JP2566207Y2 - 電流注入型窒化ガリウム系発光素子 - Google Patents
電流注入型窒化ガリウム系発光素子Info
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- JP2566207Y2 JP2566207Y2 JP7944992U JP7944992U JP2566207Y2 JP 2566207 Y2 JP2566207 Y2 JP 2566207Y2 JP 7944992 U JP7944992 U JP 7944992U JP 7944992 U JP7944992 U JP 7944992U JP 2566207 Y2 JP2566207 Y2 JP 2566207Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は青色発光ダイオード、青
色レーザーダイオード等の青色発光デバイスに使用され
る窒化ガリウム系発光素子の細部の構造に係り、特に、
高抵抗なｉ型層を発光層とした電界発光型の窒化ガリウ
ム系発光素子と異なり、ｐ型およびｎ型の窒化ガリウム
系化合物半導体層からＩｎＧａＮ層に電流を注入する形
式の電流注入型窒化ガリウム系発光素子に関する。
色レーザーダイオード等の青色発光デバイスに使用され
る窒化ガリウム系発光素子の細部の構造に係り、特に、
高抵抗なｉ型層を発光層とした電界発光型の窒化ガリウ
ム系発光素子と異なり、ｐ型およびｎ型の窒化ガリウム
系化合物半導体層からＩｎＧａＮ層に電流を注入する形
式の電流注入型窒化ガリウム系発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色発光デバイスの材料として、高抵抗
なｉ型層を発光層とした電界発光型の窒化ガリウム系発
光素子が一般的であったが、電流効率が悪いため、Ｉｎ
ＧａＮよりなる発光層がそれより禁制帯幅の大きなｐ型
及びｎ型の窒化ガリウム系半導体層によって挟まれてい
る電流注入型窒化ガリウム系発光素子が提案されている
（特開昭５９−２２８７７６号、および特開平２−２２
９４７５号公報）。前者のｐ型及びｎ型の窒化ガリウム
系半導体層にはＡｌが含まれている。後者のｐ型及びｎ
型の窒化ガリウム系半導体層にはＩｎが含まれている。
なｉ型層を発光層とした電界発光型の窒化ガリウム系発
光素子が一般的であったが、電流効率が悪いため、Ｉｎ
ＧａＮよりなる発光層がそれより禁制帯幅の大きなｐ型
及びｎ型の窒化ガリウム系半導体層によって挟まれてい
る電流注入型窒化ガリウム系発光素子が提案されている
（特開昭５９−２２８７７６号、および特開平２−２２
９４７５号公報）。前者のｐ型及びｎ型の窒化ガリウム
系半導体層にはＡｌが含まれている。後者のｐ型及びｎ
型の窒化ガリウム系半導体層にはＩｎが含まれている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】Ａｌ、Ｉｎ等を含むＧ
ａＮは、Ａｌ、Ｉｎを含まないＧａＮに比較して結晶性
が悪く、電極とのオーミックが悪いことが判明した。こ
のため結晶性の良いｐ型およびｎ型窒化ガリウム系化合
物半導体層が求められる。
ａＮは、Ａｌ、Ｉｎを含まないＧａＮに比較して結晶性
が悪く、電極とのオーミックが悪いことが判明した。こ
のため結晶性の良いｐ型およびｎ型窒化ガリウム系化合
物半導体層が求められる。
【０００４】ｉ型ＧａＮ層を発光層とする窒化ガリウム
系発光素子では、電界発光型であるため、発光面である
ｉ型層全面に電流を均一に分配する必要がない。一方、
電流注入型、しかもダブルへテロ構造を有する発光素子
では活性層に均一に電流を注入する必要がある。
系発光素子では、電界発光型であるため、発光面である
ｉ型層全面に電流を均一に分配する必要がない。一方、
電流注入型、しかもダブルへテロ構造を有する発光素子
では活性層に均一に電流を注入する必要がある。
【０００５】またｉ型ＧａＮ層を発光層とする窒化ガリ
ウム系発光素子は基板に透明なサファイアが用いられて
いるため、基板側を発光観測面側とするのが一般的であ
った 。サファイアを発光観測面側とすると、素子作成後
のＬＥＤを製造する工程において、ワイヤーボンディン
グができず、フレーム設置等で数々の問題が生じ、生産
技術上好ましくない。
ウム系発光素子は基板に透明なサファイアが用いられて
いるため、基板側を発光観測面側とするのが一般的であ
った 。サファイアを発光観測面側とすると、素子作成後
のＬＥＤを製造する工程において、ワイヤーボンディン
グができず、フレーム設置等で数々の問題が生じ、生産
技術上好ましくない。
【０００６】従って、高抵抗なｉ型層を発光層としない
電流注入型の窒化ガリウム系発光素子を実現するにあた
り、本考案の目的とするところは、まず低電流で発光さ
せて発光効率に優れ、しかも電流を均一に注入して発光
