好なオーミック接触を形成する。上記例示した材料を用いてオーミック電極Ｅ１１ａを形成する場合、負の接点電極Ｅ１１ｂの、少なくとも負コンタクト層１３に接する部分を、白金族元素（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ）の単体または、これらから選ばれる１種以上の金属を含む合金で形成すると、オーミック電極Ｅ１１ａと負の接点電極Ｅ１１ｂとの接触抵抗差を十分に大きくすることができる。   In order to provide a difference in the contact resistance between the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b, for example, each electrode is formed of a material having a different specific contact resistance with respect to the n-type nitride semiconductor. The electrode material can be selected from any conductive material, but the ohmic electrode E11a is formed of a material that forms at least a good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor at least a portion in contact with the negative contact layer 13. It is preferable. As such a material, as a metal material, Al, Ti (titanium), W (tungsten), Ni (nickel), Cr (chromium) or V (vanadium) alone or one or more metals selected from these are used. Examples include alloys. Conductive oxides such as ITO, indium oxide, tin oxide, IZO (indium zinc oxide), AZO (aluminum zinc oxide), and zinc oxide also form good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor. When the ohmic electrode E11a is formed using the materials exemplified above, a portion of the negative contact electrode E11b that is in contact with at least the negative contact layer 13 is a single element of a platinum group element (Pt, Rh, Pd, Ir, Os, Ru). Alternatively, when an alloy containing one or more metals selected from these is used, the difference in contact resistance between the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b can be sufficiently increased.

オーミック電極Ｅ１１ａと負の接点電極Ｅ１１ｂの接触抵抗に差を設ける他の方法として、各電極と負コンタクト層１３との接触面積に差を設ける方法がある。これは接触面積の大きい電極の方が、接触抵抗が低くなることを利用するものである。図１に示す例では、オーミック電極Ｅ１１ａよりも接点電極Ｅ１１ｂの方が、基板１１上への投影面積が大きいが、このような場合でも、オーミック電極Ｅ１１ａと接する負コンタクト層１３の表面のみを粗面化して凹凸状とすることにより、これらの電極の負コンタクト層１３との接触面積を同等としたり、更には、オーミック電極Ｅ１１ａと負コンタクト層１３との接触面積の方をより大きくすることが可能である。特に、サブミクロンサイズの微細な凹凸が形成されるように粗面化を行うと、オーミック電極Ｅ１１ａと負コンタクト層１３との接触面積を飛躍的に増加させることができる。窒化物半導体の表面をエッチングにより粗面化する方法は公知であり、例えば、特許文献３、非特許文献１などを参照することができる。   As another method of providing a difference in the contact resistance between the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b, there is a method of providing a difference in the contact area between each electrode and the negative contact layer 13. This utilizes the fact that the electrode having a larger contact area has a lower contact resistance. In the example shown in FIG. 1, the contact electrode E11b has a larger projected area on the substrate 11 than the ohmic electrode E11a. Even in this case, only the surface of the negative contact layer 13 in contact with the ohmic electrode E11a is roughened. By making the surface uneven, the contact areas of these electrodes with the negative contact layer 13 can be made equal, or the contact area between the ohmic electrode E11a and the negative contact layer 13 can be made larger. Is possible. In particular, when the surface is roughened so that fine irregularities of submicron size are formed, the contact area between the ohmic electrode E11a and the negative contact layer 13 can be dramatically increased. A method of roughening the surface of a nitride semiconductor by etching is known, and for example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 can be referred to.

更に、オーミック電極Ｅ１１ａと負の接点電極Ｅ１１ｂの接触抵抗に差を設ける他の方法として、オーミック電極Ｅ１１ａには、負コンタクト層１３との接触抵抗が低下するように熱処理を施す一方、負の接点電極Ｅ１１ｂにはかかる熱処理を施さないようにする、という方法も採用可能である。   Furthermore, as another method of providing a difference in the contact resistance between the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b, the ohmic electrode E11a is subjected to heat treatment so that the contact resistance with the negative contact layer 13 is reduced, while the negative contact is applied. It is also possible to adopt a method in which the heat treatment is not performed on the electrode E11b.

