JP2004200325A

JP2004200325A - Semiconductor light emitting device

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Publication number: JP2004200325A
Application number: JP2002365792A
Authority: JP
Inventors: Taiichiro Konno; 泰一郎今野; Tsunehiro Unno; 恒弘海野
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP4127045B2

Abstract

【課題】金属酸化膜からなる透明導電膜を用いた構造の半導体発光素子であって、金属酸化膜上に形成したパッド電極が剥がれにくく、かつ順方向動作電圧を低くできる高輝度の半導体発光素子を提供する。
【解決手段】基板１上に発光層３を有しており、前記発光層３の上側に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜６を形成し、前記透明導電膜６の上側に通電のための第一電極を形成した半導体発光素子において、前記第一電極が複数層の金属からなり、その最上層がボンディングされる金属層９であり、かつ前記透明導電膜に２種以上の金属層７，８が接するように構成する。
【選択図】図１A semiconductor light emitting device having a structure using a transparent conductive film made of a metal oxide film, wherein a pad electrode formed on the metal oxide film is hardly peeled off, and a high luminance semiconductor light emitting device capable of lowering a forward operating voltage. I will provide a.
A light emitting layer is formed on a substrate, a transparent conductive film made of a metal oxide is formed on the light emitting layer as a current dispersion layer, and a current is applied to the upper side of the transparent conductive film. The first electrode is made of a plurality of layers of metal, the uppermost layer is a metal layer 9 to be bonded, and the transparent conductive film has two or more kinds of metals. The layers 7 and 8 are configured to be in contact with each other.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を用いた半導体発光素子であって、所定の電極を用いることにより得られる高輝度の半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード（ＬＥＤ）の断面構造の概略を示したもので、２１は基板、２２はｎ型クラッド層、２３は活性層、２４はｐ型クラッド層、２５は電流分散層、２６は電流分散層２５上に形成された一方の電極、２７は基板２１の裏面に形成された他方の電極、Ｉは電極２６より注入される電流を示す。電流Ｉは、電流分散層２５においてｐ型クラッド層２４の全領域に分散しており、従って、この場合には発光層の全域より発光し、良好な輝度を示すことになる。
【０００３】
最近では、ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の結晶層をＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）で成長できるようになったことから、高輝度を示す発光ダイオードを製作することが可能となったが、図６から分かる通り、高輝度の発光ダイオードを得るためには、電流分散層の膜厚を厚く成長させる必要がある。このため、ＬＥＤ用エピウエハの製造コストが高くなるという問題が生じることから、電流分散層の膜厚を薄くするために、電流分散層としてできるだけ抵抗の低い値が得られる材料を用いる方法（例えば、ＡｌＧａＩｎＰの４元系の場合には、電流分散層としてＧａＰやＡｌＧａＡｓが用いられている）やキャリア濃度を高くするべく電流分散層の抵抗率を低くする方法が用いられている。
【０００４】
しかし、抵抗率の低い材料を用いてもやはり電流分散を良くするためには、膜厚を一定以上（例えば、８μｍ以上）まで厚くする必要がある。また、現段階では電流分散層を薄くできるほどキャリア濃度を高くすることはできない。
【０００５】
そこで、金属酸化物などを用いた透明導電膜のキャリア濃度が非常に高く、薄い膜厚で十分な電流分散を得ることができることから、電流分散層の変わりに、透明導電膜を用いる方法が提案されている。
【０００６】
