JP2002368273A

JP2002368273A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JP2002368273A
Application number: JP2001173110A
Authority: JP
Inventors: Taiichiro Konno; 泰一郎今野; Tsunehiro Unno; 恒弘海野; Kenji Shibata; 憲治柴田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度でダイシングやワイヤボンディング等
による表面電極の剥離の問題がなく、順方向動作電圧が
低い半導体発光素子を提供する。【解決手段】裏面電極10が形成された第一導電型の基
板１に、一対のクラッド層２，４に挟まれた活性層３か
らなる発光部層12と、必要に応じて電流分散層５及び／
又は化合物半導体層と、金属酸化物からなる透明導電層
７と、表面電極９とが形成されたもので、表面電極９は
透明導電層７に形成された少なくとも１つの貫通孔11を
介して下の半導体層（発光部層12、電流分散層５又は化
合物半導体層）と接している半導体発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電極接合性及びワイ
ヤボンダビリティに優れ、順方向電圧の低い高輝度半導
体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来発光ダイオード（LED）としては、G
aP系の緑色発光ダイオードやAlGaAs系の赤色発光ダイオ
ードがほとんどであった。しかし、最近GaN系やAlGaInP
系の結晶層を有機金属気相成長法(MOVPE）により成長さ
せる技術が開発され、橙色、黄色、緑色、青色の高輝度
発光ダイオードが製造できるようになった。

【０００３】MOVPE法により形成したエピタキシャルウ
エハを用いると、これまで不可能であった短波長の発光
や、高輝度が得られるLEDが作製できる。図９は従来のL
EDの断面構造の一例を示す。このLEDは、ｎ型GaAs基板
１の第一の主面上に、ｎ型AlGaInPクラッド層２／アン
ドープAlGaInP活性層３／ｐ型AlGaInPクラッド層４から
なるダブルヘテロ構造の発光部層12を有する。さらにｐ
型クラッド層４上にｐ型GaP等からなる電流分散層５が
形成され、その上に透明導電層７が形成されている。透
明導電層７の表面の一部にはAu等からなる表面電極９
（光取り出し側）が形成され、基板１の第二の主面（裏
面）には、全体的にAuGe合金等からなる電極10（裏面電
極）が形成されている。

【０００４】十分な透光性と十分な電流分散を得るのに
必要な導電性とを満たす透明導電層用の材料として、酸
化インジウムスズ（ITO）のような金属酸化物が知られ
ている。ITO膜を透明導電層として用いると、従来の厚
い電流分散層が不要になるので、低コストで高輝度のLE
Dが得られるようになる。光取り出し側の表面電極と発
光部層との間にITO膜を設けたLEDの例は、米国特許5,48
1,122号、特開平11-4020号等に記載されている。

【０００５】しかしエピタキシャルウエハ上にITO膜等
の金属酸化物層を介して表面電極が形成されたLEDで
は、ダイシングやワイヤボンディング等の工程で、表面
電極が剥離してしまうという問題が生じることが分かっ
た。また透明導電層と金属電極間に接触抵抗が発生し、
順方向動作電圧が高くなるという問題もある。そのた
め、エピタキシャルウエハ上にITO膜を介して表面電極
を形成したLEDの実用化は困難であった。

【０００６】従って本発明の目的は、高輝度でダイシン
グやワイヤボンディング等による表面電極の剥離の問題
がなく、順方向動作電圧が低い半導体発光素子を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決する手段】上記目的に鑑み鋭意研究の結
果、本発明者等は、発光部層上（電流分散層及び／又は
化合物半導体層が設けられている場合にはその上）に形
成された透明導電層に貫通孔を形成し、露出した発光部
層、電流分散層又は化合物半導体層に接触するように表
面電極を設けることにより、既存のワイヤボンダーでも
表面電極の剥離を防止しつつ容易にボンディングできる
ことを発見し、本発明に想到した。

