JPH11177133A - Semiconductor light emitting element - Google Patents
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- JPH11177133A JPH11177133A JP33863797A JP33863797A JPH11177133A JP H11177133 A JPH11177133 A JP H11177133A JP 33863797 A JP33863797 A JP 33863797A JP 33863797 A JP33863797 A JP 33863797A JP H11177133 A JPH11177133 A JP H11177133A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は静電気などの高電圧
の印加に対しても破壊しにくい半導体発光素子に関す
る。さらに詳しくは、とくに高電圧で破壊しやすいチッ
化ガリウム系化合物半導体が用いられる青色系の半導体
発光素子の静電気対策に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device which is hardly damaged even when a high voltage such as static electricity is applied. More particularly, the present invention relates to a countermeasure against static electricity of a blue semiconductor light emitting device using a gallium nitride compound semiconductor which is easily broken at a high voltage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】たとえば青色系の半導体発光素子は、図
９（ａ）にその発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップと
いう）の一例の概略断面図が示されるように、サファイ
アからなる絶縁性の基板上にチッ化ガリウム系化合物半
導体層が積層されて形成される。すなわち、サファイア
基板２１上にたとえばｎ形のＧａＮがエピタキシャル成
長されたｎ形層（クラッド層）２３と、バンドギャップ
エネルギーがクラッド層のそれよりも小さくなる材料、
たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変わり
得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体からなる
活性層２４と、ｐ形のＧａＮからなるｐ形層（クラッド
層）２５とからなり、その表面にＮｉ-Ａｕの合金層か
らなる電流拡散層２７を介してｐ側電極２８が設けら
れ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出
するｎ形層２３の表面にｎ側電極２９が設けられること
によりＬＥＤチップが形成されている。2. Description of the Related Art For example, as shown in FIG. 9A, an insulated substrate made of sapphire is used for a blue semiconductor light emitting device as shown in a schematic sectional view of an example of the light emitting device chip (hereinafter referred to as an LED chip). A gallium nitride-based compound semiconductor layer is formed thereover. That is, an n-type layer (cladding layer) 23 in which, for example, n-type GaN is epitaxially grown on a sapphire substrate 21, a material whose band gap energy is smaller than that of the cladding layer,
For example, an active layer 24 made of an InGaN-based (which means that the ratio of In to Ga can be variously changed, the same applies hereinafter) compound semiconductor, and a p-type layer (cladding layer) 25 made of p-type GaN, A p-side electrode 28 is provided via a current diffusion layer 27 made of a Ni-Au alloy layer, and an n-side electrode 29 is formed on the surface of the n-type layer 23 where a part of the laminated semiconductor layer is etched and exposed. The LED chip is formed by being provided.
【０００３】この構造のＬＥＤチップはその平面図が図
９（ｂ）に示されるように、電流拡散層２７が設けら
れ、ｐ側電極２８のない部分が発光エリアとなるため、
その面積ができるだけ大きくなるように、パターニング
形状は角張った形状（Ａ参照）に形成されている。As shown in FIG. 9B, the LED chip having this structure is provided with a current diffusion layer 27 and a portion without the p-side electrode 28 becomes a light emitting area.
The patterning shape is formed in a square shape (see A) so that the area is as large as possible.
【０００４】この構造で、ｐ側電極２８とｎ側電極２９
との間に順方向の電圧が印加されることにより、電流は
ｐ側電極２８からｐ形層２５に広がりながら活性層２４
を通ってｎ形層２３に進み、ｎ形層２３からｎ側電極に
向かって流れる。この電流経路の活性層２４部でキャリ
アが再結合して発光する。そのため、ｐ側電極２８とｎ
側電極２９との間の直列抵抗を小さくして低い駆動電圧
により発光させられるように、ｐ側電極２８と電流拡散
層２７との接触部、ｐ形層２５、ｎ形層２３、およびｎ
形層２３とｎ側電極２９との接触はそれぞれ抵抗が小さ
くなるように形成されている。なお、電流拡散層２７は
抵抗が小さくなり電流を充分に拡散させることができる
と共に、光が充分に透過するように薄く形成される。In this structure, a p-side electrode 28 and an n-side electrode 29
When a forward voltage is applied between the active layer 24 and the active layer 24, the current spreads from the p-side electrode 28 to the p-type layer 25.
