JP2001148508A - 窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体素子及びその製造方法Info
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Abstract
あった高機能でありながらアニーリングの制御性に優
れ、素子ばらつきの少ないn型電極を有する窒化物半導
体素子及びその製造を提供する。 【解決手段】n型導電性を有する窒化物半導体上に、電
極が設けられた窒化物半導体素子であって、前記電極
が、Wを有する第1の層、該第1の層の上にAlを有す
る第2の層、該第2の層の上にPtを有する第3の層、
該第3の層の上にAu若しくはPtを有する第4の層で
あると共に、該第4の層でもって前記電極が電気的に接
続されることを特徴とする。このことにより、薄膜の多
層膜からなるn型電極を有していても、各元素拡散の制
御を容易にし、且つ密着性、オーミック性に優れるn型
電極を有する窒化物半導体素子となる。
Description
発光可能な発光ダイオード及びレーザーダイオードに用
いることができる発光素子、フォトダイオード、太陽電
池などの受光素子に使用され、窒化物半導体(一般式I
nxAlyGa1-x-yN、但し、0≦x≦y、x+y≦
1)を用いた素子に係り、特にn導電性を有する窒化物
半導体と良好なオーミック接触をする電極を有する窒化
物半導体素子及びその製造方法に関する。
物半導体素子という)は、その半導体の特性から、紫外
域から赤色までの波長の光を発光可能な発光ダイオー
ド、DVDなどの光記録媒体の高密度化の光源として半
導体レーザ、さらには発光素子以外の素子へもその応用
は及ぶものとして、期待が高まっている。
は順方向電圧を下げるため、半導体層と各電極との間に
好ましいオーミック接触を得る必要がある。上述の構造
のLEDにおいてもp型窒化物半導体と、正電極(以
下、「p型電極」という。)とで良好なオーミック接触
を得ている。同様にn型窒化物半導体と接する負電極
(以下、「n型電極」という。)とで良好なオーミック
接触を得ている。
ついては十分解明されておらず、より電気特性などが優
れ使用環境が厳しい条件下においても作動する半導体装
置を再現性良く形成することは難しかった。
を有する窒化物半導体(以下、n型窒化物半導体とい
う)の上に形成するn型電極は、順方向電圧の低下、半
導体とのオーミック性及び密着性等の性能向上を追求す
ることにより、高度な設計が必要とされるようになっ
た。具体的には、n型電極は、多層膜で形成され、且つ
抵抗値を下げるために、各層は薄膜で構成される。しか
し、このような薄膜の層を多層膜で形成する際には、量
産時において、再現性、同一ウエハ内での素子チップご
とのばらつきを生み出す原因となる。
にそれを構成する層のほとんどを数千Å以下の薄膜とす
ると、製造の安定性、特に素子ごとの膜厚を含めた層構
成のばらつきが大きくなる傾向にある。加えて、n型電
極として各層を積層した後、多層膜からなる電極の性能
向上を目的としたアニーリングなどの熱処理を行うと、
上記素子ごとの層の膜厚の変化から、このようなアニー
リング効果にもばらつきが生まれる。
構成する元素の拡散も無視できず、こうした電極の層構
成のばらつきのもと、各層の元素が拡散することは、素
子ごとのばらつきを更に増大させるものとなる。
高機能化が求められる素子において、深刻な特性劣化を
生み出すこと原因となる。また、このことは、素子その
ものの高性能化の速度に、n型電極の性能が追いつけな
くなることとなり、窒化物半導体素子の応用において
も、深刻な問題になる。
決するものであり、n型電極の高性能化、及び生産性向
上により、多層膜のn型電極が薄膜で構成されることに
より、再現性の低下、わずかながらも各層の膜厚が変化
することによる素子特性のばらつき、熱処理による元素
拡散の制御性の低下が発生を解決する窒化物半導体素
子、及びその製造方法を提供するものである。
窒化物半導体上に、電極が設けられた窒化物半導体素子
であって、前記電極が、Wを有する第1の層、該第1の
層の上にAlを有する第2の層、該第2の層の上にPt
を有する第3の層、該第3の層の上にAu若しくはPt
を有する第4の層であると共に、該第4の層でもって前
記電極が電気的に接続されることを特徴とする。また、
前記第2の層と第3の層との間に、W,Cr,Ni,M
o,Tiからなる群から選択される1種の中間層を有す
ることである。更に、その窒化物半導体素子の製造方法
としては、基体上に、n型導電性を有する窒化物半導体
を形成する工程と、該窒化物半導体上に電極として、W
を有する第1の層、該第1の層の上にAlを有する第2
の層、W,Cr,Ni,Mo,Tiからなる群から選択
される1種の中間層、該中間層の上にPtを有する第3
の層、該第3の層の上にAu若しくはPtを有する第4
の層、を形成する工程とを具備してなることを特徴とす