オーミック電極Ｅ１１ａ、負の接点電極Ｅ１１ｂのそれぞれは、単層構造としてもよいし、多層構造としてもよい。接点電極Ｅ１１ｂの材料がオーミック電極Ｅ１１ａに拡散してオーミック電極Ｅ１１ａの接触抵抗が高くなることを防ぐために、両電極の境界部分にはバリア層を設けてもよい。ワイヤボンディングを行う場合には、接点電極Ｅ１１ｂの表層をボンディングワイヤの種類に応じて、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ（銅）などで形成することが好ましい。フリップチップ実装用のＬＥＤとする場合には、ハンダが接合されることから、接点電極Ｅ１１ｂの表層を、使用するハンダの種類にあわせて、Ａｕ、Ｓｎ（錫）、その他、ハンダにより濡れ易い金属材料で形成することが好ましい。   Each of the ohmic electrode E11a and the negative contact electrode E11b may have a single layer structure or a multilayer structure. In order to prevent the material of the contact electrode E11b from diffusing into the ohmic electrode E11a and increasing the contact resistance of the ohmic electrode E11a, a barrier layer may be provided at the boundary between the electrodes. When wire bonding is performed, the surface layer of the contact electrode E11b is preferably formed of Au, Al, Cu (copper) or the like according to the type of bonding wire. In the case of an LED for flip chip mounting, since solder is joined, the surface layer of the contact electrode E11b is made of Au, Sn (tin), or other metal that is easily wetted by solder according to the type of solder used. It is preferable to form with a material.

図１（ａ）に示すように、窒化物ＬＥＤ１０では、オーミック電極Ｅ１１ａが負コンタクト層１３上の縁部に沿って帯状に形成されており、積層構造体Ｌ１０の内側に向かって突き出した部分を有していない。オーミック電極Ｅ１１ａは、この例のように、帯状に形成することが最も好ましく、その場合、帯幅Ｗに対する帯長さＬの比Ｌ／Ｗは３以上とすればよいが、好ましくは４以上、より好ましくは６以上とする。帯幅Ｗの絶対値は３０μｍ以下とすることが好ましく、２０μｍ以下とすることがより好ましく、１０μｍ以下とすることが更に好ましい。一方、負の接点電極Ｅ１１ｂは、特許文献１その他を参考にして、接点電極として必要な大きさおよび膜厚に形成する。   As shown in FIG. 1A, in the nitride LED 10, the ohmic electrode E11a is formed in a strip shape along the edge on the negative contact layer 13, and a portion protruding toward the inside of the multilayer structure L10 is formed. I don't have it. The ohmic electrode E11a is most preferably formed in a band shape as in this example, and in that case, the ratio L / W of the band length L to the band width W may be 3 or more, preferably 4 or more, More preferably 6 or more. The absolute value of the band width W is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 10 μm or less. On the other hand, the negative contact electrode E11b is formed in a size and a film thickness required as a contact electrode with reference to Patent Document 1 and others.

窒化物ＬＥＤ１０では、オーミック電極Ｅ１１ａを負の接点電極Ｅ１１ｂが覆っているが、図２に上面図を示す窒化物ＬＥＤ２０のように、オーミック電極Ｅ２１ａが、負の接点電極Ｅ２１ｂの外側にはみ出すようにしてもよい。図２の例では、オーミック電極Ｅ２１ａの長さを、方形状の負コンタクト層２３の１辺の長さと略同じとしている。このように、オーミック電極を、負コンタクト層の縁部に沿って長く延びた形状に形成すると、負コンタクト層に注入される電流の特定方向への集中を、より効果的に防止することができる。オーミック電極が負の接点電極の外側に伸びた部分（以下「伸長部」ともいう。）は、幅を１μｍ〜１０μｍ、膜厚を０．１μｍ〜１μｍとすることができる。幅や膜厚をこれより小さくすると、抵抗が高くなって、伸長部内における長手方向の電流拡散性が低くなるので、該伸長部を設けることにより得られる効果が小さくなる。また、伸長部の幅を１０μｍよりも大きくすると、発光構造体Ｌ２０の面積を小さくする必要が生じる。   In the nitride LED 10, the ohmic electrode E11a is covered with the negative contact electrode E11b. However, like the nitride LED 20 whose top view is shown in FIG. 2, the ohmic electrode E21a protrudes outside the negative contact electrode E21b. May be. In the example of FIG. 2, the length of the ohmic electrode E <b> 21 a is substantially the same as the length of one side of the rectangular negative contact layer 23. Thus, when the ohmic electrode is formed in a shape extending long along the edge of the negative contact layer, concentration of the current injected into the negative contact layer in a specific direction can be more effectively prevented. . A portion where the ohmic electrode extends to the outside of the negative contact electrode (hereinafter also referred to as “extension portion”) can have a width of 1 μm to 10 μm and a film thickness of 0.1 μm to 1 μm. If the width or film thickness is smaller than this, the resistance becomes high and the current diffusibility in the longitudinal direction in the elongated portion becomes lower, so the effect obtained by providing the elongated portion becomes smaller. In addition, when the width of the extending portion is larger than 10 μm, it is necessary to reduce the area of the light emitting structure L20.