【０００８】すなわち、本発明の半導体発光素子は、裏
面電極が形成された第一導電型の基板に、一対のクラッ
ド層に挟まれた活性層からなる発光部層と、金属酸化膜
からなる透明導電層と、表面電極とが形成されたもの
で、前記表面電極は前記透明導電層に形成された少なく
とも１つの貫通孔を介して前記発光部層と接しているこ
とを特徴とする。

【０００９】前記発光部層と前記透明導電膜層との間に
第二導電型の電流分散層及び／又は化合物半導体層が形
成されている場合には、前記表面電極は前記透明導電層
に形成された貫通孔を介して前記第二導電型の電流分散
層又は化合物半導体層と接する。

【００１０】前記貫通孔の面積（複数の貫通孔がある場
合には合計面積）は前記表面電極の面積の１％以上であ
るのが好ましい。また前記発光部層、前記電流分散層又
は前記化合物半導体層のうち前記表面電極と接する領域
の中心と、各表面電極の中心とは実質的に一致している
のが好ましい。

【００１１】本発明の半導体発光素子の透明導電層を形
成する金属酸化物はSnO₂、In₂O₃、ITO及びGa含有ZnOか
らなる群から選ばれた少なくとも１種であるのが好まし
い。また基板はGaAsからなり、発光部層はAlGaInP又はG
aInPからなるのが好ましい。さらに電流分散層はGaP、G
aAlP、AlGaInP、AlGaAs及びGaAsPからなる群から選ばれ
た少なくとも１種の化合物半導体からなるのが好まし
い。

【００１２】本発明の半導体発光素子に使用する化合物
半導体層は、(1) InP又はInAsの二元系化合物半導体、
(2) AlInAs又はAlInPの三元系化合物半導体、(3) AlGaA
s、AlGaP、GaInAs及びGaInPからなる群から選ばれた少
なくとも１種の三元系化合物半導体（Gaのモル比：0.2
以下）、(4) AlInAsPの四元系化合物半導体、(5) AlGaI
nP、AlGaInAs、AlGaAsP及びGaInAsPからなる群から選ば
れた少なくとも１種の四元系化合物半導体（Gaのモル
比：0.2以下）、又は(6) AlGaInAsPからなる五元系化合
物半導体（Gaのモル比：0.2以下）のいずれかであるの
が好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】[1] 半導体発光素子 (A) 層構成本発明の半導体発光素子（例えば発光ダイオード）は、
エピタキシャルウエハの上に形成した透明導電層に貫通
孔を形成し、露出した発光部層、電流分散層又は化合物
半導体層に直接接するように表面電極が設けられている
ことを特徴とする。以下、本発明の半導体発光素子の構
造を図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】(1) 第１の形態図１は本発明の第１の形態による半導体発光素子の縦断
面図であり、図２はその平面図であり、図１は図２のA-
A縦断面図に相当する。ｎ型GaAs基板１の第一主面上に
ｎ型AlGaInPクラッド層２が形成され、クラッド層２の
上にアンドープAlGaInP活性層３が形成され、活性層３
の上にｐ型AlGaInPクラッド層４が形成され、ｎ型クラ
ッド層２、活性層３及びｐ型クラッド層４によりダブル
へテロ構造の発光部層12を構成している。ここでｎ型Ga
As基板１とｎ型AlGaInPクラッド層２の間に、バッファ
層（図示せず）及び分布ブラッグ反射層（DBR層、図示
せず）を有していても良い。

【００１５】ｐ型クラッド層４の表面上にｐ型電流分散
層５が形成され、電流分散層５の上に透明導電層７が形
成されている。透明導電層７には貫通孔11（図２に破線
で示す）が形成されている。貫通孔11を含む透明導電層
７の領域に表面電極９（図２に実線で示す）が形成され
ている。このため、表面電極９は透明導電層７とその下
の電流分散層５の両方に接している。電流分散層５の上
に化合物半導体層（図示せず）が形成されている場合に
は、表面電極９は化合物半導体層と接する。なおｎ型Ga
As基板１の裏面全面には裏面電極10が形成されている。