る。加えて、前記電極を形成した後、該電極のほぼ全面
を覆うように第1の保護膜を形成し、該第1の保護膜の
上に絶縁性を有する第2の保護膜を形成すること、前記
第1の保護膜がW,Ti,Cr,Ni,Cu,Alから
なる群から選択される少なくとも1つの金属であり、前
記第2の保護膜が珪素酸化物若しくは窒素酸化物である
こと、前記第2の保護膜形成後、前記電極上部から開口
部を設けて前記第1の保護膜、第2の保護膜の一部を除
去して、前記第4の層を露出させることである。
とで、良好なオーミック接触をしつつ、密着力に優れた
n型電極を有する窒化物半導体素子とすることができ
る。本願発明の請求項2記載の構成とすることにより、
各層の構成元素の拡散を適度に抑制し、良好なオーミッ
ク接触のn型電極を有する窒化物半導体素子とすること
ができる。また、本願発明の請求項3記載の方法とする
ことで、量産性且つ高機能性に優れるn型電極を有する
窒化物半導体素子を製造できる。本願発明の請求項4記
載の方法とすることで、n型電極が高度に絶縁され、密
着された窒化物半導体素子を製造できる。本願発明の請
求項5記載の方法とすることで、n型電極が優れた密着
性でもって絶縁性の保護膜に覆われ、信頼性の高い窒化
物半導体素子を製造できる。本願発明の請求項6記載の
方法とすることで、高い量産性の元、信頼性に優れる窒
化物半導体素子を製造できる。
態である図1を用いて詳細に説明する。図1は、模式断
面図であり、基体11上に窒化物半導体を積層して、素
子構造として発光ダイオードを形成したものである。そ
の層構成としては、活性層13を導電型の異なる窒化物
半導体層12,14で挟み込む構造で、基体11の同一
面側に、正負電極15,16、その取り出し電極17が
設けられている。
る窒化物半導体用の電極であるn型電極401は、タン
グステンやアルミニウムの金属及びそれらの合金材料を
蒸着材料やスパッタ材料として用いそれぞれ所望の場所
に蒸着方法やスパッタリング方法などの種々の方法によ
って形成させることができる。n型電極として積層構造
とするためには第1の層をWにし、第2の層をAlとす
ることによってn型窒化物半導体と良好なオーミック接
触を得ることができる。第1の層のW、第2の層のAl
は合金で形成させてもよい。具体的な合金材料として第
1の層にはAl、Siから選択される少なくとも1種の
材料を用い、第2の層に用いられる合金材料としては、
W、Cu,Siから選択される少なくとも1種の材料が
あげられる。また、この第1の層、第2の層の上に、第
2の層の金属材料とさらにその上に積層された層との合
金化を防止するため第2の層よりも高融点材料を第3の
層もしくは中間層として積層する。さらに、第3の層上
に外部回路との電気接続が良好な金属をさらに第4の層
として積層する。具体的な中間層としてはW、Cr、n
i、Mo、Tiやそれらの合金などがあげられ、第3の
層としてはPtがあげられる。第4の層としてはAu及
びその合金が挙げられる。なお、所望に応じてさらに複
数の金属多層膜としてもよいが、外部回路と電気的に接
続するn型電極表面は第4の層とすることが好ましい。
またさらに、本願発明のn型電極は、Siまたは/及び
Geがn型ドーパントとして2×1018/cm3から1
×1019/cm3に含有されたn型窒化物半導体とのオ
ーミック接触及び密着力が特によい。理由は定かではな
いが、第1の層とn型窒化物半導体に含有されたSi及
び/又はGeとのなんらかの相関関係が働いていると考
えられる。
行わなくとも十分なオーミック接触を形成することがで
きるが、より安定で機械的強度の高い半導体素子とする
ためにはアニールを行っても良い。その場合アニール温
度はアニール効果を生じさせると共に、形成されたn型
電極と電気的接続部材やn型窒化物半導体との密着性な
どに悪影響が生じないよう350℃以下であることが好
ましい。より好ましくは80℃以上280℃以下であ
り、さらに好ましくは100℃以上220℃以下であ
る。また、アニールはAr、He、N2などの不活性ガ
ス中において熱処理することが好ましい。この時、本発
明では、比較例1と異なり、Ptを有する第3の層が設
けられていることで、熱処理に優れるn型電極となり、
安定してアニーリングによる電極の高機能化を実現でき
る。
化物半導体は、液相成長法、VPE法(VaporPh
ase Epitaxy)、MOVPE法(Metal
OrganicVapor Phase Epita
xy)やMOCVD法(Metal Organic
Chemical Vapor Depositio
n)などにより形成される。半導体素子の構造として
は、MIS接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構
造あるいはダブルへテロ構成、さらにはショットキー接
合など所望に応じて種々のものが挙げられる。半導体の
材料やその混晶度によって発光波長及び受光波長を紫外
光から赤色領域まで種々選択することができる。特に本