To the n-type layer 23 and flows from the n-type layer 23 toward the n-side electrode. Carriers are recombined in the active layer 24 of this current path to emit light. Therefore, the p-side electrode 28 and n
The contact portion between the p-side electrode 28 and the current diffusion layer 27, the p-type layer 25, the n-type layer 23, and n
The contact between the shape layer 23 and the n-side electrode 29 is formed such that the resistance is reduced. The current diffusion layer 27 is formed to be thin so that the resistance is small and the current can be sufficiently diffused, and the light is sufficiently transmitted.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、発光素子とし
て用いられるＧａＡｓ系やＧａＰ系やチッ化ガリウム系
などの化合物半導体では、静電気による高電圧や逆方向
に印加される電圧に対して弱く、半導体層が破壊するこ
とがある。とくに、チッ化ガリウム系化合物半導体にお
いては、その傾向が顕著である。このような高電圧が半
導体発光素子に印加される場合、ｐ形層２５とｎ形層２
３との間に挟持される活性層２４の部分が一番抵抗が大
きく高電圧を負担して活性層部で導通などの破壊が生じ
ることが多い。However, GaAs-based, GaP-based, and gallium nitride-based compound semiconductors used as light-emitting elements are weak against a high voltage due to static electricity or a voltage applied in a reverse direction, and are therefore weak. Layers may break. In particular, the tendency is remarkable in gallium nitride compound semiconductors. When such a high voltage is applied to the semiconductor light emitting device, the p-type layer 25 and the n-type layer 2
The portion of the active layer 24 sandwiched between the active layer 3 and the active layer 3 has the highest resistance and bears a high voltage, and often causes destruction such as conduction in the active layer portion.
【０００６】また、図９（ｂ）に示されるように、電流
拡散層２７やｐ形層２５とｎ側電極２９との平面的に見
て対向する部分で、Ａで示されるような尖った角部が存
在するとその部分に電界が集中してその角部Ａとｎ側電
極２９との間で絶縁破壊が生じることがある。Further, as shown in FIG. 9B, a pointed portion indicated by A is formed at a portion where the current diffusion layer 27 or the p-type layer 25 and the n-side electrode 29 oppose each other in plan view. If a corner is present, the electric field is concentrated on that portion, and dielectric breakdown may occur between the corner A and the n-side electrode 29.
【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、たとえ半導体発光素子に高電圧が印加されて
も、その高電圧を活性層部や、尖った角部に電界が集中
しないようにして破壊を防止し得る半導体発光素子を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of such a situation. Even when a high voltage is applied to a semiconductor light emitting device, the high voltage is prevented from being concentrated on an active layer portion or a sharp corner. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device capable of preventing destruction.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、発光層を形成すべく積層されるｎ形層およびｐ
形層と、該ｎ形層に電気的に接続して設けられるｎ側電
極と、前記ｐ形層に電気的に接続して設けられるｐ側電
極とを備え、前記発光層以外のところに高電圧を吸収し
得る高抵抗層部が設けられている。A semiconductor light emitting device according to the present invention comprises an n-type layer and a p-type layer which are stacked to form a light emitting layer.
A n-type electrode provided electrically connected to the n-type layer; and a p-side electrode provided electrically connected to the p-type layer. A high resistance layer portion capable of absorbing a voltage is provided.
【０００９】高抵抗層部の具体的構造は、前記ｎ側電極
およびｐ側電極の少なくとも一方の電極が設けられる側
に不純物濃度の低い半導体層が挿入されたり、前記ｎ形
層およびｐ形層の少なくとも一方の不純物濃度が低くさ
れたり、前記ｎ形層が０.２〜０.５μｍと薄くされるこ
とにより、前記高抵抗層部が形成されてもよい。また、
前記ｐ形層とｐ側電極との間に薄い金属層からなる電流
拡散層が設けられ、該電流拡散層がスポット的に除去さ
れて該電流拡散層が設けられるｐ形層の面積より小さく
設けられることにより、前記高抵抗層部が形成されても
よく、さらに前記ｎ形層に直接該ｎ形層とオーミックコ
ンタクトをする金属により小さい面積で第１の金属層が
形成され、該第１の金属層の周囲にワイヤボンディング
をするのに十分な面積の第２の金属層が設けられて前記
ｎ側電極が設けられることにより、オーミック接触の面
積を小さくして前記第１の金属層とｎ形層との間に前記
高抵抗層部が形成されてもよい。The specific structure of the high resistance layer portion is such that a semiconductor layer having a low impurity concentration is inserted on the side on which at least one of the n-side electrode and the p-side electrode is provided, or the n-type layer and the p-type layer The high resistance layer portion may be formed by lowering the impurity concentration of at least one of the above or by making the n-type layer as thin as 0.2 to 0.5 μm. Also,
A current diffusion layer made of a thin metal layer is provided between the p-type layer and the p-side electrode, and the current diffusion layer is spot-removed to be smaller than an area of the p-type layer on which the current diffusion layer is provided. Thereby, the high resistance layer portion may be formed, and further, a first metal layer having a smaller area is formed on a metal which makes ohmic contact with the n-type layer directly on the n-type layer, and the first metal layer is formed on the first metal layer. A second metal layer having a sufficient area for wire bonding is provided around the metal layer and the n-side electrode is provided, so that the area of ohmic contact is reduced and the first metal layer and n The high-resistance layer portion may be formed between the shape layer and the shape layer.
【００１０】本発明の半導体発光素子の他の形態は、絶
縁性基板上に発光層を形成すべく積層されるｎ形層およ
びｐ形層を含む半導体積層部と、該半導体積層部上に電
流拡散層を介して設けられるｐ側電極と、前記電流拡散
層および半導体積層部の一部がエッチングされて露出す
るｎ形層に設けられるｎ側電極とからなり、少なくとも
前記電流拡散層の前記ｎ側電極と平面的に見て対向する
角部が円弧形状に形成されている。Another embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention is a semiconductor light emitting device comprising: a semiconductor laminated portion including an n-type layer and a p-type layer laminated to form a light emitting layer on an insulating substrate; A p-side electrode provided via a diffusion layer, and an n-side electrode provided on an n-type layer where a part of the current diffusion layer and the semiconductor laminated portion is exposed by being etched, and at least the n of the current diffusion layer A corner portion facing the side electrode in plan view is formed in an arc shape.
【００１１】チッ化ガリウム系化合物半導体からなる青
色系の半導体発光素子が高電圧により破壊しやすいた
め、本発明はとくにチッ化ガリウム系化合物半導体から
なる発光素子に対して効果が大きい。ここにチッ化ガリ
ウム系化合物半導体とは、III族元素のＧａとＶ族元素
のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、
Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／また
はＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と
置換した化合物からなる半導体をいう。Since a blue semiconductor light emitting device made of a gallium nitride compound semiconductor is easily broken by a high voltage, the present invention is particularly effective for a light emitting device made of a gallium nitride compound semiconductor. Here, the gallium nitride compound semiconductor is a compound of Ga of a group III element and N of a group V element or part of Ga of a group III element is Al,
A semiconductor composed of a compound in which another group III element such as In is substituted and / or a compound in which a part of N of a group V element is substituted with another group V element such as P or As.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。Next, a semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１３】本発明の半導体発光素子は、その一実施形
態の青色系ＬＥＤチップの断面説明図が図１に示される
ように、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）など
からなる基板１の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ
層２が０.０１〜０.２μｍ程度、クラッド層となるｎ形
層３が１〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比
率が種々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物
半導体からなる活性層４が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ
形のＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得る
ことを意味する、以下同じ）化合物半導体層５ａおよび
ＧａＮ層５ｂからなるｐ形層（クラッド層）５が０.２
〜１μｍ程度、さらにその上に不純物濃度が２×１０15
〜８×１０16ｃｍ-3程度の不純物濃度が低いｐ形ＧａＮ
層からなる高抵抗層６が０.１〜０.５μｍ程度、それぞ
れ順次積層されて、その表面に電流拡散層７を介してｐ
側電極８が形成されている。なお、ｎ形層３の不純物濃
度は、２×１０18〜８×１０18ｃｍ-3程度で、ｐ形層５
の不純物濃度は、２×１０ 17〜８×１０17ｃｍ-3程度に
形成されている。また、積層された半導体層３〜５の一
部が除去されて露出するｎ形層３にｎ側電極９が設けら
れることにより形成されている。すなわち、図１に示さ
れる例では、ｐ形層５のｐ側電極８側に不純物濃度が低
いｐ形ＧａＮからなる高抵抗層６が設けられていること
に特徴がある。A semiconductor light emitting device according to the present invention has one embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a blue LED chip in a state.
Thus, for example, sapphire (AlTwoOThreeSingle crystal) etc.
Low-temperature buffer made of GaN on the surface of a substrate 1 made of
Layer 2 is about 0.01 to 0.2 μm, n-type to be a cladding layer
The layer 3 is made of an InGaN-based material (ratio of In to Ga) of about 1 to 5 μm.
Compound, which means that the rate can vary.