【００１６】(2) 第２の形態図３は本発明の第２の形態による半導体発光素子の縦断
面図であり、図４はその平面図であり、図３は図４のB-
B縦断面図に相当する。この形態の半導体発光素子で
は、ｐ型クラッド層４上に透明導電層７が直接形成され
ている。その他の層については第１の形態と同じである
ので、説明を省略する。透明導電層７に貫通孔11（図４
の破線で示す）が形成されているので、表面電極９（図
４の実線で示す）は透明導電層７と貫通孔11により露出
したｐ型クラッド層４の両方に接する。

【００１７】(3) 第３の形態図５は本発明の第３の形態による半導体発光素子の縦断
面図であり、図６はその平面図であり、図５は図６のC-
C縦断面図に相当する。この形態の半導体発光素子で
は、透明導電層７に複数の貫通孔11（図６の破線で示
す）が形成されており、また表面電極９は全ての貫通孔
11を含む透明導電層７の領域に形成されている。その他
の層については第１の形態と同じであるので、説明を省
略する。透明導電層７に複数の貫通孔11が形成されてい
るので、表面電極９は透明導電層７と貫通孔11により露
出した電流分散層５の両方に接する。

【００１８】(4) 第４の形態図７は本発明の第４の形態による半導体発光素子の縦断
面図であり、図８はその平面図であり、図７は図８のD-
D縦断面図に相当する。この形態の半導体発光素子で
は、透明導電層７にリング状の貫通孔11（図８の破線で
示す）が形成されており、また表面電極９はリング状の
貫通孔11を含む透明導電層７の領域に形成されている。
その他の層については第１の形態と同じであるので、説
明を省略する。透明導電層７にリング状の貫通孔11が形
成されているので、表面電極９は透明導電層７と貫通孔
11により露出した電流分散層５の両方に接する。

【００１９】(B) 各層 (1) 基板基板の材質はエピタキシャル層を構成する結晶層と熱膨
張係数、格子定数等の特性が一致するものが好ましく、
具体的にはGaAs、GaP、InP等が好ましく、特にGaAsが好
ましい。

【００２０】(2) 発光部層発光部層12は、p-n接合型のダブルへテロ接合構造から
なるのが好ましく、第一導電型のクラッド層（ｎ型クラ
ッド層２）、活性層３及び第二導電型のクラッド層（ｐ
型クラッド層４）からなるのが好ましい。また発光部層
12は、混晶系の化合物半導体により構成するのが好まし
い。具体的にはAlGaInP、GaInP、GaInAsP、AlGaInAs等
の混晶が好ましく、AlGaInP及びGaInPがより好ましい。
特にインジウム組成比を約0.5とする(Al_xGa_1-x)_0.5In
_0.5P（0≦ｘ≦1）は、GaAs単結晶基板と格子整合するた
め好ましい。

【００２１】(3) 電流分散層ｐ型電流分散層５は、発光波長の吸収が少なく、かつ比
抵抗が低い材料の中から選ばれる。具体的にはGaP、GaA
lP、AlGaInP、GaAsP、AlGaAs等の化合物半導体が好まし
い。電流分散層５はできるだけ薄い方が好ましい。

【００２２】(4) 化合物半導体層化合物半導体層は、(1) InP又はInAsの二元系化合物半
導体、(2) AlInAs又はAlInPの三元系化合物半導体、(3)
AlGaAs、AlGaP、GaInAs及びGaInPからなる群から選ば
れた少なくとも１種の三元系化合物半導体（Gaのモル
比：0.2以下）、(4)AlInAsPの四元系化合物半導体、(5)
AlGaInP、AlGaInAs、AlGaAsP及びGaInAsPからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の四元系化合物半導体（Gaの
モル比：0.2以下）、又は(6) AlGaInAsPからなる五元系
化合物半導体（Gaのモル比：0.2以下）のいずれかであ
るのが好ましい。