願発明のn型電極を用いた場合、窒化物半導体素子に過
度の電圧印加をかけずにオーミック接触を得ることがで
きるため半導体が極めて薄い半導体素子において特に有
効となる。具体的には、半導体活性層を構成する一層が
100オングストローム以下の量子効果を有する構造の
窒化物半導体素子において特に有用となる。
下において単結晶体として形成することができるため基
体を省略するこもできるが量産性の観点から基板上に形
成させることが好ましい。窒化物半導体を形成させる基
板としては、Si、Ge、SiCなどの単結晶半導体基
板、GaAs、InAs、InP、GaSb、AlN、
GaNなどのIII−V族化合物半導体基板、サファイ
ヤ(Al2O3)、スピネル(MgAl2O4)、石英(S
iO2)、Ti2O、MgO、MgF2、CaF2、SrT
iO3、ZnO等の材料を用いた基板が挙げられる。基
板の厚さは形成する半導体装置や基板材料により種々選
択することができが、基板を通して発光または受光させ
る場合、光の透過率やチップとしての形成のしやすさか
ら薄ければ薄い方が好ましい。一方、素子を形成するプ
ロセス時や取り扱い時においては基板の機械的強度が必
要となる。したがって、好ましい基板の厚さとしては、
0.01〜3.0mmである。より好ましくは0.05
〜2.0mmが好ましい。なお結晶性の良い窒化物半導
体を形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが
好ましい。このサファイヤ基板上に格子不整合緩和のた
めにGaN、AlN等のバッファー層を形成しその上に
PN接合などを有する窒化物半導体を形成させることに
より発光素子や受光素子を構成させ得る。
態でn型導電性を示すが、n型ドーパントとしてSi、
Ge、Se、Te、C、Sn等を適宜導入することが好
ましい。また、n型ドーパントと微量のP型ドーパント
とをドーピングしたダブルドーピングすることもでき
る。これらのドーパントの種類とドーピング量を変える
ことによってキヤリアー密度を制御し電気抵抗を下げる
ことができる。この場合、キヤリアー密度は〜1017c
m-3以上が好ましく、より好ましくは〜1018cm-3以
上である。一方、P型窒化物半導体を形成させる場合
は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、S
r、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム半導体は、P
型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいため
P型ドーパント導入後に、低速電子線照射させたり、プ
ラズマ照射等によりアニールさせることでP型化させて
もよい。
には各半導体を所望の形状にエッチングしてあることが
好ましい。エッチングとしては、ドライエッチングや、
ウエットエッチングがある。ドライエッチングとしては
例えば反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束
ビームエッチング、ECRエッチング等が挙げられる。
又、ウエットエッチングとしては、硝酸と燐酸の混酸を
用いることが出来る。ただし、エッチングを行う前に所
望の形状に窒化珪素や二酸化珪素等の材料を用いてマス
クを形成することは言うまでもない。なお、このような
エッチング面においても本願発明の電極は十分な密着性
と電気特性を示す。
導体の電極であるp型電極は、接触させるp型窒化物半
導体層とオーミック接触させる必要がある。また、p型
電極を介して発光素子として発光させる場合は、金属薄
膜等で形成させた透光性(なお、ここで透光性とは発光
素子の発光する光の波長に対して電極を通過すれば良
い。)の電極とする必要がある。
Au、Ni、Pt、Al、Cr、Mo、W、In、G
a、Tl、Ag、Rh等の金属及びそれらの合金が挙げ
られる。また、透光性を有する電極材料としてITO、
SnO2、NiO2等の金属酸化物もあげられる。さらに
は、これらの上に前記金属薄膜を積層することも可能で
ある。金属等を透光性とするためには蒸着方法、スパッ
タ方法等を用いて極めて薄く形成させれば良い。また、
金属を蒸着あるいはスパッタ方法等によって形成させた
後、アニーリングして金属をp型導電性を有する半導体
層中に拡散させると共に外部に飛散させて所望の膜厚
(透光性となる電極の膜厚)に調整させた電極を形成さ
せることもできる。透光性となる金属電極の膜厚は、所
望する発光波長や金属の種類によっても異なるが、好ま
しくは、0.001〜0.1μmであり、より好ましく
は、0.05〜0.2μmである。更に、電極を透光性
とした場合、p型電極の形状としては、線状、平面状等
目的に応じて形成させることができる。p型導電性を有
する半導体層全体に形成された平面状電極は、電流を全
面に広げ全面発光とすることができる。