層全体を均一に発光させることができ、しかもサファイ
ア側を発光観測面側としない生産性に優れて、安定して
光を取り出すことができる窒化ガリウム系発光素子を提
供することにある。
電流注入型の窒化ガリウム系発光素子を実現するにあた
り、本考案の目的とするところは、まず低電流で発光さ
せて発光効率に優れ、しかも電流を均一に注入して発光
層全体を均一に発光させることができ、しかもサファイ
ア側を発光観測面側としない生産性に優れて、安定して
光を取り出すことができる窒化ガリウム系発光素子を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本考案の窒化ガリウム系
発光素子はＡｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮよりなるｎ
電極形成層と、Ａｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮよりな
るｐ電極形成層と、それら電極形成層の間に、ＩｎＧａ
Ｎよりなる、電子と正孔とが再結合して発光する発光層
を有する電流注入型の窒化ガリウム系発光素子であっ
て、前記ｐ電極形成層のほぼ全面に、透明であってかつ
導電性を有する薄膜よりなるｐ電極が形成され、該ｐ電
極から前記ｐ電極形成層全面に電流が注入されて、ｐ電
極側が発光観測面側とされていることを特徴とする。
発光素子はＡｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮよりなるｎ
電極形成層と、Ａｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮよりな
るｐ電極形成層と、それら電極形成層の間に、ＩｎＧａ
Ｎよりなる、電子と正孔とが再結合して発光する発光層
を有する電流注入型の窒化ガリウム系発光素子であっ
て、前記ｐ電極形成層のほぼ全面に、透明であってかつ
導電性を有する薄膜よりなるｐ電極が形成され、該ｐ電
極から前記ｐ電極形成層全面に電流が注入されて、ｐ電
極側が発光観測面側とされていることを特徴とする。
【０００８】好ましくは前記ＩｎＧａＮよりなる発光層
はそれより禁制帯幅の大きなｐ型及びｎ型の窒化ガリウ
ム系半導体層によって挟まれていることを特徴とする。
はそれより禁制帯幅の大きなｐ型及びｎ型の窒化ガリウ
ム系半導体層によって挟まれていることを特徴とする。
【０００９】さらに好ましくは、前記ｎ電極形成層には
Ｓｉがドープされてなり、前記ｐ電極形成層にはＭｇが
ドープされてなることを特徴とする。
Ｓｉがドープされてなり、前記ｐ電極形成層にはＭｇが
ドープされてなることを特徴とする。
【００１０】図１に本考案の一実施例に係る電極を有す
る一窒化ガリウム系発光素子の構造を示す。この図に示
すように、本考案の電極はｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層（この図の場合はｐ型ＧａＮ層３）の電極形成面
の上に形成された透明導電膜１０を介してｐ型電極４が
形成されている。
る一窒化ガリウム系発光素子の構造を示す。この図に示
すように、本考案の電極はｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層（この図の場合はｐ型ＧａＮ層３）の電極形成面
の上に形成された透明導電膜１０を介してｐ型電極４が
形成されている。
【００１１】透明導電膜１０の材料としては、透明な薄
膜で導電性を有するものであればどのようなものでもよ
く、例えばＩＴＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ等の材
料を好ましく用いることができる。形成方法は蒸着、ス
パッタリング等の方法を用いることができ、ｐ型不純物
がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体層のほぼ全
面、例えば８０％以上の面積に形成する。また、透明導
電膜の厚さは特に規定するものではなく、通常、数十オ
ングストローム〜数μｍの厚さで形成する。
膜で導電性を有するものであればどのようなものでもよ
く、例えばＩＴＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ等の材
料を好ましく用いることができる。形成方法は蒸着、ス
パッタリング等の方法を用いることができ、ｐ型不純物
がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体層のほぼ全
面、例えば８０％以上の面積に形成する。また、透明導
電膜の厚さは特に規定するものではなく、通常、数十オ
ングストローム〜数μｍの厚さで形成する。
【００１２】窒化ガリウム系化合物半導体をｐ型にし得