The active layer 4 made of a semiconductor has a thickness of about 0.05 to 0.3 μm,
AlGaN-based (Al / Ga ratio can vary variously)
The same applies hereinafter) compound semiconductor layer 5a and
The p-type layer (cladding layer) 5 composed of the GaN layer 5b is 0.2
About 1 μm, and an impurity concentration of 2 × 10Fifteen
~ 8 × 1016cm-3P-type GaN with low impurity concentration
The high-resistance layer 6 is about 0.1 to 0.5 μm,
Are sequentially laminated, and the surface thereof is p
Side electrodes 8 are formed. Note that the impurity concentration of the n-type layer 3 is
The degree is 2 × 1018~ 8 × 1018cm-3About the p-type layer 5
Impurity concentration is 2 × 10 17~ 8 × 1017cm-3About
Is formed. In addition, one of the stacked semiconductor layers 3 to 5
The n-side electrode 9 is provided on the n-type layer 3 whose part is removed and exposed.
It is formed by being done. That is, as shown in FIG.
In this example, the impurity concentration is low on the p-side electrode 8 side of the p-type layer 5.
High-resistance layer 6 made of p-type GaN
There is a feature.
【００１４】高抵抗層６は、たとえばｐ形クラッド層よ
り不純物濃度が１〜２桁ほど低く、抵抗としてはｐ形ク
ラッド層５の１００倍程度になるように形成されてい
る。この高抵抗層６は、ｎ形層３、活性層４、ｐ形層５
の積層に続いて、たとえばＭＯＣＶＤ法により連続的に
成膜することができるため、大きな工数増にはならな
い。The high-resistance layer 6 is formed such that the impurity concentration is, for example, about one to two digits lower than that of the p-type cladding layer, and the resistance is about 100 times that of the p-type cladding layer 5. The high resistance layer 6 includes an n-type layer 3, an active layer 4, and a p-type layer 5.
Can be continuously formed by, for example, the MOCVD method, so that the number of steps is not greatly increased.
【００１５】この高抵抗層６の表面にＡｕ-Ｎｉ合金な
どからなる電流拡散層７を介してｐ側電極３８が形成さ
れている。また、積層された半導体層３〜６および電流
拡散層７の一部が除去されて露出するｎ形層３にｎ側電
極９が設けられている。A p-side electrode 38 is formed on the surface of the high resistance layer 6 via a current diffusion layer 7 made of an Au—Ni alloy or the like. Further, an n-side electrode 9 is provided on the n-type layer 3 where a part of the stacked semiconductor layers 3 to 6 and the current diffusion layer 7 is removed and exposed.
【００１６】つぎに、図１に示される半導体発光素子の
製法について説明をする。有機金属化合物気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により、キャリアガスＨ2 と共にトリ
メチリガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3 ）など
の反応ガスおよびｎ形にする場合のドーパントガスとし
てのＳｉＨ4 などを供給して、まず、たとえばサファイ
アからなる絶縁基板１上に、たとえば４００〜６００℃
程度の低温で、ＧａＮ層からなる低温バッファ層２を
０.０１〜０.２μｍ程度、６００〜１２００℃程度の高
温にして同じ組成でｎ形のｎ形層（クラッド層）３を１
〜５μｍ程度成膜する。さらにドーパントガスを止め
て、反応ガスとしてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）
を追加し、ＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４
を０.００５〜０.３μｍ程度成膜する。Next, a method of manufacturing the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 will be described. Supplying a reactive gas such as trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) together with a carrier gas H 2 and SiH 4 as a dopant gas in the case of n-type by an organic metal compound vapor deposition method (MOCVD method). First, on an insulating substrate 1 made of, for example, sapphire,
At a low temperature, the low-temperature buffer layer 2 made of a GaN layer is heated to a temperature of about 0.01 to 0.2 μm and about 600 to 1200 ° C., and an n-type n-type layer (cladding layer) 3 having the same composition and 1 is formed.
A film is formed to a thickness of about 5 μm. Further, the dopant gas is stopped, and trimethyl indium (TMIn) is used as a reaction gas.
And an active layer 4 made of an InGaN-based compound semiconductor
Is formed to a thickness of about 0.005 to 0.3 μm.
【００１７】ついで、反応ガスのＴＭＩをトリメチルア
ルミニウム（以下、ＴＭＡという）に変更し、ドーパン
トガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ
2 Ｍｇという）またはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入
して、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層５ａを０.１
〜０.５μｍ程度、さらに再度反応ガのをＴＭＡを止め
てｐ形のＧａＮ層５ｂを０.１〜０.５μｍ程度それぞれ
積層し、ｐ形層５を形成する。そして、ドーパントガス
の流量を少なくしてさらにＧａＮを０.１〜０.５μｍ程
度同様に積層し、不純物濃度が２×１０15〜８×１０16
ｃｍ-3程度の高抵抗層６を設ける。Next, the TMI of the reaction gas was changed to trimethylaluminum (hereinafter referred to as TMA), and cyclopentadienyl magnesium (Cp
2 Mg) or dimethylzinc (DMZn) to introduce a p-type AlGaN-based compound semiconductor layer 5a of 0.1 mm.
The p-type layer 5 is formed by laminating the p-type GaN layer 5b to a thickness of about 0.1 to 0.5 μm and stopping the TMA again. Then, the flow rate of the dopant gas is reduced, and GaN is further laminated in a similar manner to a thickness of about 0.1 to 0.5 μm, so that the impurity concentration is 2 × 10 15 to 8 × 10 16.
A high resistance layer 6 of about cm -3 is provided.
【００１８】その後、ｐ形ドーパントの活性化のため、
４００〜８００℃程度で５〜１５分程度のアニールを行
い、たとえばＮｉおよびＡｕを蒸着してシンターするこ
とにより電流拡散層７を２〜１００ｎｍ程度形成する。
ついで、表面にＳｉＮなどの保護膜を設け、ｎ側電極を
形成するためｎ形層３が露出するように、積層された半
導体層の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエッチ
ングによりエッチングをする。Then, to activate the p-type dopant,
Annealing is performed at about 400 to 800 ° C. for about 5 to 15 minutes, and for example, Ni and Au are deposited and sintered to form a current diffusion layer 7 of about 2 to 100 nm.
Next, a protective film such as SiN is provided on the surface, and a part of the laminated semiconductor layer is etched by reactive ion etching using chlorine gas or the like so that the n-type layer 3 is exposed to form an n-side electrode. .
【００１９】つぎに、露出したｎ形層３の表面にｎ側電
極９の金属のＴｉおよびＡｌをそれぞれ０.１μｍ程度
と０.３μｍ程度づつ真空蒸着などにより成膜し、さら
にｐ側電極のために図示しないＳｉＮなどの保護膜の一
部を除去して露出した電流拡散層７上にＡｕまたはＮｉ
とＡｕをそれぞれ真空蒸着し、上部電極８および下部電
極９を形成する。なお、金属膜の形成後、３００〜５０
０℃程度で５〜１５分程度シンターする場合もある。そ
の結果、図１に示される半導体発光素子が得られる。こ
れらの電極はリフトオフ法により形成される。Then, on the exposed surface of the n-type layer 3, Ti and Al of the metal of the n-side electrode 9 are formed in a thickness of about 0.1 μm and about 0.3 μm, respectively, by vacuum vapor deposition, etc. For this purpose, Au or Ni is formed on the current diffusion layer 7 exposed by removing a part of the protection film such as SiN (not shown).
And Au are respectively vacuum-deposited to form an upper electrode 8 and a lower electrode 9. After the formation of the metal film, 300 to 50
Sintering may be performed at about 0 ° C. for about 5 to 15 minutes. As a result, the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 is obtained. These electrodes are formed by a lift-off method.
【００２０】本発明によれば、ｐ側電極８とｎ側電極９
との間に高抵抗層６が設けられている。そのため、ＬＥ
Ｄチップに高電圧が印加された場合でも、その高電圧の
大きな部分は高抵抗層６により負担される。高抵抗層６
はｐ形層だけであるため、高電圧が印加されても絶縁破
壊やｐｎ接合が破壊されることはない。一方、活性層４
部分もノンドープなどにより形成される場合には抵抗が
大きくなるが、その厚さが非常に薄いため、負担する電
圧も非常に低くなり、ｐ形層５とｎ形層３との接合部が
破壊することがなく、ＬＥＤチップの破壊を防止するこ
とができる。According to the present invention, the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9
And the high resistance layer 6 is provided. Therefore, LE
Even when a high voltage is applied to the D chip, a large portion of the high voltage is borne by the high resistance layer 6. High resistance layer 6
Is only a p-type layer, so that even if a high voltage is applied, neither dielectric breakdown nor pn junction breakdown occurs. On the other hand, the active layer 4
If the portion is also formed by non-doping or the like, the resistance increases, but the thickness is very thin, so the applied voltage becomes very low, and the junction between the p-type layer 5 and the n-type layer 3 is broken. Therefore, destruction of the LED chip can be prevented.
【００２１】図２に示される例は、ｐ形層５のＡｌＧａ
Ｎ系化合物半導体層５ａとＧａＮ層５ｂとの間に図１と
同様の不純物濃度が低い高抵抗層６が設けられている。
このｐ形層５の内部に設けられることにより、ｐ形層と
電流拡散層とのオーミック性がよくなるという効果があ
る。また、この構成は図１の高抵抗層６の上にさらに不
純物濃度が高いＧａＮ層を設ける構造にしても同様であ
る。FIG. 2 shows an example in which the p-type layer 5 is made of AlGa.
A high-resistance layer 6 having a low impurity concentration as in FIG. 1 is provided between the N-based compound semiconductor layer 5a and the GaN layer 5b.
By providing the inside of the p-type layer 5, there is an effect that the ohmic property between the p-type layer and the current diffusion layer is improved. This structure is the same as the structure in which a GaN layer having a higher impurity concentration is provided on the high resistance layer 6 in FIG.
【００２２】図３に示される例は、新たに高抵抗層が設
けられるのではなく、ｐ形層５のＡｌＧａＮ系化合物半
導体層５ａが、不純物濃度が２×１０15〜８×１０16ｃ
ｍ-3程度と低い濃度に形成されて、高抵抗層６とされて
いることに特徴がある。他のｎ形層３やＧａＮ層５ｂの
不純物濃度は図１に示される例と同様である。この構造
にしても、ｐ形層５内に高電圧を負担する層が形成され
て、活性層４近傍でのｐｎ接合部の破壊を防止すること
ができる。In the example shown in FIG. 3, the AlGaN-based compound semiconductor layer 5a of the p-type layer 5 has an impurity concentration of 2 × 10 15 to 8 × 10 16 c instead of providing a new high-resistance layer.
It is characterized in that the high resistance layer 6 is formed at a low concentration of about m −3 . The impurity concentrations of the other n-type layers 3 and GaN layers 5b are the same as in the example shown in FIG. Even with this structure, a layer that bears a high voltage is formed in the p-type layer 5, and the pn junction near the active layer 4 can be prevented from being broken.
【００２３】図４に示される例は、ｎ形層３の電極９が
設けられる側に不純物濃度が２×１０16〜２×１０17ｃ
ｍ-3程度と低いｎ形ＧａＮからなる高抵抗層６が設けら
れている。すなわち図１〜２に示される例はｐ形層に高
抵抗層６が設けられていたが、ｎ形層３側に設けられて
いても同様の効果を奏する。In the example shown in FIG. 4, the impurity concentration of the n-type layer 3 on the side where the electrode 9 is provided is 2 × 10 16 to 2 × 10 17 c.
A high resistance layer 6 made of n-type GaN as low as about m -3 is provided. That is, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the high resistance layer 6 is provided on the p-type layer, but the same effect can be obtained even if it is provided on the n-type layer 3 side.
【００２４】図５に示される例は、ｎ形層３を非常に薄
くして高抵抗層６を形成したもので、その他の構造は従
来と同様の構成である。すなわち、ｎ形層３は通常は１
〜５μｍ程度形成されるのであるが、０.２〜０.５μｍ
の厚さに形成されたものである。その結果、ｐ形層５か
ら流れてくる電流がｎ側電極９に流れる経路が細くな
り、抵抗成分が大きくなる。したがって、高抵抗層６と
して作用し、高電圧が両電極８、９間に印加された場合
その高電圧を負担する層として作用する。In the example shown in FIG. 5, the n-type layer 3 is made very thin to form the high resistance layer 6, and the other structure is the same as the conventional one. That is, the n-type layer 3 is usually 1
５5 μm, but 0.2-0.5 μm
It is formed in the thickness of. As a result, the path through which the current flowing from the p-type layer 5 flows to the n-side electrode 9 becomes narrow, and the resistance component increases. Therefore, it acts as the high resistance layer 6 and acts as a layer that bears the high voltage when a high voltage is applied between the electrodes 8 and 9.
【００２５】図６に示される例は、電流拡散層７に部分
的にスポット状の電流拡散層が欠如された部分７ａを設
け、抵抗成分を大きくすることにより、高抵抗層６とし
たものである。この電流拡散層７は、Ａｕ-Ｎｉ合金な
どからなり、金属であるため抵抗成分は小さいが、前述
のように、活性層４で発光した光を透過させる必要があ
るため、非常に薄く（２〜１００ｎｍ程度）形成されて
いる。したがって、部分的に切欠部が設けられることに
より、電流経路が狭くなり、抵抗成分が大きくなって高
抵抗層として機能する。In the example shown in FIG. 6, the current diffusion layer 7 is provided with a portion 7a in which the spot-shaped current diffusion layer is partially missing, and the resistance component is increased to form the high resistance layer 6. is there. The current diffusion layer 7 is made of an Au—Ni alloy or the like, and has a small resistance component because it is a metal. However, as described above, it is necessary to transmit light emitted from the active layer 4, and thus the current diffusion layer 7 is extremely thin (2). (About 100 nm). Therefore, by providing the cutout partly, the current path is narrowed, and the resistance component is increased to function as a high resistance layer.
【００２６】図７に示される例は、ｎ側電極９をたとえ
ばＴｉ-Ａｌからなるｎ形ＧａＮとオーミックコンタク
トをとりやすい金属の第１層９ａと、金線などのワイヤ
ボンディングをしやすいＡｕなどからなる第２層９ｂと
からなっており、第１層９ａの面積を小さくしてｎ形層
３の接触面積を小さくし、ワイヤボンディングに必要な
面積を第２層９ｂにより確保したものである。第２層９
ｂのＡｕなどはｎ形ＧａＮ層とオーミック接触をとるこ
とができないため、抵抗は大きく、第１層９ａとの接触
抵抗が大きくなる分、直列抵抗が大きくなる。すなわ
ち、ｎ側電極９が高抵抗層６の機能を果たす。In the example shown in FIG. 7, the n-side electrode 9 is made of, for example, a first layer 9a of a metal which can easily make ohmic contact with n-type GaN made of Ti-Al, and Au which is easy to perform wire bonding such as a gold wire. The second layer 9b is composed of the first layer 9a, the area of the first layer 9a is reduced to reduce the contact area of the n-type layer 3, and the area required for wire bonding is secured by the second layer 9b. . Second layer 9
Since Au or the like cannot make ohmic contact with the n-type GaN layer, the resistance is large, and the series resistance increases as the contact resistance with the first layer 9a increases. That is, the n-side electrode 9 functions as the high resistance layer 6.
【００２７】図８は本発明の半導体発光素子の他の実施
形態の説明図で、半導体発光素子の両電極間に高電圧が
印加された場合に前述のｐ形層５とｎ形層３との境界近
くで破壊されやすい他に、ｐ側電極８とｎ側電極９との
間で電界の集中しやすい部分で放電して絶縁破壊を生じ
やすいという性質がある。図８に示される例は、従来の
電流拡散層７やｐ形層５がエッチングされて角部がエッ
ジ状になっているとｎ側電極９との間で放電しやすいこ
とに鑑みてなされたもので、エッチング端部のｎ側電極
９に面する部分のエッジが尖らない形状に形成されるこ
とにより、放電を防止するものである。ｎ側電極９に面
する部分以外の角部は円弧形状に形成されていなくても
よい。FIG. 8 is an explanatory view of another embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention. When a high voltage is applied between both electrodes of the semiconductor light emitting device, the above-mentioned p-type layer 5 and n-type layer 3 are connected to each other. In addition to the fact that the electric field is likely to be destroyed near the boundary between the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9, the electric field is likely to be discharged in a portion where the electric field is apt to concentrate, and the dielectric breakdown is likely to occur. The example shown in FIG. 8 has been made in view of the fact that the current diffusion layer 7 and the p-type layer 5 are etched and the corners become edge-shaped, so that the discharge easily occurs between the current diffusion layer 7 and the n-side electrode 9. The discharge is prevented by forming the edge of the etched end portion facing the n-side electrode 9 so as not to have a sharp edge. Corners other than the portion facing the n-side electrode 9 need not be formed in an arc shape.
【００２８】この構造にすることにより、静電気などの
高電圧が印加されても、ｎ側電極と対向するｐ側電極側
の電流拡散層やｐ形層との間の放電を防止して絶縁破壊
を防止することができる。前述の電極はｐ形層もしくは
ｎ形層の高抵抗層を設けることと併用することにより、
半導体発光素子の高電圧により破壊されやすい部分を保
護することができる。With this structure, even if a high voltage such as static electricity is applied, discharge between the n-side electrode and the current diffusion layer or the p-type layer on the p-side electrode side opposite to the n-side electrode is prevented, thereby causing dielectric breakdown. Can be prevented. By using the above-mentioned electrode together with providing a p-type layer or an n-type layer of a high resistance layer,
It is possible to protect a portion of the semiconductor light emitting element that is easily broken by a high voltage.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、静電気などの印加に対
しても、ｐ形層とｎ形層との境界部の高電圧に弱い部分
や電極との対向部で放電しやすい部分が保護され、その
耐性が強くなる。その結果、信頼性の高い半導体発光素
子が得られる。According to the present invention, a portion which is vulnerable to high voltage at a boundary portion between a p-type layer and an n-type layer and a portion which is easily discharged at a portion facing an electrode are protected against application of static electricity or the like. And its resistance increases. As a result, a highly reliable semiconductor light emitting device can be obtained.
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説
明図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view of one embodiment of a semiconductor light emitting device of the present invention.
【図２】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図３】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図４】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 4 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図５】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図６】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 6 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図７】図１の変形例の断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view of a modification of FIG. 1;
【図８】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の断面
説明図である。FIG. 8 is an explanatory sectional view of another embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention.
【図９】従来のＧａＮ系化合物半導体を用いた半導体発
光素子の断面説明図である。FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device using a GaN-based compound semiconductor.
３ ｎ形層 ５ ｐ形層 ６ 高抵抗層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 3 n-type layer 5 p-type layer 6 high-resistance layer 8 p-side electrode 9 n-side electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 範和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noriwa Ito 21 Ryozaki-cho, Saiin, Ukyo-ku, Kyoto City Inside ROHM Co., Ltd.
Claims (7)
よびｐ形層と、該ｎ形層に電気的に接続して設けられる
ｎ側電極と、前記ｐ形層に電気的に接続して設けられる
ｐ側電極とを備え、前記発光層以外のところに高電圧を
吸収し得る高抵抗層部が設けられてなる半導体発光素
子。1. An n-type layer and a p-type layer laminated to form a light emitting layer, an n-side electrode provided to be electrically connected to the n-type layer, and an electrical connection to the p-type layer A semiconductor light-emitting device comprising: a p-side electrode provided as above; and a high-resistance layer portion capable of absorbing a high voltage provided in a portion other than the light-emitting layer.
も一方の電極が設けられる側に不純物濃度の低い半導体
層が挿入されることにより、前記高抵抗層部が形成され
てなる請求項１記載の半導体発光素子。2. The high-resistance layer portion is formed by inserting a semiconductor layer having a low impurity concentration on a side on which at least one of the n-side electrode and the p-side electrode is provided. Semiconductor light emitting device.
方の不純物濃度が低くされることにより前記高抵抗層部
が形成されてなる請求項１または２記載の半導体発光素
子。3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the high resistance layer portion is formed by lowering the impurity concentration of at least one of the n-type layer and the p-type layer.
れることにより、前記高抵抗層部が形成されてなる請求
項１、２または３記載の半導体発光素子。4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said high resistance layer portion is formed by making said n-type layer as thin as 0.2 to 0.5 μm.
層からなる電流拡散層が設けられ、該電流拡散層がスポ
ット的に除去されて該電流拡散層が設けられるｐ形層の
面積より小さく設けられることにより、前記高抵抗層部
が形成されてなる請求項１、２、３または４記載の半導
体発光素子。5. A p-type layer provided with a current diffusion layer made of a thin metal layer between the p-type layer and the p-side electrode, wherein the current diffusion layer is spot-removed to provide the current diffusion layer. 5. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein said high-resistance layer portion is formed by being provided with an area smaller than said area.
コンタクトをする金属により小さい面積で第１の金属層
が形成され、該第１の金属層の周囲にワイヤボンディン
グをするのに十分な面積の第２の金属層が設けられて前
記ｎ側電極が設けられることにより、前記第１の金属層
と前記ｎ形層との接触部に前記高抵抗層部が形成されて
なる請求項１、２、３、４または５記載の半導体発光素
子。6. A first metal layer having a smaller area is formed on a metal that makes ohmic contact with the n-type layer directly on the n-type layer, and is sufficient to perform wire bonding around the first metal layer. The high resistance layer portion is formed at a contact portion between the first metal layer and the n-type layer by providing a second metal layer having a large area and providing the n-side electrode. The semiconductor light emitting device according to 1, 2, 3, 4 or 5.
されるｎ形層およびｐ形層を含む半導体積層部と、該半
導体積層部上に電流拡散層を介して設けられるｐ側電極
と、前記電流拡散層および半導体積層部の一部がエッチ
ングされて露出するｎ形層に設けられるｎ側電極とから
なり、少なくとも前記電流拡散層の前記ｎ側電極と平面
的に見て対向する角部が円弧形状に形成されてなる半導
体発光素子。7. A semiconductor laminated portion including an n-type layer and a p-type layer laminated to form a light emitting layer on an insulating substrate, and a p-side electrode provided on the semiconductor laminated portion via a current diffusion layer. And an n-side electrode provided on the n-type layer where a part of the current diffusion layer and the semiconductor laminated portion is etched and exposed, and faces at least the n-side electrode of the current diffusion layer in plan view. A semiconductor light emitting device in which a corner is formed in an arc shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33863797A JPH11177133A (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33863797A JPH11177133A (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Semiconductor light emitting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11177133A true JPH11177133A (en) | 1999-07-02 |
Family
ID=18320056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33863797A Pending JPH11177133A (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Semiconductor light emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11177133A (en) |
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1997
- 1997-12-09 JP JP33863797A patent/JPH11177133A/en active Pending
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