せた場合、電極上に直接ワイヤーボンデイングすると、
ボールが接続しにくくなる傾向があるため密着性向上の
ためにp型電極とは別にボンデイング用の台座電極を形
成させたり、p型電極を多層構成とすることが好まし
い。台座電極の材質としては、Au、Pt、Al等を使
用することができる。台座電極の膜厚としてはミクロン
オーダーとすることが好ましい。又、p型電極の少なく
とも一部を多層構成とする場合、窒化物半導体と接触さ
せる接触電極にはCr、Mo、W、Ni、Al、In、
Ga、Tl、Agから選択される金属あるいは、これら
の合金が好適に用いられボンデイングと接触するボンデ
イング電極としてはAl、Au等の金属あるいはこれら
の合金が好適に用いられる。なお、半導体素子通電時、
p型電極中にボンデイング用電極材料がマイグレーショ
ンする場合があるためボンデイング用電極Au単体ある
いはAl及び/Cr含有量が少ないAu合金とすること
が特に好ましい。なお、p型窒化物半導体の場合は、p
型電極材料と半導体材料をなじませオーミック特性を向
上させ、さらには窒化物半導体形成時に含有される水素
を抜くために400℃以上でアニールすることが好まし
い。また、窒化ガリウム半導体の分解を抑制する目的か
ら1100℃以下でアニールすることが好ましい。さら
に、アニーリングを窒素雰囲気中で行うことにより、窒
化ガリウム系化合物半導体中の窒素が分解して出て行く
のを抑制することができ、結晶性を保つことが出きる。
本願発明においてp型電極のアニーリング温度がN型電
極のアニーリング温度が高い場合は、p型電極形成後に
N型電極を形成させることが好ましい。
物半導体を用いた発光素子について説明する。図1は、
その発光素子の構造を示す模式断面図であり、サファイ
ア基板11上に、n型導電性を有する窒化物半導体層1
2、活性層13、p型導電性を有する窒化物半導体層が
順に積層された構造を有する。図1に示すように、各半
導体層を積層した後、所定の領域でp型導電性の窒化物
半導体層14、活性層13、n型導電性の窒化物半導体
層12の一部を除去して、n型導電性の窒化物半導体層
に電極を形成するための表面を露出させ、その表面に以
下に示すn型電極を形成する。
第1の層としてWを200Å、第2の層としてAlを2
000Å、中間層としてWを500Å、第3の層として
Ptを1000Å、第4の層としてAuを3500Åを
ターゲットを変えながらスパッタリング装置により、順
に積層した。
て、電極31のほぼ全面となる表面及びその側面を覆う
ようにNiを60Åの膜厚で形成した後(図2
(a))、続いて第2の保護膜33としてSiO2を3
000Åの膜厚で形成する。この時、各保護膜は、スパ
ッタリング装置により形成し、所定のパターンとするた
には、リフトオフ法などにより不要となる部分を除去す
る(図2(b))。
示すように、外部回路と電極とを接続するための開口部
を所定の形状に設けるため、フォトレジストマスク34
を形成する。続いて、フォトレジストマスク34開口部
下の第1の保護膜32、第2の保護膜33を除去して、
電極31が露出した開口部35を形成する(図2
(d))。この時、電極31の一部を除去して電極にも
凹部を形成すると、Auからなる第4の層を確実に露出
させることができ、外部回路との電気的な接続に有利な
ものとなり好ましい。なぜなら、第1の保護膜と電極と
の境界付近では、保護膜材料、電極材料によっては、元
素の拡散などにより合金化している場合があり、電極に
凹部を形成して、表面から深い位置の電極を露出させる
ことで、この問題を回避でき、電気的な接続が確実に成
されるからである。好ましくは、除去する電極として、
外部回路との電気的な接続を行う電極表面である第4の
層の一部を除去することであり、すなわち、第4の層に
凹部を設けることである。ここでは、Auからなる第4
の層を、表面から300Åの深さで除去する。
iO2よりなる第1の保護膜33を、RIEによってC
F4ガスを用いて除去した後、Niよりなる第2の保護
膜32をRIEによって塩素系ガスにArガスを添加し
たガスを用いて除去し、そのまま引き続いて、電極31
の第4の層(Au)を一部除去して開口部を設ける。
膜形成前に、p型導電性の窒化物半導体層14上に、p
型電極15、p型取り出し電極16を設けておいて、上
述のn型電極の保護膜をp型電極にも設けて、図1に観
るような発光素子を得る。
た発光素子に、それぞれ550℃、500℃の熱処理を
した後、表面から深さ方向への各元素の分布を示す図で
ある。図3では、各層の境界付近では熱処理による元素
拡散が認められるものの、第1の層から第4の層までの
各層の元素が層構成がはっきりとしており、熱処理にお
いて再現性よくアニーリングされることがわかる。一
方、比較例のn型電極である図4では、Alからなる層
の拡散がn型電極の全膜厚に及び、多層膜構造が崩れて
いることがわかる。このことから、比較例の発光素子で
は、比較的低い温度の熱処理においても、n型電極の機