【００２３】(5) 透明導電層透明導電層７の比抵抗は電流分散層５の比抵抗よりも大
幅に低い。例えばITO層の比抵抗は一般に約3×10^-6Ωm
であり、ITOの比抵抗はp形GaP層の比抵抗の約百分の一
である。そのため透明導電層７を用いることにより、エ
ピタキシャル半導体層の厚さを大幅に減少させることが
できる。透明導電層７は、酸化錫（SnO₂）、酸化亜鉛
（ZnO）、酸化インジウム（In₂O₃）、酸化インジウム錫
（ITO）、酸化マグネシウム（MgO）等の酸化物からなる
のが好ましく、特に酸化インジウム錫（ITO）からなる
のが好ましい。ITOの比抵抗は約3×10^-6Ωmで、ｐ型GaP
の比抵抗の約百分の一であるので、透明導電層７をITO
で形成することにより、透明導電層７の厚さを大幅に減
少することができる。

【００２４】(6) 電極 (a) 表面電極表面電極９は、結線が容易であること（良好なボンディ
ング特性）、下部層との低いオーミック接触抵抗が安定
して得られること（良好なオーミック特性）及び下部層
との密着性が良好であることが要求される。これらを満
たすために表面電極９は、金属（Au、Zn、Ni、Al等）、
金属合金（Au-Zn等）等の複数の層からなる重層電極で
あるのが好ましい。特に最上層はAu、Al等のボンディン
グ特性の良い金属からなるのが好ましい。表面電極の重
層電極は酸化ニッケル（NiO）、酸化チタン（TiO₂）等
の金属酸化物からなる層を含んでいても良い。

【００２５】(b) 裏面電極裏面電極10は、表面電極同様良好なオーミック特性およ
び密着性が要求されるため、金属（Au、Ni等）、金属合
金（Au-Ge等）等の複数の層からなる重層電極であるの
が好ましい。例えば、Au-Ge合金、Ni及びAuが順次積層
された電極等が好ましい。裏面電極10は基板裏面の全面
又は一部に形成され、最上層はAu、Alなどのボンディン
グ特性の良い金属からなるのが好ましい。

【００２６】[2] 半導体発光素子の製造方法 (1) エピタキシャル層の形成エピタキシャル層を形成させる好ましい方法として、固
相エピタキシャル成長法、液相エピタキシャル成長法又
は気相エピタキシャル成長法が挙げられるが、エピタキ
シャル層の品質及び均一性の観点から気相エピタキシャ
ル成長法がより好ましい。具体的には有機金属気相エピ
タキシャル成長法（MOVPE法）、分子線エピタキシャル
成長法（MBE法）等が好ましい。

【００２７】(2) 貫通孔を有する透明導電層の形成貫通孔11を有する透明導電層７は、発光部層上（電流分
散層及び／又は化合物半導体層が設けられている場合に
はその上）に公知の方法で作製することができる。例え
ば塗布法（スピン式、ディップ式、ローラ式、スプ
レー式等）等により透明導電層７を形成し、さらにレジ
ストマスクをしてから露光した後、エッチングにより貫
通孔11を形成する方法、マスクを使用した蒸着法に
より所望の貫通孔11を有する透明導電層７を直接形成す
る方法、塗布法（スピン式、ディップ式、ローラ
式、スプレー式等）等により透明導電層７を形成した
後、イオンミリング等の膜除去方法によって透明導電層
７の一部を除去して貫通孔11を形成する方法、これ
ら公知の方法の任意の組合せによる方法等が挙げられ
る。

【００２８】貫通孔11の形状は特に制限はなく、円形、
角形（四角、菱形、多角形等）、円形や角形に突起を付
けた形状、リング状等任意の形状を設けることが可能で
ある。また貫通孔11の数は１つである必要はなく、図６
に示すように複数でも良い。

【００２９】(3) 電極の形成透明導電層７の貫通孔11の周辺部を含むように導電性金
属又はその合金を蒸着することにより、表面電極９を形
成する。裏面電極10は基板１の裏面に同様の導電性金属
又はその合金を蒸着することにより形成する。蒸着方法
として、高周波スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法、電子ビーム（EB）蒸着法、真空蒸着法等が挙げら
れる。

