JP2022067526A - 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
p型AlGaN系半導体層と、
前記p型AlGaN系半導体層上に設けられたp型電極と、
前記p型電極上に設けられたパッドと、
を備え、
前記p型電極は、
前記p型AlGaN系半導体層側に配置されたオーミック金属層と、
前記オーミック金属層よりも前記パッド側に配置され、TiN層を含むバリア層と、
を有し、
上面視において、前記バリア層の領域のうち、前記パッドと前記バリア層との電気的な接続領域と重複していない領域を表面拡散抑制面と定義した場合、当該表面拡散抑制面が環状に形成されている。
前記バリア層に含まれるTiN層の厚さが、100nm以上2000nm以下であってもよい。
前記バリア層が更にTi層を有し、前記表面拡散抑制面には当該Ti層が露出してもよい。
前記バリア層と前記パッドの間配置されたPt含有層をさら備え、
前記パッドと前記バリア層との電気的な接続が、前記Pt含有層を介して行われ、
上面視において、前記Pt含有層の領域が前記表面拡散抑制面に囲まれていてもよい。
前記オーミック金属層はNiとAuを含んでもよい。
上面視において、前記接続領域の外周縁と前記バリア層の領域の外周縁との最短距離が3~50μmであってもよい。
p型AlGaN系半導体層上に、p型電極を形成するp型電極形成工程と、
前記p型電極上にパッドを形成するパッド形成工程と、を含み、
前記p型電極形成工程は、
前記p型AlGaN系半導体層側にオーミック金属層を形成する工程と、
前記オーミック金属層よりも前記パッド側に、TiN層を含むバリア層を形成する工程と、を含み、
上面視において、前記バリア層の領域のうち、前記パッドと前記バリア層との電気的な接続領域と重複させない領域を表面拡散抑制面と定義した場合、前記パッド形成工程は、当該表面拡散抑制面が環状に形成されるように前記パッドを形成する。
〔全体構成の説明〕
図1に、本実施形態に係る半導体発光素子100(以下、発光素子100と記載する)の一例を示す。発光素子100は、サファイアやAlN単結晶等で形成された基板10、基板10上に設けられたn型AlGaN系半導体の層であるn型半導体層11、n型半導体層11上に設けられた発光層12、n型半導体層11上に設けられ、発光層12上に設けられたp型半導体層13、p型半導体層13上に設けられた層状のp型電極2、p型電極2上に設けられたPt含有層3及びPt含有層3を介してp型電極2上に設けられたパッド4を備えている。発光素子100は、その他、n型半導体層11上に設けられたn型オーミック電極91、n型オーミック電極91上のPt含有層92、及びn側パッド94を有する。本実施形態では、一例として、発光素子100が横型の素子である場合を示している。
p型半導体層13は、p型AlGaN系半導体で形成された層であり、いわゆるp型コンタクト層である。p型半導体層13の一方の面上にはp型電極2が配置される。p型半導体層13の他方の面上には発光層12が配置される。p型半導体層13は、p型電極2とオーミックコンタクトを形成する。p型半導体層13は、導電性が高いことが好ましい。p型半導体層13は、p型不純物を高濃度にドーピングされていても良い。これにより導電性が高くなる。p型半導体層13のAl組成をxとした場合、0≦x≦0.5であることが好ましい。
第二実施形態は、図4に示すように、発光素子100がPt含有層3を有さない点、及び、n型オーミック電極91上においてPt含有層92に代えてバリア層93を有する点で第一実施形態と異なる。また、図4、図5に示すように、バリア層22が、上面視においてオーミック金属層21よりも小さい点で異なる。それ以外は第一実施形態と同じである。以下では第一実施形態との相違点についてのみ説明する。
実施例1に係る発光素子として、図1に示す第一実施形態の発光素子100を基本形状とした発光素子100Aを作成した。図6には、実施例1の発光素子のp型電極2及びn型オーミック電極91、p側及びn側のパッド部4a、94a、p側及びn側の接合材5、95の配置の一例を示している。
実施例2に係る発光素子として、図2に示す第二実施形態の発光素子100を基本形状とした発光素子100Aを作成した。実施例2に係る発光素子100Aは、以下に説明する以外は実施例1と同様にして作成した。
バリア層22におけるTiN層222の厚さを、1μmから500nmに変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例3におけるチップ状の発光素子(発光素子100A)を作製した。