る不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎがよく知られており、こ
れらの不純物は窒化ガリウム系化合物半導体成長中にド
ープされる。従来ではｐ型不純物をドープしても高抵抗
なｉ型となるため、最近では特開平２ー２５７６９号公
報に記載されるように、電子線照射により低抵抗化する
技術が記載されているが、本考案において形成する透明
導電膜は低抵抗化されたｐ型ＧａＮに形成する。
る不純物としては、Ｍｇ、Ｚｎがよく知られており、こ
れらの不純物は窒化ガリウム系化合物半導体成長中にド
ープされる。従来ではｐ型不純物をドープしても高抵抗
なｉ型となるため、最近では特開平２ー２５７６９号公
報に記載されるように、電子線照射により低抵抗化する
技術が記載されているが、本考案において形成する透明
導電膜は低抵抗化されたｐ型ＧａＮに形成する。
【００１３】透明導電膜１０の上に形成する電極は特に
変わるものではなく、従来使用されている材料、例えば
金、Ａｌ、Ｉｎ等を用い、蒸着によって形成することが
できる。
変わるものではなく、従来使用されている材料、例えば
金、Ａｌ、Ｉｎ等を用い、蒸着によって形成することが
できる。
【００１４】
【作用】図１に示すように、最上層であるｐ型ＧａＮ層
３のほぼ全面に透明導電膜１０を形成することにより、
電界がｐ型層３全面に、かつ均一に拡散し、電極の下部
に集中することがない。また窒化ガリウム系発光素子の
発光を、ｐ型電極４で遮られることが少なく、ｐ型Ｇａ
Ｎ層３側から観測することができる。特にＩｎ、および
Ａｌを含まないｐ型ＧａＮは結晶性が良く、透明導電膜
になじみやすいので電流を均一に広げやすい。
３のほぼ全面に透明導電膜１０を形成することにより、
電界がｐ型層３全面に、かつ均一に拡散し、電極の下部
に集中することがない。また窒化ガリウム系発光素子の
発光を、ｐ型電極４で遮られることが少なく、ｐ型Ｇａ
Ｎ層３側から観測することができる。特にＩｎ、および
Ａｌを含まないｐ型ＧａＮは結晶性が良く、透明導電膜
になじみやすいので電流を均一に広げやすい。
【００１５】
【実施例】ＭＯＣＶＤ法を用い、サファイア基板上にＧ
ａＮバッファ層をおよそ２００オングストロームの膜厚
で形成し、その上にｎ型不純物としてＳｉをドープした
Ａｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮ層を４μｍ成長させ、
ｎ型ＧａＮ層の上にＳｉをドープしたＩｎ0.14Ｇａ0.86
Ｎ層をおよそ２００オングストローム成長させた。
ａＮバッファ層をおよそ２００オングストロームの膜厚
で形成し、その上にｎ型不純物としてＳｉをドープした
Ａｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮ層を４μｍ成長させ、
ｎ型ＧａＮ層の上にＳｉをドープしたＩｎ0.14Ｇａ0.86
Ｎ層をおよそ２００オングストローム成長させた。
【００１６】さらにＩｎＧａＮ層の上にｐ型不純物とし
てＭｇをドープしたＡｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮ層
をおよそ０．５μｍ成長させた後、例えば、特開平２ー
２５７６９号公報に記載されるような電子線照射を行
い、ｐ型ＧａＮ層を低抵抗化した。
てＭｇをドープしたＡｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮ層
をおよそ０．５μｍ成長させた後、例えば、特開平２ー
２５７６９号公報に記載されるような電子線照射を行
い、ｐ型ＧａＮ層を低抵抗化した。
【００１７】ｐ型ＧａＮ層を低抵抗化した後、ｐ型Ｇａ
Ｎ層、およびｎ型ＩｎＧａＮ層をパターンエッチングし
て、図１に示すように、電極を形成するｎ型ＧａＮ層を
露出させた。
Ｎ層、およびｎ型ＩｎＧａＮ層をパターンエッチングし
て、図１に示すように、電極を形成するｎ型ＧａＮ層を
露出させた。
【００１８】次に、スパッタリングにより、露出したｎ
型ＧａＮ層、およびｐ型ＧａＮ層の全面に、透明導電膜
としてＩＴＯ（スズ含有率６％）を０．１μｍの膜厚で
形成した。
型ＧａＮ層、およびｐ型ＧａＮ層の全面に、透明導電膜
としてＩＴＯ（スズ含有率６％）を０．１μｍの膜厚で
形成した。
【００１９】次に、ｐ型ＧａＮ層の上にマスクを形成
し、ｎ型ＧａＮ層のＩＴＯ除去した後、ｎ型ＧａＮ層に
はＡｌより成る電極を、ｐ型ＧａＮ層のＩＴＯ上にはＡ
ｕより成る電極を蒸着によって形成した。
し、ｎ型ＧａＮ層のＩＴＯ除去した後、ｎ型ＧａＮ層に
はＡｌより成る電極を、ｐ型ＧａＮ層のＩＴＯ上にはＡ
ｕより成る電極を蒸着によって形成した。
【００２０】以上のようにして製作した窒化ガリウム系
化合物半導体素子をチップ状に分離し、サファイア基板