伸長部は、図２の例よりも更に長く設けることができる。図３に上面図を示す窒化物ＬＥＤ３０の例では、オーミック電極Ｅ３１ａを、方形状の負コンタクト層３３の３辺（３辺のうち２辺はその一部分）に沿うように形成している。また、図４に上面図を示す窒化物ＬＥＤ４０の例では、オーミック電極Ｅ４１ａを負コンタクト層４３の２辺に沿うように形成している。なお、この例では、負の接点電極Ｅ４１ｂと正の接点電極Ｅ４２ｂとを、方形状の負コンタクト層４３上の対角位置に配置している。図５に上面図を示す窒化物ＬＥＤ５０の例では、オーミック電極Ｅ５１ａを、発光構造体Ｌ５０を取り囲むように形成している。この窒化物ＬＥＤ５０では、正の接点電極Ｅ５２ｂを、全面電極Ｅ５２ａの略中央部に設けており、そのために、負コンタクト層５３上の角部に設けた負の接点電極Ｅ５１ｂと正の接点電極Ｅ５２ｂとの距離が近くなっている。しかし、負の接点電極Ｅ５１ｂから負コンタクト層５３に直接電流が流れないので、近接した正負の接点電極間の領域に電流が集中する問題が生じない。   The extending portion can be provided longer than the example of FIG. In the example of the nitride LED 30 whose top view is shown in FIG. 3, the ohmic electrode E31a is formed along three sides of the rectangular negative contact layer 33 (two of the three sides are a part thereof). In the example of the nitride LED 40 whose top view is shown in FIG. 4, the ohmic electrode E <b> 41 a is formed along two sides of the negative contact layer 43. In this example, the negative contact electrode E41b and the positive contact electrode E42b are arranged at diagonal positions on the square negative contact layer 43. In the example of the nitride LED 50 whose top view is shown in FIG. 5, the ohmic electrode E51a is formed so as to surround the light emitting structure L50. In the nitride LED 50, the positive contact electrode E52b is provided at the substantially central portion of the entire surface electrode E52a. For this reason, the negative contact electrode E51b and the positive contact electrode E52b provided at the corners on the negative contact layer 53 are provided. And the distance is close. However, since no current flows directly from the negative contact electrode E51b to the negative contact layer 53, there is no problem of current concentration in a region between adjacent positive and negative contact electrodes.

なお、図３の例では、負の接点電極Ｅ３１ｂと接する部分において、オーミック電極Ｅ３１ａの帯幅を広くすることで、オーミック電極と負の接点電極との接触面積を大きくし、両電極間の間に十分な電気的接続が形成されるようにしている。図４および図５の例では、同様の理由から、負の接点電極を形成する角部で、オーミック電極の幅を広くしている。   In the example of FIG. 3, the contact area between the ohmic electrode and the negative contact electrode is increased by increasing the width of the ohmic electrode E31a in the portion in contact with the negative contact electrode E31b. A sufficient electrical connection is formed. In the example of FIGS. 4 and 5, for the same reason, the width of the ohmic electrode is widened at the corner where the negative contact electrode is formed.

本実施形態に係る窒化物ＬＥＤは、従来より知られている窒化物ＬＥＤの製造方法を用いて製造することができる。図１に示す窒化物ＬＥＤ１０を例にすると、まず、サファイアなどからなる基板１１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属化合物気相成長法）、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ法（分子ビームエピタキシー法）などの気相成長法を用いて、負コンタクト層１３、発光層１４、正コンタクト層１５を順次形成し、積層する。基板１１はサファイア基板に限定されず、窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に適した公知の基板を任意に用いることができる。窒化物半導体と格子整合しない基板を用いる場合には、基板１１と負コンタクト層１３との間に、バッファ層１２を設ける。好ましくは、窒化物半導体からなる低温バッファ層と高温バッファ層を併用する。ｎ型窒化物半導体で形成する負コンタクト層１３は、アンドープで形成してもよいが、好ましくは、Ｓｉ、Ｇｅ（ゲルマニウム）などのｎ型不純物を添加して、キャリア濃度を高くする。負コンタクト層１３と発光層１４との間にはｎ型クラッド層を設けてもよく、また、発光層１４と正コンタクト層１５との間にはｐ型クラッド層を設けてもよい。ダブルヘテロ構造が構成されるよう、発光層を挟む層のバンドギャップを、発光層のバンドギャップよりも大きくするすることが好ましい。発光層１４は量子井戸構造、特に、多重量子井戸構造とすることが好ましい。正コンタクト層１５は、Ｍｇを添加したｐ型窒化物半導体とすることが好ましい。変形態様として、発光層の上または下にトンネル接合を設ける場合には、正コンタクト層をｎ型窒化物半導体で形成する。   The nitride LED according to this embodiment can be manufactured by using a conventionally known method for manufacturing a nitride LED. Taking the nitride LED 10 shown in FIG. 1 as an example, first, on a substrate 11 made of sapphire or the like, an MOVPE method (organometallic compound vapor phase growth method), an HVPE method (hydride vapor phase growth method), an MBE method (molecular beam). The negative contact layer 13, the light emitting layer 14, and the positive contact layer 15 are sequentially formed and stacked using a vapor phase growth method such as an epitaxy method. The substrate 11 is not limited to a sapphire substrate, and any known substrate suitable for epitaxial growth of nitride semiconductor crystals can be used arbitrarily. When using a substrate that does not lattice match with the nitride semiconductor, the buffer layer 12 is provided between the substrate 11 and the negative contact layer 13. Preferably, a low temperature buffer layer made of a nitride semiconductor and a high temperature buffer layer are used in combination. The negative contact layer 13 formed of an n-type nitride semiconductor may be formed undoped, but preferably an n-type impurity such as Si or Ge (germanium) is added to increase the carrier concentration. An n-type cladding layer may be provided between the negative contact layer 13 and the light emitting layer 14, and a p-type cladding layer may be provided between the light emitting layer 14 and the positive contact layer 15. It is preferable that the band gap of the layers sandwiching the light emitting layer is larger than the band gap of the light emitting layer so that a double heterostructure is formed. The light emitting layer 14 preferably has a quantum well structure, particularly a multiple quantum well structure. The positive contact layer 15 is preferably a p-type nitride semiconductor to which Mg is added. As a modification, when a tunnel junction is provided above or below the light emitting layer, the positive contact layer is formed of an n-type nitride semiconductor.

窒化物半導体層の形成を行った後、反応性イオンエッチング法を用いて、正コンタクト層１５の表面側から正コンタクト層１５および発光層１４の一部を除去することにより、負電極Ｅ１１を形成すべき負コンタクト層１３の表面を露出させる。このときエッチングしないで残した部分が、発光構造体Ｌ１０となる。露出した負コンタクト層１３の表面上への負電極Ｅ１１の形成および、正コンタクト層１５上への正電極Ｅ１２の形成は、使用する電極材料に応じて、蒸着、スパッタリング等の方法を適宜用いて行う。電極のパターニングは、公知のリフトオフ法により行うことができる。正電極Ｅ１２を構成する全面電極Ｅ１２ａおよび正の接点電極Ｅ１２ｂの材料や膜厚については、公知技術を参照することができる。正の接点電極は、図６に示す窒化物ＬＥＤ６０の例のように、ボンディングの際に主として用いる本体部Ｅ６２ｂ−１と、該本体部から伸びた電流拡散部Ｅ６２ｂ−２とを有する構成としてもよい。フリップチップ実装用のＬＥＤでは、全面電極Ｅ１２ａを光反射性を有する金属膜で形成することが好ましく、また、その全面電極に接点電極を兼用させることができる。電極形成が完了したら、正負の接点電極の表面を除く、ウェハの表面を、誘電体材料からなる絶縁保護膜で被覆し、最後に、スクライバー、ダイサーなどを用いてウェハを切断し、チップ状にする。   After forming the nitride semiconductor layer, the negative electrode E11 is formed by removing a part of the positive contact layer 15 and the light emitting layer 14 from the surface side of the positive contact layer 15 using a reactive ion etching method. The surface of the negative contact layer 13 to be exposed is exposed. At this time, the portion left without being etched becomes the light emitting structure L10. Formation of the negative electrode E11 on the exposed surface of the negative contact layer 13 and formation of the positive electrode E12 on the positive contact layer 15 are appropriately performed using a method such as vapor deposition or sputtering according to the electrode material used. Do. The patterning of the electrodes can be performed by a known lift-off method. For the materials and film thicknesses of the full-surface electrode E12a and the positive contact electrode E12b constituting the positive electrode E12, known techniques can be referred to. As in the example of the nitride LED 60 shown in FIG. 6, the positive contact electrode may include a main body E62b-1 mainly used for bonding and a current spreading part E62b-2 extending from the main body. Good. In the LED for flip-chip mounting, it is preferable to form the entire surface electrode E12a with a light-reflective metal film, and the entire surface electrode can also be used as a contact electrode. When the electrode formation is completed, the surface of the wafer, excluding the surface of the positive and negative contact electrodes, is covered with an insulating protective film made of a dielectric material, and finally the wafer is cut using a scriber, a dicer, etc. to form a chip. To do.