バリア層22におけるTiN層222の厚さを、1μmから500nmに変えた以外は、実施例2と同様にして、実施例4におけるチップ状の発光素子(発光素子100A)を作製した。
実施例1のバリア層22に替えて、Ptの層、Auの層及びTiの層をこの順に積層させた金属層(TiN層を含まないバリア層)を形成した以外は実施例1と同様にして、比較例1に係るチップ状の発光素子を作製した。Ptの膜厚は50nm、Auの膜厚は100nm、Tiの膜厚は5nmである。
実施例1のバリア層22と同様のバリア層に、実施例1のPt含有層3と同様の層構造のPt含有層を、バリア層22と中心を同じく、同じサイズで形成した(すなわち、表面拡散抑制面を確保しなかった)以外は実施例1と同様にして比較例2に係るチップ状の発光素子を作製した。すなわち、比較例2のチップではPt含有層側のバリア層の全面がPt含有層で覆われており、表面拡散抑制面Sが存在しない。
実施例1,2及び比較例1,2で得られた発光素子(測定個数24個)に対して、定電流電圧電源を用いて電流600mAを通電し、発光出力及び順方向電圧(Vf)を測定し、それらの平均値を出した。その結果の表を図8に示す。
3 :Pt含有層
4 :パッド
4a :パッド部
5 :接合材
6 :保護膜
10 :基板
11 :n型半導体層
11a :n型層保護膜形成領域
12 :発光層
13 :p型半導体層
21 :オーミック金属層
22 :バリア層
91 :n型オーミック電極
92 :Pt含有層
93 :バリア層
94 :n側パッド
94a :n側パッド部
95 :接合材
100 :発光素子(半導体発光素子)
100A :発光素子
221 :第一Ti層
222 :TiN層
223 :第二Ti層
S :表面拡散抑制面
w :最短幅
前記バリア層と前記パッドの間配置されたPt含有層を更に備え、
前記パッドと前記バリア層との電気的な接続が、前記Pt含有層を介して行われ、
上面視において、前記Pt含有層の領域が前記表面拡散抑制面に囲まれていてもよい。
Claims (7)
- p型AlGaN系半導体層と、
前記p型AlGaN系半導体層上に設けられたp型電極と、
前記p型電極上に設けられたパッドと、
を備え、
前記p型電極は、
前記p型AlGaN系半導体層側に配置されたオーミック金属層と、
前記オーミック金属層よりも前記パッド側に配置され、TiN層を含むバリア層と、
を有し、
上面視において、前記バリア層の領域のうち、前記パッドと前記バリア層との電気的な接続領域と重複していない領域を表面拡散抑制面と定義した場合、当該表面拡散抑制面が環状に形成されている半導体発光素子。 - 前記バリア層に含まれるTiN層の厚さが、100nm以上2000nm以下である請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記バリア層が更にTi層を有し、前記表面拡散抑制面には当該Ti層が露出している請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記バリア層と前記パッドの間に配置されたPt含有層をさら備え、
前記パッドと前記バリア層との電気的な接続が、前記Pt含有層を介して行われ、
上面視において、前記Pt含有層の領域が前記表面拡散抑制面に囲まれている請求項1に記載の半導体発光素子。 - 前記オーミック金属層はNiとAuを含む請求項1に記載の半導体発光素子。
- 上面視において、前記接続領域の外周縁と前記バリア層の領域の外周縁との最短距離が3~50μmである請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- p型AlGaN系半導体層上に、p型電極を形成するp型電極形成工程と、
前記p型電極上にパッドを形成するパッド形成工程と、を含み、
前記p型電極形成工程は、
前記p型AlGaN系半導体層側にオーミック金属層を形成する工程と、
前記オーミック金属層よりも前記パッド側に、TiN層を含むバリア層を形成する工程と、を含み、
上面視において、前記バリア層の領域のうち、前記パッドと前記バリア層との電気的な接続領域と重複させない領域を表面拡散抑制面と定義した場合、前記パッド形成工程は、当該表面拡散抑制面が環状に形成されるように前記パッドを形成する半導体発光素子の製造方法。
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