JP4985930B2 - 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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本発明の窒化物系化合物半導体発光素子は、n型用電極側が主たる光取出し面であり、p型半導体層とp型用電極との間の一部に電流阻止層が設けられていることを特徴とする。n型用電極側を光取出し面とすることによって、半透明の金属薄膜による電極を用いる必要がないため、光出力の低下が少なく、また、電流阻止層を設けることによって、無駄な発光をなくし、光取り出し効率を大幅に上げることができる。
本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法は、基板上に、n型半導体層と、発光層と、p型半導体層とを順次形成する工程と、p型半導体層上の一部に電流阻止層を形成した後、p型用電極を形成する工程と、p型用電極上に、台座基板を形成する工程と、基板の一部または全部を除去し、n型半導体層の一部または全部を露出させる工程とを含むことを特徴とする。かかる方法により、無駄な発光が無く、光取出し効率の良好な窒化物系化合物半導体発光素子を製造することができる。
図1は、台座基板が厚膜Niである発光素子の断面図で、図1(a)は、製造の途中の段階での断面図であり、図1(b)は、完成した段階での断面図である。Si基板10上に、SiドープAlNからなるバッファ層11、SiドープGaNからなるn型半導体層12を形成し、その上にGaNからなるバリア層と、InGaNからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層13を形成した。発光層13の上にはp型AlGaNからなるp型クラッド層14を形成し、p型クラッド層14の上にはp型GaNからなるp型コンタクト層15を形成した。つぎに、p型コンタクト層15の表面上に電流阻止層16として厚さ10nmのSiO2層をリフトオフ法により形成した。
図3は、Si基板330上に、選択的に結晶成長するためのSiO2マスク331を設置したときの平面図である。マスク331は300nmの厚さであり、開口部は200μm角で、300μmピッチで並んでいる。また、図4は、台座基板40が厚膜Niである発光素子を製造するために、Si基板30を用いて形成した発光素子の断面図であり、(a)は台座基板40を形成した段階での断面図であり、(b)は基板を分割する前の段階での断面図であり、(c)は完成した段階での断面図である。
図5(a)は、台座基板59上に電極を形成した状態を表す断面図であり、図5(b)は、Si基板50上にn型半導体層52などを形成した状態を示す断面図である。また、図5(c)は、熱圧接後の状態を表す断面図である。図5(b)に示すように、Si基板50上に、SiドープAlNバッファ層51、SiドープGaNからなるn型半導体層52を形成し、その上にGaNバリア層と、InGaNからなる井戸層で構成された多重量子井戸の発光層53を形成した。発光層53の上にはp型AlGaNクラッド層54を形成し、p型クラッド層54の上にp型GaNコンタクト層55を形成した。つぎに、p型コンタクト層55の表面に電流阻止領域56を形成するために、その部分にフォトレジストによるマスクを形成し、その上にp型用電極57として、厚さ1.5nmのPd密着層57aと、厚さ150nmのAg高反射層57bとを蒸着した後、リフトオフ法で電流阻止領域56を形成した。
Claims (13)
- 台座基板と、p型オーミック電極と、p型半導体層と、発光層と、n型半導体層と、n型用電極とをこの順で有し、n型用電極側が主たる光取出し面である発光素子において、
前記n型用電極の一部がボンディング用パッド電極として機能するか、または、前記n型用電極上の一部にボンディング用パッド電極が形成され、該ボンディング用パッド電極は発光層から放射される光に対して不透明であり、
前記p型半導体層は、p型オーミック電極と接する表面に、該表面の一部のみがドライエッチングされることにより形成された非オーミック接触領域と、ドライエッチングされていないオーミック接触領域とを有し、
前記ボンディング用パッド電極が、n型用電極の上方から見て、前記非オーミック接触領域の内側に納まるように、前記非オーミック接触領域が形成されており、
かつオーミック接触領域と非オーミック接触領域とが段差を有していないことを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子。 - 前記n型用電極が、透明導電膜であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記台座基板は、発光層から放射される光に対して不透明であることを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記p型オーミック電極は、発光層から放射される光の波長における反射率が60%以上である高反射層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記p型オーミック電極における高反射層は、Agを含むことを特徴とする請求項4に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記台座基板は、金属または合金からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 前記台座基板は、Si基板であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
- 基板上に、n型半導体層と、発光層と、p型半導体層とを順次形成する工程と、
前記p型半導体層の表面の一部のみをドライエッチングすることにより非オーミック接触領域を形成する工程と、
前記p型半導体層の表面において、前記非オーミック接触領域と、該非オーミック接触領域以外の領域であって、かつ前記非オーミック接触領域と段差を有しないオーミック接触領域とにp型オーミック電極を形成する工程と、
前記p型オーミック電極上に、台座基板を形成する工程と、
前記基板の一部または全部を除去し、前記n型半導体層の一部または全部を露出させ、その上部にn型用電極を形成する工程とを含み、
前記n型用電極の一部がボンディング用パッド電極として機能するか、または、前記n型用電極上の一部にボンディング用パッド電極が形成され、該ボンディング用パッド電極は発光層から放射される光に対して不透明であり、
前記ボンディング用パッド電極が、n型用電極の上方から見て、前記非オーミック接触領域の内側に納まるように、前記非オーミック接触領域が形成されていることを特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 - 前記p型オーミック電極を形成した後、300℃〜700℃で熱処理を行なう工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記基板は、Si基板であることを特徴とする請求項8または9に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記Si基板の一部または全部を、フッ化水素酸と硝酸とを含むエッチング液により除去し、前記Si基板上に形成された前記n型半導体層がエッチングストップ層として機能することを特徴とする請求項10に記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記台座基板は、メッキ法によりp型オーミック電極上に形成することを特徴とする請求項8〜11いずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記台座基板は、Si基板であり、熱圧着によりp型オーミック電極上に形成することを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。
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