（実施形態２）
本実施形態２においても、負電極をオーミック電極と接点電極とに分けて構成し、接点電極から負コンタクト層には直接電流が流れないようにすること、ならびに、オーミック電極を負コンタクト層上の縁部に沿って形成することについては、前記実施形態１と同様である。本実施形態２が前記実施形態１と異なるのは、接点電極から負コンタクト層に直接電流が流れないようにするために、接点電極を負コンタクト層に接しないように形成するところである。つまり、本実施形態２に係る窒化物ＬＥＤでは、負コンタクト層への電流注入をオーミック電極を通してのみ行う。 (Embodiment 2)
Also in the second embodiment, the negative electrode is divided into an ohmic electrode and a contact electrode so that no current flows directly from the contact electrode to the negative contact layer, and the ohmic electrode is placed on the negative contact layer. The formation along the edge is the same as in the first embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that the contact electrode is formed not to contact the negative contact layer in order to prevent a current from flowing directly from the contact electrode to the negative contact layer. That is, in the nitride LED according to the second embodiment, current injection into the negative contact layer is performed only through the ohmic electrode.

図７は本実施形態２に係る窒化物ＬＥＤの構造を示す図で、図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｙ線の位置における断面図である。この図に示す窒化物ＬＥＤ７０は、基板７１の上に、バッファ層７２を介して、ｎ型窒化物半導体からなる負コンタクト層７３を有している。負コンタクト層７３上には、負電極Ｅ７１と、窒化物半導体からなる層状の発光構造体Ｌ７０とが、それぞれ異なる領域に形成されている。負電極Ｅ７１は、オーミック電極Ｅ７１ａと、該オーミック電極Ｅ７１ａに接して形成された負の接点電極Ｅ７１ｂと、から構成されている。これらの間には電気的な接続が形成されている。発光構造体Ｌ７０は、負コンタクト層７３側から順に、ＩｎＧａＮなどからなる発光層７４と、ＭｇドープＧａＮなどからなるｐ型の正コンタクト層７５を有している。正コンタクト層７５上には、正電極Ｅ７２が形成されている。正電極Ｅ７２は、正コンタクト層７５上の略全面を覆う、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などからなる透光性の全面電極Ｅ７２ａと、その上の一部に形成された、Ａｕなどからなる正の接点電極Ｅ７２ｂとから構成されている。   7A and 7B are diagrams showing the structure of the nitride LED according to the second embodiment. FIG. 7A is a top view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line XY in FIG. FIG. The nitride LED 70 shown in this figure has a negative contact layer 73 made of an n-type nitride semiconductor on a substrate 71 with a buffer layer 72 interposed therebetween. On the negative contact layer 73, a negative electrode E71 and a layered light emitting structure L70 made of a nitride semiconductor are formed in different regions. The negative electrode E71 includes an ohmic electrode E71a and a negative contact electrode E71b formed in contact with the ohmic electrode E71a. An electrical connection is formed between them. The light emitting structure L70 includes, in order from the negative contact layer 73 side, a light emitting layer 74 made of InGaN or the like and a p-type positive contact layer 75 made of Mg doped GaN or the like. On the positive contact layer 75, a positive electrode E72 is formed. The positive electrode E72 includes a translucent full-surface electrode E72a made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like that covers substantially the entire surface of the positive contact layer 75, and a positive electrode made of Au or the like formed on a part thereof. Contact electrode E72b.

図７（ａ）では図示を省略しているが、窒化物ＬＥＤ７０では、図７（ｂ）に示すように、素子の上面側が、負の接点電極Ｅ７１ｂと正の接点電極Ｅ７２ｂを除いて、絶縁保護膜として形成された誘電体膜Ｄに覆われているとともに、オーミック電極Ｅ７１ａと負の接点電極Ｅ７１ｂとの接触および、全面電極Ｅ７２ａと正の接点電極Ｅ７２ｂとの接触が、いずれも誘電体膜Ｄに設けられた開口部を通して達成されている。特徴的なのは、負の接点電極Ｅ７１ｂがオーミック電極Ｅ７１ａとは接触しているが、負の接点電極Ｅ７１ｂと負コンタクト層７３との接触は、誘電体膜Ｄによって妨げられているところである。従って、この窒化物ＬＥＤ７０では、負の接点電極Ｅ７１ｂから負コンタクト層７３には直接電流が流れない。そして、図７（ａ）に示すように、オーミック電極Ｅ７１ａが、正方形状の負コンタクト層７３の一辺に沿って、帯状に形成されているので、オーミック電極Ｅ７１ａから負コンタクト層７３に注入される電流が、特定の方向に集中することが防止される。そのために、発光層７４における発光強度の均一性が高くなり、また、素子の寿命や信頼性が改善される。   Although not shown in FIG. 7A, in the nitride LED 70, as shown in FIG. 7B, the upper surface side of the element is insulated except for the negative contact electrode E71b and the positive contact electrode E72b. The dielectric film D is covered with the dielectric film D formed as a protective film, and the contact between the ohmic electrode E71a and the negative contact electrode E71b and the contact between the full surface electrode E72a and the positive contact electrode E72b are both dielectric films. This is achieved through an opening provided in D. Characteristically, the negative contact electrode E71b is in contact with the ohmic electrode E71a, but the contact between the negative contact electrode E71b and the negative contact layer 73 is hindered by the dielectric film D. Therefore, in this nitride LED 70, no current flows directly from the negative contact electrode E71b to the negative contact layer 73. 7A, since the ohmic electrode E71a is formed in a strip shape along one side of the square negative contact layer 73, the ohmic electrode E71a is injected into the negative contact layer 73. The current is prevented from concentrating in a specific direction. Therefore, the uniformity of the light emission intensity in the light emitting layer 74 is increased, and the lifetime and reliability of the device are improved.

窒化物ＬＥＤ７０における、オーミック電極Ｅ７０ａの好ましい材料は、窒化物ＬＥＤ１０の場合と同様である。オーミック電極Ｅ７０ａと負コンタクト層７３との接触抵抗を下げるために、窒化物ＬＥＤ７０においても、オーミック電極Ｅ７０ａと接する負コンタクト層７３の表面を粗面化してよい。窒化物ＬＥＤ７０における、オーミック電極Ｅ７０ａの好ましい形状や寸法についても、窒化物ＬＥＤ１０の場合と同様である。   A preferable material for the ohmic electrode E <b> 70 a in the nitride LED 70 is the same as that in the nitride LED 10. In order to reduce the contact resistance between the ohmic electrode E70a and the negative contact layer 73, also in the nitride LED 70, the surface of the negative contact layer 73 in contact with the ohmic electrode E70a may be roughened. The preferable shape and dimensions of the ohmic electrode E70a in the nitride LED 70 are also the same as those in the nitride LED 10.