側を下にしてフレームに取り付け、常法に従ってそれぞ
れの電極を取り出し、モールドした後、ＬＥＤとして発
光させたところ、２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖ、
発光波長４５０ｎｍ、発光出力２００μＷであり、実施
例と同一材料で形成した図３に示す従来の構造のＬＥＤ
よりも、順方向電圧は１／４に下がり、発光出力はおよ
そ２倍近くにまで改善できた。
化合物半導体素子をチップ状に分離し、サファイア基板
側を下にしてフレームに取り付け、常法に従ってそれぞ
れの電極を取り出し、モールドした後、ＬＥＤとして発
光させたところ、２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖ、
発光波長４５０ｎｍ、発光出力２００μＷであり、実施
例と同一材料で形成した図３に示す従来の構造のＬＥＤ
よりも、順方向電圧は１／４に下がり、発光出力はおよ
そ２倍近くにまで改善できた。
【００２１】
【考案の効果】以上説明したように本考案によると、最
上層にあるｐ型ＧａＮ層のほぼ全面を覆う透明導電膜を
介して、電極が形成されているため、電界は透明導電膜
全体に均一にかかる。従って、透明導電膜とｐ型層との
界面の接触抵抗を下げることができ、ＬＥＤの駆動電圧
も下げることができる。
上層にあるｐ型ＧａＮ層のほぼ全面を覆う透明導電膜を
介して、電極が形成されているため、電界は透明導電膜
全体に均一にかかる。従って、透明導電膜とｐ型層との
界面の接触抵抗を下げることができ、ＬＥＤの駆動電圧
も下げることができる。
【００２２】さらに、サファイア基板側を発光観測面と
する必要がなく、窒化ガリウム系化合物半導体層側から
ワイヤーボンディング等のＬＥＤ作成工程を行うことが
でき、生産性も格段に向上する。
する必要がなく、窒化ガリウム系化合物半導体層側から
ワイヤーボンディング等のＬＥＤ作成工程を行うことが
でき、生産性も格段に向上する。
【図１】 本考案の一実施例による電極が形成されたＬ
ＥＤ素子の構造を示す断面図。
ＥＤ素子の構造を示す断面図。
【図２】 従来の一ＬＥＤ素子の構造を示す断面図。
【図３】 従来の一ＬＥＤ素子の構造を示す断面図。
【図４】 従来の一ＬＥＤ素子の構造を示す断面図。
１・・・サファイア基板、 ２・・・ｎ型ＧａＮ層、
３・・・ｐ型ＧａＮ層、 ４・・・ｐ型電極、５・
・・ｎ型電極、 １０・・・透明導電膜。
３・・・ｐ型ＧａＮ層、 ４・・・ｐ型電極、５・
・・ｎ型電極、 １０・・・透明導電膜。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮよりな
るｎ電極形成層と、 Ａｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮよりなるｐ電極形成層
と、 それら電極形成層の間に、ＩｎＧａＮよりなる、電子と
正孔とが再結合して発光する発光層を有する電流注入型
の窒化ガリウム系発光素子であって、 前記ｐ電極形成層のほぼ全面に、透明であってかつ導電
性を有する薄膜よりなるｐ電極が形成され、該ｐ電極か
ら前記ｐ電極形成層全面に電流が注入されて、ｐ電極側
が発光観測面側とされていることを特徴とする電流注入
型窒化ガリウム系発光素子。 - 【請求項２】 前記ＩｎＧａＮよりなる発光層はそれよ
り禁制帯幅の大きなｐ型及びｎ型の窒化ガリウム系半導
体層によって挟まれていることを特徴とする請求項１に
記載の電流注入型窒化ガリウム系発光素子。 - 【請求項３】 前記ｎ電極形成層にはＳｉがドープされ
てなり、前記ｐ電極形成層にはＭｇがドープされてなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電流注入型窒
化ガリウム系発光素子。 - 【請求項４】 サファイア基板上に形成されたＧａＮよ
りなるバッファ層上に、 Ａｌ、Ｉｎを含まないｎ型ＧａＮよりなるｎ電極形成層
と、 Ａｌ、Ｉｎを含まないｐ型ＧａＮよりなるｐ電極形成層
と、 それら電極形成層の間に、ＩｎＧａＮよりなる、電子と
正孔とが再結合して発光する発光層を有する電流注入型
の窒化ガリウム系発光素子であって、 前記ｐ電極形成層のほぼ全面に、透明であってかつ導電
性を有する薄膜よりなるｐ電極が形成され、該ｐ電極か
ら前記ｐ電極形成層全面に電流が注入されて、ｐ電極側
が発光観測面側とされていることを特徴とする電流注入