【００３０】表面電極９は貫通孔11を介して透明導電層
７の下の層、例えば発光部層４（図３，４の場合）、電
流分散層７（図１，２の場合）又は化合物半導体層（図
示せず）に接する。表面電極９と下の層との十分な接合
強度を得るために、貫通孔11の面積（複数の貫通孔11を
有する場合には合計面積）は、表面電極９の面積の１％
以上であるのが好ましく、３〜50％であるのがより好ま
しい。貫通孔11の面積が１％未満では表面電極11の耐剥
離性の向上が得られない。一方、貫通孔11の面積が95％
超であると、金属酸化物からなる透明電極膜７の電流分
散効果が不十分になり、発色出力が低くなる。

【００３１】均一な電流分散性の観点から、表面電極９
の中心と貫通孔11の中心（複数の貫通孔11を設ける場合
には全ての貫通孔11により包囲される領域の中心）とが
実質的に一致するのが好ましい。

【００３２】電極にオーミック性を付与するために、例
えば窒素ガス、アルゴンガス等の不活性雰囲気中で熱処
理（アロイング）を施しても良い。

【００３３】

【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００３４】実施例１図１に示す構造の赤色発光ダイオード（発光波長630 nm
付近）をMOVPE法により作製した。

【００３５】(1) エピタキシャルウエハの作製まず700℃に加熱したn型GaAs基板１上に、厚さ500 nmの
n型（Seドープ）GaAsバッファ層、厚さ500 nmのn型（Se
ドープ）(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5Pクラッド層２（Seドー
プ量：1.0×10¹⁸cm^-3）、厚さ600 nmのアンドープ(Al
_0.15Ga_0.85)_0.5In _0.5P活性層３、厚さ500 nmのp型（亜
鉛ドープ）(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5Pクラッド層４（亜鉛
ドープ量：５×10¹⁷cm^-3）、及び厚さ2μmのp型（亜鉛
ドープ）GaP電流分散層５（亜鉛ドープ量：5×10¹⁸c
m^-3）を、MOVPE法により順にエピタキシャル成長させ
た。発光部層12（クラッド層２、発光層３、クラッド層
４）のMOVPE成長は、700℃の温度及び50 Torrの圧力
で、0.3〜1.0 nm／秒の成長速度で行なった。供給したV
族元素とIII族元素の比（V／III比）は300〜600の範囲
であった。またGaP電流分散層５は、成長速度１nm／
秒、V／III比100の条件で形成した。

【００３６】キャリアガスに水素を使用し、それぞれAl
供給源としてトリメチルアルミニウム（TMA）、Ga供給
源としてトリメチルガリウム（TMG）、In供給源として
トリメチルインジウム（TMI）、As供給源としてアルシ
ン（AsH₃）、P供給源としてホスフィン（PH₃）、Zn供給
源としてジエチル亜鉛（DEZ）、及びSe供給源としてH₂S
eを使用した。

【００３７】(2) 透明導電層の作製上記のようにして作製したエピタキシャルウエハの表面
に、塗布法によりITO膜を形成した。ITO膜を形成したエ
ピタキシャルウェハを２×10^-6 Torr（2.7×10^-4Pa）の
真空中で500℃で１時間焼成し、厚さ300nmのITO透明導
電層７を形成した。

【００３８】(3) 表面電極の作製 ITO透明導電層７にフォトリソグラフィ法により貫通孔1
1を作製した。フォトリソグラフィ法は、ITO透明導電層
７上に２次元に一定間隔で直径75μmの円形開口部を有
するレジストマスクを形成し、露光後に塩酸／硝酸／純
水からなるエッチング液を用いて、レジストマスクの円
形開口部に露出したITO膜を除去し、貫通孔11を作製し
た。レジストマスクを除去した後、貫通孔11と中心が一
致する直径135μmの円形開口部を有するレジストマスク
をITO膜上に形成した。レジストマスクの円形開口部
に、厚さ60 nmの金−亜鉛合金、厚さ10 nmのニッケル、
及び厚さ1000 nmの金を順に蒸着した後、レジストマス
クを除去することにより、直径135μmの円形の表面電極
９を形成した。表面電極９と電流分散層５との接触面積
は、表面電極９の面積の約31％であった。

