JP2010027792A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1p型コンタクト層106について、成長温度を780〜1000℃の範囲、第1p型コンタクト層106のMg濃度を2×1019〜8×1019/cm3 の範囲で変化させた発光素子サンプルを作製する。そして、発光素子サンプルの成長温度を上昇させていったときに、ガラス封止による駆動電圧上昇が始まる温度を臨界成長温度、発光素子サンプルのMg濃度を減じていった時に初期駆動電圧が上昇し始めるMg濃度を臨界Mg濃度とする。次に、成長温度を臨界成長温度とし、Mg濃度が臨界Mg濃度となるように第1p型コンタクト層106を形成した発光素子1を作製する。その後、発光素子1をセラミック基板2にフリップチップ実装し、600℃でのホットプレス加工により発光素子1をガラス封止部3で封止する。
【選択図】図2
Description
発光素子をガラス封止すると、ガラス封止する前に比べて駆動電圧が上昇し、発光が周辺発光に局在するという現象が、本発明者らにより発見された。そしてさらに、本発明者らは、p型コンタクト層の成長温度とMg濃度が、駆動電圧の上昇を抑制でき、且つ、発光素子を全面発光とすることができるための制御条件となることを見いだした。
また、本発明では、p型コンタクト層において、素子として機能し得る範囲でp型低抵抗化できる条件が成立する範囲において、ガラス封止により、駆動電圧が所定値以上に上昇し、周辺発光となる成長温度よりも低く、及び、Mg濃度よりも低くすることで、駆動電圧の上昇を所定値以下として、且つ、素子を全面発光とするようにしている。また、この所定値としては、発光素子として、機能させるために、ガラス封止前の素子の駆動電圧に対して、駆動電圧上昇値(上昇量)が、20%を選択することができる。
駆動電圧上昇値とp型コンタクト層の成長温度との関係は、上記のMg濃度範囲及び上記のp型コンタクト層の成長温度範囲においては、成長温度が低い程、駆動電圧上昇値は、低下して、下限の飽和値に達すると考えられる。そして、この特性は、p型コンタクト層のMg濃度によって変化する。臨界成長温度は、この特性において、p型コンタクト層の成長温度を徐々に上昇させて行った時に、駆動電圧上昇値が増加し始める下限の温度を臨界成長温度と定義する。また、サファイア基板を用いた場合のp型コンタクト層の結晶性は、上記の温度範囲では、成長温度が高い程、良質である。したがって、 p型コンタクト層のMg濃度を所定濃度にした状態では、この臨界成長温度で、p型コンタクト層を成長させると、駆動電圧上昇値を最小にして、且つ、結晶性を良好とすることができる。
なお、最も初期駆動電圧が低いMg濃度がある範囲で存在する場合には、そのうちの最小値を上記の標準Mg濃度とする。
なお、最も初期駆動電圧が低いMg濃度と成長温度が、ある範囲で存在する場合には、そのうちの最小値を上記の標準Mg濃度、標準成長温度とする。
なお、標準Mg濃度、標準成長温度の定義は、第5の発明と同一である。
原料ガスには、Ga源としてTMG(トリメチルガリウム)、Al源としてTMA(トリメチルアルミニウム)、In源としてTMI(トリメチルインジウム)、N源としてアンモニア、n型ドーパントであるSi源としてシラン、p型ドーパントであるMg源としてCp2 Mg(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)、を用いる。なお、第2p型コンタクト層107のMg濃度が第1p型コンタクト層106の1.5〜3倍となるよう第2p型コンタクト層107を形成する。また、第1p型コンタクト層106の厚さは50〜200nm、第2p型コンタクト層107の厚さは5〜15nmとなるよう形成する。
2:セラミック基板
3:ガラス封止部
100:サファイア基板
101:n型コンタクト層
102:n型ESD層
103:n型クラッド層
104:MQW層
105:p型クラッド層
106:第1p型コンタクト層
107:第2p型コンタクト層
110:透明電極
111:pパッド電極
112:n電極
200a、b:回路パターン
202:Auバンプ
Claims (8)
- 基板上にIII 族窒化物半導体からなるn型層、発光層、p型クラッド層、p型コンタクト層をMOCVD法によって積層し、p電極、n電極を形成して発光素子を製造する第1工程と、前記発光素子を実装部材に実装し、前記発光素子を400℃以上の温度でガラスにより封止する第2工程とを有する発光装置の製造方法において、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成は、成長温度780〜1000℃で、Mg濃度が2×1019〜8×1019/cm3 となるよう行う、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、Mg濃度2×1019〜8×1019/cm3 の範囲、成長温度780〜1000℃の範囲で変化させて複数の発光素子サンプルを作製し、その複数の発光素子サンプル中で、所定の成長温度における最も初期駆動電圧が低い発光素子サンプルの前記p型コンタクト層のMg濃度から、Mg濃度を減じていった時に初期駆動電圧が上昇を始めるMg濃度を臨界Mg濃度として決定し、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成は、Mg濃度が前記臨界Mg濃度となるよう行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記発光素子の前記基板はサファイアであり、
前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度をMg濃度2×1019〜8×1019/cm3 の範囲、成長温度780〜1000℃の範囲で変化させて複数の発光素子サンプルを作製し、その複数の発光素子サンプル中で、所定のMg濃度において成長温度を上昇させていった時に、ガラス封止による駆動電圧上昇値が増加し始める成長温度を臨界成長温度として決定し、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成を前記臨界成長温度で行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、Mg濃度2×1019〜8×1019/cm3 の範囲、成長温度780〜1000℃の範囲で変化させて複数の発光素子サンプルを作製し、その複数の発光素子サンプル中で最も初期駆動電圧が低い発光素子サンプルの前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、標準Mg濃度、標準成長温度として、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成は、成長温度が前記標準成長温度で、Mg濃度が前記標準Mg濃度の0.6〜0.8倍となるよう行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、Mg濃度2×1019〜8×1019/cm3 の範囲、成長温度780〜1000℃の範囲で変化させて複数の発光素子サンプルを作製し、その複数の発光素子サンプル中で最も初期駆動電圧が低い発光素子サンプルの前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、標準Mg濃度、標準成長温度として、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成は、成長温度が前記標準成長温度−50℃〜前記標準成長温度−25℃の範囲で、Mg濃度が前記標準Mg濃度となるよう行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、Mg濃度2×1019〜8×1019/cm3 の範囲、成長温度780〜1000℃の範囲で変化させて複数の発光素子サンプルを作製し、その複数の発光素子サンプル中で最も初期駆動電圧が低い発光素子サンプルの前記p型コンタクト層のMg濃度および成長温度を、標準Mg濃度、標準成長温度として、
前記第1工程での前記p型コンタクト層の形成は、成長温度が前記標準成長温度−50℃〜前記標準成長温度−25℃の範囲で、Mg濃度が前記標準Mg濃度の0.6〜0.8倍となるよう行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2工程における前記発光素子のガラスによる封止は、前記ガラスと発光素子とが接し、前記ガラスと前記実装部材とが接合されることによって前記発光素子が密封されるよう行う、ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1工程での前記p型コンタクト層形成後から、前記第2工程でのガラス封止までの間に、酸素雰囲気中で400〜600℃、0.5〜2.0時間の熱処理を行う、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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JP2012248763A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法 |
JP2013172063A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置の製造方法、およびガラス封止用発光素子の製造方法 |
JP2019149480A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 豊田合成株式会社 | 半導体素子、発光装置、および発光装置の製造方法 |
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- 2008-07-17 JP JP2008186222A patent/JP5256898B2/ja active Active
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