型窒化ガリウム系発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7944992U JP2566207Y2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 電流注入型窒化ガリウム系発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7944992U JP2566207Y2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 電流注入型窒化ガリウム系発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638265U JPH0638265U (ja) | 1994-05-20 |
| JP2566207Y2 true JP2566207Y2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=13690196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7944992U Expired - Lifetime JP2566207Y2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 電流注入型窒化ガリウム系発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566207Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045038A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3318698B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2002-08-26 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JPH08250540A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-27 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH10341039A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| KR100895452B1 (ko) * | 2004-07-29 | 2009-05-07 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 반도체 발광소자용 양전극 |
| JP5486759B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2014-05-07 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP5723870B2 (ja) | 2009-04-30 | 2015-05-27 | ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファウンデーション，インク．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｆｌｏｒｉｄａ Ｒｅｓｅａｔｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ． | 単層カーボンナノチューブを主材料とする空気極 |
| RU2013132367A (ru) | 2010-12-17 | 2015-01-27 | Юниверсити Оф Флорида Рисеч Фаундэйшн, Инк. | Окисление и генерирование водорода на углеродных пленках |
| WO2012138632A2 (en) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom |
| EP3071516A4 (en) | 2013-11-20 | 2017-06-28 | University of Florida Research Foundation, Inc. | Carbon dioxide reduction over carbon-containing materials |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP7944992U patent/JP2566207Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045038A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0638265U (ja) | 1994-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |