JP2003174194A

Nitride-based semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof

Abstract

[Task] The operating voltage of a nitride semiconductor light emitting device in which current injection electrodes are formed on both main surfaces of the substrate is reduced.

Solution.The nitride-based semiconductor light emitting element is a high-resistance or insulating intermediate layer 102 formed on the first main surface of the conductive semiconductor substrate 101, and a first conductive type nitride semiconductor layer 103 laminated on the intermediate layer 102 in order. , 106, a light emitting layer 107, and a second conductive layer 108, 109, and a metal film 104 that penetrates or bypasses the intermediate layer so as to connect the first conductive layer in contact with the intermediate layer to the conductive substrate, and a second The first electrodes 110 and 111 formed on the conductive layer 109 and the second electrode 112 formed on the second main surface of the conductive substrate are further included, and the voltage drop generated in the intermediate layer 102 is measured by the metal film 104. The operating voltage is reduced by avoiding with.

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18 claims: 4 independent, 14 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1と第2の主面を有する導電性半導体基板と、 前記基板の第1主面上に形成された高抵抗または絶縁性の中間層と、 前記中間層上に形成されていてAl x B y In z Ga 1-x-y-z N(0 x≦1、0≦y 1、0≦z≦1、x+y+z=1)からなる複数の窒化物半導体層とを含み、前記複数の窒化物半導体層は、前記中間層上で順に積層された少なくとも一の第1導電型層と発光層と少なくとも一の第2導電型層を含み、 前記中間層に接する前記第1導電型層を前記導電性基板に接続するように前記中間層を貫通または迂回する金属膜と、 前記第2導電型層上に形成された第1電極と、 前記基板の第2主面上に形成された第2電極をさらに含み、 前記中間層で発生する電圧降下を前記金属膜で回避することによって動作電圧が低減されていることを特徴とする窒化物系半導体発光素子。
  2. 2
    【請求項2】 前記中間層としてAl x B y In z Ga 1-x-y-z N(0 x≦1、0≦y 1、0≦z≦1、x+y+z=1)が用いられていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子。
  3. 3
    【請求項3】 前記中間層の厚みは10nm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子。
  4. 4
    【請求項4】 前記金属膜は、前記中間層に接した前記第1導電型層と前記導電性基板との両方に対してオーミック接触していることを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  5. 5
    【請求項5】 前記金属膜の融点が900°C以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  6. 6
    【請求項6】 前記金属膜として、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Y、Nb、Mo、Ru、Hf、Ta、およびWの少なくとも一種が用いられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  7. 7
    【請求項7】 前記金属膜が前記発光層と前記第2導電型層とに接触することを防止するための誘電体膜をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  8. 8
    【請求項8】 前記誘電体膜として、SiO 2 、Si 3 N 4 、Sc 2 O 3 、Zr 2 O 3 、Y 2 O 3 、Gd 2 O 3 、L 2 O 3 、Ta 2 O 5 、ZrO 2 、LaAlO 3 、ZrTiO 4 、およびHfO 2 の少なくとも一種が用いられていることを特徴とする請求項7に記載の窒化物系半導体発光素子。
  9. 9
    【請求項9】 前記金属膜はストライプ状に形成されており、前記ストライプ状金属膜は1μm~500μmの範囲内の間隔で配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  10. 10
    【請求項10】 前記ストライプ状金属膜は一方向または異なる二以上の方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項9に記載の窒化物系半導体発光素子。
  11. 11
    【請求項11】 前記発光層は前記基板上に形成された1μm以上の幅の区切りストライプで区分けされた領域内に形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  12. 12
    【請求項12】 前記区切りストライプとして誘電体膜が用いられていることを特徴とする請求項11に記載の窒化物系半導体発光素子。
  13. 13
    【請求項13】 前記誘電体膜として、SiO 2 、Si 3 N 4 、Sc 2 O 3 、Zr 2 O 3 、Y 2 O 3 、Gd 2 O 3 、L 2 O 3 、Ta 2 O 5 、ZrO 2 、LaAlO 3 、ZrTiO 4 、およびHfO 2 の一種以上が用いられていることを特徴とする請求項12に記載の窒化物系半導体発光素子。
  14. 14
    【請求項14】 前記区切りストライプとして、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Y、Nb、Mo、Ru、Hf、Ta、およびWの一種以上の金属が用いられていることを特徴とする請求項11に記載の窒化物系半導体発光素子。
  15. 15
    【請求項15】 前記導電性半導体基板として、ドーパントを含むSi、ZnO、またはGaPが用いられていることを特徴とする請求項1から14のいずれかの項に記載の窒化物系半導体発光素子。
  16. 16
    【請求項16】 請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子を製造するための方法であって、 成膜装置内で前記導電性半導体基板上に少なくとも前記中間層を形成し、 前記基板上に前記少なくとも中間層が形成されたウエハを一旦大気中に取り出して前記中間層を貫通する開口部を形成し、 前記開口部内に前記金属膜を形成し、 前記ウエハを再度前記成膜装置内に導入して前記複数の窒化物半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
  17. 17
    【請求項17】 請求項11に記載の窒化物系半導体発光素子を製造するための方法であって、 前記区切りストライプを前記基板上に形成し、 前記中間層を形成し、 前記複数の窒化物半導体層を形成し、 前記区切りストライプを除去し、 前記発光層と前記第2導電型層が前記金属膜と接触することを防止するための絶縁膜を形成し、 その後に前記第1導電型層と前記導電性基板とを接続する前記金属膜を前記中間層の端面を通過して形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
  18. 18
    【請求項18】 請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子を製造するための方法であって、 前記中間層をエッチングストップ層として利用しながら前記導電性基板の一部を第1のエッチングによって除去し、 前記第1のエッチングによって露出された前記中間層の部分を第2のエッチングによって除去し、 前記第2のエッチングによって部分的に前記中間層が除去された領域を介して前記第1導電型層を前記導電性基板に接続する前記金属膜を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
Independent claims18