窒化物ＬＥＤ７０を製造する場合、オーミック電極Ｅ７１ａおよび全面電極Ｅ７２ａの形成までは、窒化物ＬＥＤ１０の場合と同様にして行うことができる。その後、正負の接点電極を形成する前に、ウェハの表面を誘電体膜Ｄ（絶縁保護膜）で被覆したうえ、誘電体膜Ｄの所定位置にエッチングで所定形状の開口部を形成し、オーミック電極Ｅ７１ａおよび全面電極Ｅ７２ａの一部を露出させる。そして、該開口部に露出したオーミック電極Ｅ７１ａおよび全面電極Ｅ７２ａのそれぞれと接触するように、負の接点電極Ｅ７１ｂおよび正の接点電極Ｅ７２ｂを形成する。   When manufacturing the nitride LED 70, the formation of the ohmic electrode E71a and the entire surface electrode E72a can be performed in the same manner as in the case of the nitride LED 10. Thereafter, before forming the positive and negative contact electrodes, the surface of the wafer is covered with a dielectric film D (insulating protective film), and an opening having a predetermined shape is formed at a predetermined position of the dielectric film D by etching. A part of the electrode E71a and the entire surface electrode E72a is exposed. Then, a negative contact electrode E71b and a positive contact electrode E72b are formed so as to come into contact with the ohmic electrode E71a and the entire surface electrode E72a exposed in the opening.

以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の効果が生じる範囲で種々の変形を行うことが可能である。   Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the effects of the invention.

本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｙ線の位置における断面図である。It is a figure which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention, Fig.1 (a) is a top view, FIG.1 (b) is a cross section in the position of the XY line of Fig.1 (a). FIG. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting diode element concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｙ線の位置における断面図である。It is a figure which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting-diode element which concerns on embodiment of this invention, Fig.7 (a) is a top view, FIG.7 (b) is a cross section in the position of the XY line of Fig.7 (a). FIG. 従来の窒化物半導体発光ダイオード素子の構造を示す図であり、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のｘ−ｙ線の位置における断面図である。It is a figure which shows the structure of the conventional nitride semiconductor light-emitting diode element, Fig.8 (a) is a top view, FIG.8 (b) is sectional drawing in the position of the xy line of Fig.8 (a).

符号の説明Explanation of symbols

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 窒化物半導体発光ダイオード素子
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 基板
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２ バッファ層
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３ 負コンタクト層
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４ 発光層
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５ 正コンタクト層
Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１、Ｅ５１、Ｅ６１、Ｅ７１ 負電極
Ｅ１１ａ、Ｅ２１ａ、Ｅ３１ａ、Ｅ４１ａ、Ｅ５１ａ、Ｅ６１ａ、Ｅ７１ａ オーミック電極
Ｅ１１ｂ、Ｅ２１ｂ、Ｅ３１ｂ、Ｅ４１ｂ、Ｅ５１ｂ、Ｅ６１ｂ、Ｅ７１ｂ 負の接点電極
Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ３２、Ｅ４２、Ｅ５２、Ｅ６２、Ｅ７２ 正電極
Ｅ１２ａ、Ｅ２２ａ、Ｅ３２ａ、Ｅ４２ａ、Ｅ５２ａ、Ｅ６２ａ、Ｅ７２ａ 全面電極
Ｅ１２ｂ、Ｅ２２ｂ、Ｅ３２ｂ、Ｅ４２ｂ、Ｅ５２ｂ、Ｅ６２ｂ、Ｅ７２ｂ 正の接点電極
Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０、Ｌ４０、Ｌ５０、Ｌ６０、Ｌ７０ 発光構造体
Ｄ 誘電体膜 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 Nitride semiconductor light emitting diode elements 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 Substrate 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72 Buffer layer 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73 Negative contact layer 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 Light emitting layer 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75 Positive contact layer E11, E21, E31 , E41, E51, E61, E71 Negative electrodes E11a, E21a, E31a, E41a, E51a, E61a, E71a Ohmic electrodes E11b, E21b, E31b, E41b, E51b, E61b, E71b Negative contact electrodes E12, E22, E32, E42, E52, E62, E72 Positive electrodes E12a, E22a, E32a, E42a, E52a, E62a, E72a Full-surface electrodes E12b, E22b, E32b, E42b, E52b, E62b, E72b Positive contact electrodes L10, L20, L30, L40, L50, L60, L70 Light-emitting structure D Dielectric film

Claims (9)