【００３９】(4) 裏面電極の形成基板１の裏面全体に、厚さ60 nmの金−ゲルマニウム合
金、厚さ10 nmのニッケル及び厚さ500 nmの金を順に蒸
着し、n型の裏面電極10を形成した。

【００４０】さらに表面電極９及び裏面電極10にオーミ
ック性を付与するために、窒素ガス雰囲気中、400℃で5
分間の熱処理（アロイング）を行なった。

【００４１】(5) 半導体発光素子の作製及び評価上記のようにして両電極９，10まで形成したエピタキシ
ャルウェハを、表面電極９を１つ含む300μm角のサイズ
でダイシングし、フレームに固定し、表面電極９にワイ
ヤボンディングを、裏面電極10にダイボンディングを行
なって、発光ダイオードチップを作製した。得られた発
光ダイオードチップについて、電極の剥離率、ワイヤボ
ンディングの不良率、順方向動作電圧（20 mA通電時）
及び発光出力を調べた。測定結果を表１、図10及び図11
に示す。

【００４２】実施例２電流分散層５として、厚さ2μmのp型（亜鉛ドープ）GaP
膜の代わりに、厚さ1000nmのp型（亜鉛ドープ）(Al_0.7G
a_0.3)_0.5In_0.5P（亜鉛ドープ量：１×10¹⁸cm^-3）膜を形
成した以外実施例１と同様にして、半導体発光素子を作
製し、電極の剥離率、ワイヤボンディングの不良率、順
方向動作電圧（20 mA通電時）及び発光出力を調べた。
測定結果を表１、図10及び図11に示す。

【００４３】実施例３実施例１と同様にして発光波長が630 nm付近の赤色半導
体発光素子用エピタキシャルウエハを作製し、その透明
導電層７にフォトリソグラフィにより図５及び６に示す
形状及び数の貫通孔11を作製した。各貫通孔11の直径は
２μmであった。実施例１と同様に裏面電極10の形成及
び熱処理（アロイング）を行なった。このエピタキシャ
ルウェハから実施例１と同様にして得た発光ダイオード
チップについて、電極の剥離率、ワイヤボンディングの
不良率、順方向動作電圧（20 mA通電時）及び発光出力
を調べた。測定結果を表１に示す。

【００４４】実施例４電流分散層５として、厚さ2μmのp型（亜鉛ドープ）GaP
膜の代わりに、厚さ1000nmのp型（亜鉛ドープ）(Al_0.7G
a_0.3)_0.5In_0.5P（亜鉛ドープ量：１×10¹⁸cm^-3）膜を形
成した以外実施例３と同様にして、半導体発光素子を作
製した。得られた半導体発光素子について、電極の剥離
率、ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20
mA通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表１に
示す。

【００４５】実施例５実施例１と同様にして発光波長が630 nm付近の赤色半導
体発光素子用エピタキシャルウエハを作製し、その透明
導電層７にフォトリソグラフィにより図７及び８に示す
リング状の貫通孔11を作製した。各貫通孔11の内径は35
nmで、外径は55 nmであった。実施例１と同様に裏面電
極10の形成及び熱処理（アロイング）を行なった。この
エピタキシャルウェハから実施例１と同様にして得た発
光ダイオードチップについて、電極の剥離率、ワイヤボ
ンディングの不良率、順方向動作電圧（20 mA通電時）
及び発光出力を調べた。測定結果を表１に示す。