能性は失われる危険性があることを示し、製造におい
て、多層膜の各層の膜厚のばらつきが、元素拡散の不安
定につながり、結果としてその拡散が素子特性を劣化さ
せるに至るものが観られた。
00ÅのAl、膜厚200ÅのW、膜厚3000ÅのA
uを順に積層してn型電極を形成する他は、実施例1と
同様にして、発光素子を得る。
オーミック接触に優れた高機能でありながら、再現性に
優れ、高温などの厳しい環境かでの使用が可能である。
よる多層膜を形成しても、優れた再現性、アニーリング
が可能で、素子特性のばらつきが少なく、量産性に優れ
るn型電極を有した窒化物半導体素子が製造できる。
の層構成を説明する図。
構成を説明する図。
Claims (6)
- 【請求項1】n型導電性を有する窒化物半導体上に、電
極が設けられた窒化物半導体素子であって、前記電極
が、Wを有する第1の層、該第1の層の上にAlを有す
る第2の層、該第2の層の上にPtを有する第3の層、
該第3の層の上にAu若しくはPtを有する第4の層で
あると共に、該第4の層でもって前記電極が電気的に接
続されることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項2】前記第2の層と第3の層との間に、W,C
r,Ni,Mo,Tiからなる群から選択される1種の
中間層を有することを特徴とする請求項1記載の窒化物
半導体素子。 - 【請求項3】基体上に、n型導電性を有する窒化物半導
体を形成する工程と、該窒化物半導体上に電極として、
Wを有する第1の層、該第1の層の上にAlを有する第
2の層、W,Cr,Ni,Mo,Tiからなる群から選
択される1種の中間層、該中間層の上にPtを有する第
3の層、該第3の層の上にAu若しくはPtを有する第
4の層、を形成する工程とを具備してなることを特徴と
する窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項4】前記電極を形成した後、該電極のほぼ全面
を覆うように第1の保護膜を形成し、該第1の保護膜の
上に絶縁性を有する第2の保護膜を形成することを特徴
とする請求項3記載の窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項5】前記第1の保護膜がW,Ti,Cr,N
i,Cu,Alからなる群から選択される少なくとも1
つの金属であり、前記第2の保護膜が珪素酸化物若しく
は窒素酸化物であることを特徴とする請求項3又は4記
載の窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項6】前記第2の保護膜形成後、前記電極上部か
ら開口部を設けて前記第1の保護膜、第2の保護膜の一
部を除去して、前記第4の層を露出させることを特徴と
する請求項4又は5記載の窒化物半導体素子の製造方
法。
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004274061A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Lg Electron Inc | 化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP2005057239A (ja) * | 2003-03-27 | 2005-03-03 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2005209734A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 電極及び半導体発光素子 |
JP2006506827A (ja) * | 2002-11-16 | 2006-02-23 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 光デバイス及びその製造方法 |
JP2006128389A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Sharp Corp | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
US7491974B2 (en) | 2005-06-13 | 2009-02-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device |
JP2009200290A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Nec Corp | 窒化物半導体装置のオーム性電極 |
JP2011066461A (ja) * | 2004-07-29 | 2011-03-31 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子 |