基板上に形成されたｎ型窒化物半導体からなる負コンタクト層を有し、
該負コンタクト層上には、負電極と、窒化物半導体からなる層状の発光構造体とが、それぞれ異なる領域に形成されており、
該発光構造体は、発光層を含むとともに最上部に正コンタクト層を有し、
該正コンタクト層上に正電極が形成されている、窒化物半導体発光ダイオード素子において、
負電極が、オーミック電極と、該オーミック電極と電気的に接続された接点電極とからなり、
該接点電極は、当該接点電極から前記負コンタクト層に直接電流が流れないように形成されており、
前記オーミック電極は、前記負コンタクト層上の縁部に沿って形成されていることを特徴とする、窒化物半導体発光ダイオード素子。 A negative contact layer made of an n-type nitride semiconductor formed on the substrate;
On the negative contact layer, a negative electrode and a layered light emitting structure made of a nitride semiconductor are formed in different regions,
The light emitting structure includes a light emitting layer and has a positive contact layer at the top,
In a nitride semiconductor light-emitting diode element in which a positive electrode is formed on the positive contact layer,
The negative electrode is composed of an ohmic electrode and a contact electrode electrically connected to the ohmic electrode,
The contact electrode is formed so that no current flows directly from the contact electrode to the negative contact layer,
The nitride semiconductor light emitting diode device, wherein the ohmic electrode is formed along an edge on the negative contact layer. 当該窒化物半導体発光ダイオード素子への通電電流を使用時における最大値としたときに、前記オーミック電極を通して前記負コンタクト層に流れる電流が、前記接点電極から該負コンタクト層に直接流れる電流の５倍以上である、請求項１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 When the current flowing to the nitride semiconductor light emitting diode element is the maximum value in use, the current flowing through the ohmic electrode to the negative contact layer is five times the current flowing directly from the contact electrode to the negative contact layer. The nitride semiconductor light-emitting diode device according to claim 1, which is as described above. 前記オーミック電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＣｒもしくはＶの単体または、これらから選ばれる１種以上の金属を含む合金で形成されている、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The portion of the ohmic electrode that is in contact with the negative contact layer is formed of a simple substance of Al, Ti, W, Ni, Cr, or V, or an alloy containing one or more metals selected from these. Or the nitride semiconductor light-emitting diode device according to 2; 前記オーミック電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、導電性酸化物で形成されている、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The nitride semiconductor light-emitting diode element according to claim 1, wherein a portion of the ohmic electrode that is in contact with the negative contact layer is formed of a conductive oxide. 前記接点電極の一部が前記負コンタクト層に接しており、該接点電極と該負コンタクト層との接触抵抗を、前記オーミック電極と該負コンタクト層との接触抵抗よりも高くすることにより、該接点電極から該負コンタクト層に直接電流が流れないようにされている、請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 A part of the contact electrode is in contact with the negative contact layer, and the contact resistance between the contact electrode and the negative contact layer is higher than the contact resistance between the ohmic electrode and the negative contact layer, The nitride semiconductor light-emitting diode device according to any one of claims 1 to 4, wherein a current does not flow directly from the contact electrode to the negative contact layer. 前記接点電極の、前記負コンタクト層と接する部分が、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、ＯｓもしくはＲｕの単体またはこれらから選ばれる１種以上の金属を含む合金で形成されている、請求項５に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The portion of the contact electrode in contact with the negative contact layer is formed of a single substance of Pt, Rh, Pd, Ir, Os, or Ru or an alloy containing one or more metals selected from these. The nitride semiconductor light-emitting diode device described. 前記接点電極を前記負コンタクト層に接しないように形成することにより、該接点電極から該負コンタクト層に直接電流が流れないようにされている、請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The nitriding according to any one of claims 1 to 4, wherein a current is not directly flown from the contact electrode to the negative contact layer by forming the contact electrode so as not to contact the negative contact layer. Semiconductor light-emitting diode element. 前記接点電極と前記負コンタクト層との間が誘電体膜により隔てられており、該誘電体膜が、当該素子の上面を覆う絶縁保護膜の一部である、請求項７に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The nitride according to claim 7, wherein the contact electrode and the negative contact layer are separated by a dielectric film, and the dielectric film is a part of an insulating protective film that covers an upper surface of the element. Semiconductor light emitting diode element. 前記オーミック電極と接する前記負コンタクト層の表面が粗面化されている、請求項１〜８のいずれかに記載の窒化物半導体発光ダイオード素子。 The nitride semiconductor light-emitting diode element according to claim 1, wherein a surface of the negative contact layer in contact with the ohmic electrode is roughened.
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