【００４６】実施例６電流分散層５として、厚さ2μmのp型（亜鉛ドープ）GaP
膜の代わりに、厚さ1000nmのp型（亜鉛ドープ）(Al_0.7G
a_0.3)_0.5In_0.5P（亜鉛ドープ量：１×10¹⁸cm^-3）膜を形
成した以外実施例５と同様にして、半導体発光素子を作
製した。得られた半導体発光素子について、電極の剥離
率、ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20
mA通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表１に
示す。

【００４７】実施例７実施例１と同様にして発光波長が630 nm付近の赤色半導
体発光素子用エピタキシャルウエハを５つ作製し、それ
ぞれの透明導電層７に直径が10μm、50μm、100μm、15
0μm及び200μmの貫通孔11を実施例１と同様にして形成
した。各エピタキシャルウェハから実施例１と同様にし
て得た発光ダイオードチップについて、電極の剥離率、
ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20 mA
通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表２、図10
及び図11に示す。

【００４８】実施例８電流分散層５として、厚さ2μmのp型（亜鉛ドープ）GaP
膜の代わりに、厚さ1000nmのp型（亜鉛ドープ）(Al_0.7G
a_0.3)_0.5In_0.5P（亜鉛ドープ量：１×10¹⁸cm^-3）膜を形
成した以外実施例７と同様にして、半導体発光素子を作
製した。得られた半導体発光素子について、電極の剥離
率、ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20
mA通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表３、
図10及び図11に示す。

【００４９】比較例１透明導電層７に貫通孔11を設けないで表面電極９を形成
した以外実施例１と同様にして、半導体発光素子を作製
した。得られた半導体発光素子について、電極の剥離
率、ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20
mA通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表１に
示す。

【００５０】比較例２電流分散層５として、厚さ2μmのp型（亜鉛ドープ）GaP
膜の代わりに、厚さ1000nmのp型（亜鉛ドープ）(Al_0.7G
a_0.3)_0.5In_0.5P（亜鉛ドープ量：１×10¹⁸cm^-3）膜を形
成した以外比較例１と同様にして、半導体発光素子を作
製した。得られた半導体発光素子について、電極の剥離
率、ワイヤボンディングの不良率、順方向動作電圧（20
mA通電時）及び発光出力を調べた。測定結果を表１に
示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】以上の通り、透明導電層に貫通孔を設けた
後で表面電極を形成した本発明の半導体発光素子は、表
面電極の耐剥離性及びワイヤボンディングに優れてお
り、順方向動作電圧を低く抑えることができるという利
点を有する。

【００５５】本発明の半導体発光素子を添付図面を参照
して説明したが、本発明はそれらに限定されることはな
く、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更を施すこ
とができる。例えば、透明導電層に設ける貫通孔の形状
及び数は図示の例に限定されず、透明導電層の下の層
（クラッド層、電流分散層又は化合物半導体層）と接す
るとともに表面電極の領域内にあればいかなるものでも
良い。

【００５６】

【発明の効果】上記の通り、本発明の半導体発光素子で
は、透明導電層に貫通孔を形成した後で表面電極を形成
するので、表面電極は透明導電層の下の層に直接接して
いる。そのため、表面電極の剥離やワイヤボンディング
不良が防止され、順方向動作電圧を低く抑えることがで
きる。従ってエピタキシャルウエハの膜厚を薄くするこ
とが可能であり、コストの削減及び製造時の歩留まりの
向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による半導体発光素子を示
す縦断面図であり、図２のA-A縦断面図に相当する。

【図２】本発明の一実施例による半導体発光素子を示
す平面図である。

【図３】本発明の別の実施例による半導体発光素子を
示す縦断面図であり、図４のB-B縦断面図に相当する。

【図４】本発明の別の実施例による半導体発光素子を
示す平面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施例による半導体発光
素子を示す縦断面図であり、図６のC-C縦断面図に相当
する。

【図６】本発明のさらに別の実施例による半導体発光
素子を示す平面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施例による半導体発光
素子を示す縦断面図であり、図８のD-D縦断面図に相当
する。