JP2012104649A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体素子 |
JP2015101804A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束及びその製造方法 |
JP2019176016A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
CN112310254A (zh) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 隆达电子股份有限公司 | 发光组件 |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP33050899A patent/JP3665243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006506827A (ja) * | 2002-11-16 | 2006-02-23 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 光デバイス及びその製造方法 |
US8969883B2 (en) | 2002-11-16 | 2015-03-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light device and fabrication method thereof |
US8143643B2 (en) | 2002-11-16 | 2012-03-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light device and fabrication method thereof |
JP2004274061A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Lg Electron Inc | 化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP2005057239A (ja) * | 2003-03-27 | 2005-03-03 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2005209734A (ja) * | 2004-01-20 | 2005-08-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 電極及び半導体発光素子 |
JP2011066461A (ja) * | 2004-07-29 | 2011-03-31 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子 |
JP2006128389A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Sharp Corp | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
KR101200595B1 (ko) * | 2005-06-13 | 2012-11-12 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 발광장치 |
US7491974B2 (en) | 2005-06-13 | 2009-02-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-emitting device |
JP2009200290A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Nec Corp | 窒化物半導体装置のオーム性電極 |
JP2012104649A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体素子 |
JP2015101804A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束及びその製造方法 |
JP2019176016A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
JP7068577B2 (ja) | 2018-03-28 | 2022-05-17 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
CN112310254A (zh) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 隆达电子股份有限公司 | 发光组件 |
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