【図８】本発明のさらに別の実施例による半導体発光
素子を示す平面図である。

【図９】従来の半導体発光素子を示す縦断面図であ
る。

【図10】 ITO透明導電層の貫通孔の直径と表面電極の
剥離率との関係を示すグラフである。

【図11】 ITO透明導電層の貫通孔の直径と順方向動作
電圧との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・第１クラッド層３・・・活性層４・・・第２クラッド層５・・・電流分散層７・・・透明導電層９・・・表面電極 10・・・裏面電極 11・・・貫通孔 12・・・発光部層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田憲治茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内Ｆターム(参考） 4M104 BB02 BB04 BB05 BB09 BB10 BB36 CC01 FF02 FF11 GG04 HH15 5F041 AA03 AA25 AA41 AA43 AA44 CA04 CA34 CA65 CA66 CA73 CA76 CA85 CA88 CA92 CA93 CA98 DA02 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面電極が形成された第一導電型の基板
に、一対のクラッド層に挟まれた活性層からなる発光部
層と、金属酸化膜からなる透明導電層と、表面電極とが
形成された半導体発光素子であって、前記表面電極は前
記透明導電層に形成された少なくとも１つの貫通孔を介
して前記発光部層と接していることを特徴とする半導体
発光素子。
【請求項２】請求項１に記載の半導体発光素子におい
て、前記発光部層は第一導電型のクラッド層と、第二導
電型のクラッド層と、両クラッド層に挟まれた活性層と
からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】請求項１又は２に記載の半導体発光素子
において、前記発光部層と前記透明導電層との間に第二
導電型の電流分散層が形成されており、前記表面電極は
前記透明導電層の貫通孔を介して前記電流分散層と接し
ていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】請求項１又は２に記載の半導体発光素子
において、前記発光部層と前記透明導電層との間に化合
物半導体層が形成されており、前記表面電極は前記透明
導電層の貫通孔を介して前記化合物半導体層と接してい
ることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】請求項３に記載の半導体発光素子におい
て、前記電流分散層と前記透明導電層との間に化合物半
導体層が形成されており、前記表面電極は前記透明導電
層の貫通孔を介して前記化合物半導体層と接しているこ
とを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
発光素子において、前記貫通孔の面積（複数の貫通孔が
ある場合には合計面積）は前記表面電極の面積の１％以
上であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の半導体
発光素子において、前記発光部層、前記電流分散層又は
前記化合物半導体層のうち前記表面電極と接する領域の
中心と、各表面電極の中心とは実質的に一致しているこ
とを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の半導体
発光素子において、前記基板はGaAsからなり、前記発光
部層はAlGaInP又はGaInPからなることを特徴とする半導
体発光素子。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の半導体
発光素子において、前記電流分散層はGaP、GaAlP、AlGa
InP、AlGaAs及びGaAsPからなる群から選ばれた少なくと
も１種の化合物半導体からなることを特徴とする半導体
発光素子。
【請求項10】請求項１〜９に記載の半導体発光素子に
おいて、前記化合物半導体層は、(1) InP又はInAsの二
元系化合物半導体、(2) AlInAs又はAlInPの三元系化合
物半導体、(3) AlGaAs、AlGaP、GaInAs及びGaInPからな
る群から選ばれた少なくとも１種の三元系化合物半導体
（Gaのモル比：0.2以下）、(4) AlInAsPの四元系化合物
半導体、(5) AlGaInP、AlGaInAs、AlGaAsP及びGaInAsP
からなる群から選ばれた少なくとも１種の四元系化合物
半導体（Gaのモル比：0.2以下）、又は(6) AlGaInAsPか
らなる五元系化合物半導体（Gaのモル比：0.2以下）の
いずれかであることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項11】請求項１〜10のいずれかに記載の半導体
発光素子において、前記透明導電層を形成する金属酸化
物はSnO₂、In₂O₃、ITO及びGa含有ZnOからなる群から選
ばれた少なくとも１種であることを特徴とする半導体発
光素子。