図７は、従来の透明導電膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの断面構造の概略を示したもので、１は第一導電型基板であり、１０２は、第一導電型バッファ層、２は第一導電型クラッド層、３は活性層（発光層）、４は第二導電型クラッド層、５は第二導電型コンタクト層、６’は透明導電膜、１１は透明導電膜６’上に形成された第二導電型第一電極、および１０は第一導電型第二電極である。この透明導電膜６’は、半導体エピウエハ層の表面に形成され、その上にワイヤボンディング用の金属電極１１が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７の透明導電膜を用いた従来のＬＥＤにおいて、透明導電膜が金属酸化膜である場合、その上に形成した電極が、プロセス加工中やワイヤボンディング中に剥がれるという大きな問題があった。
また、電極の剥がれを防止できたとしても、高輝度ＬＥＤを得るための障害となる順方向動作電圧が高いという問題もあった。
【０００８】
電極の剥がれや順方向動作電圧が高くなるといった問題を解消するものとして、例えば、特許文献１に示されるものがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−４４５０３号公報
【００１０】
特許文献１においては、「ｎ型酸化亜鉛を含む窓層」と「該窓層の上に複数層から構成される電極を有し、該電極の最下層がチタン、ニッケル、クロム、コバルトから選ばれる遷移金属の酸化物を含む層」という組み合わせの構造が、電極の剥がれ及び順方向動作電圧が高くなるという問題を解決することができるものとして開示されている。
【００１１】
しかし、電流分散層のかわりに金属酸化物からなる透明導電膜（透明導電膜は電極を形成）を用いたＬＥＤにおける上記の問題を解決できるものは存在しなかった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、エピウエハの表面に電流分散の機能を果たす金属酸化物からなる透明導電膜を用いた構造の半導体発光素子（ＬＥＤ、半導体レーザー等）であって、金属酸化物からなる透明導電膜上に形成したパッド電極の剥がれの問題を解決し、かつ順方向動作電圧を低くできる高輝度の半導体発光素子（ＬＥＤ、半導体レーザー等）を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたものであり、基板上に発光層を有しており、前記発光層の上側に電流分散層として金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、前記透明導電膜の上側に通電のための第一電極を形成した半導体発光素子において、前記第一電極が複数層の金属からなり、その最上層がボンディングされる金属層であり、かつ前記透明導電膜に２種以上の金属層が接していることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１４】
この構成によれば、電極に所定の複数の金属を用いていることから、金属酸化膜からなる透明導電膜に対し電極が剥がれにくく、かつ順方向動作電圧を低く保つことができるようになるため、電流分散層にかえて金属酸化膜からなる透明導電膜を用いることが可能となる。
【００１５】
このため、エピウエハ層の中で最も厚さの厚かった従来の電流分散層を用いることなく高輝度ＬＥＤ等を実現でき、ＬＥＤ等に用いるエピウエハ層の膜厚を薄くすることができるようになるため、エピウエハの価格を低く抑えることができる。
【００１６】
また、金属酸化膜の電流分散膜を用いることができるようになったことにより、従来の電流分散層を用いたＬＥＤよりも、より高輝度なＬＥＤを得ることも可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の半導体発光素子の実施の形態１について、図１（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤチップの上面図である。図１（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【００１９】
図１（ａ）および（ｂ）において、１は第一導電型（ｎ型）基板であり、１０２は第一導電型（ｎ型）バッファ層、２は第一導電型（ｎ型）クラッド層、３は活性層（発光層）、４は第二導電型（ｐ型）クラッド層、５は第二導電型（ｐ型）コンタクト層、６は金属酸化物からなる透明導電膜、７は透明導電膜６と接するチップ上面第一電極の金属層、８は透明導電膜６と接するチップ上面第一電極の金属層、９はチップ上面第一電極のボンディングされる金属層、および１０は第一導電型（ｎ型）第二電極である。なお、第一導電型をｐ型とし、第二導電型をｎ型としてもよい。
【００２０】
上記目的を達するために、順方向動作電圧が高くならないための電極材料である第一電極の金属層７を金属酸化物からなる透明導電膜６の上に形成し、さらにその上に透明導電膜６から剥がれにくい電極材料である第一電極の金属層８を第一電極の金属層７と透明導電膜６との両方に接するように形成し、さらにその上にワイヤボンディング用の金属層９を形成している。
【００２１】
本発明において、特徴をなすのは、特に、透明導電膜６とその上の第一電極の金属層７〜９の部分である。
本発明において、第一電極の金属層７及び８は、共に透明導電膜６と接しており、これら２種の金属層が透明導電膜に接している点に特徴がある。
【００２２】
ここで、第一電極の金属層７は、順方向動作電圧低下を促す金属であればよく、特に、効果の面（順方向動作電圧低下）から、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、これらのＡｕ化合物、又はマグネシウム（Ｍｇ）から選ばれる１種以上の金属であることが好ましく、亜鉛（Ｚｎ）、金−亜鉛化合物（ＡｕＺｎ）、又はベリリウム（Ｂｅ）、金−べリリウム（ＡｕＢｅ）から選ばれる１種以上の金属であることがより好ましく、亜鉛（Ｚｎ）又はベリリウム（Ｂｅ）であることが最も好ましい。
より具体的には、ＬＥＤに２０ｍＡの電流を流したときの順方向動作電圧が、２．８Ｖ以下、好ましくは２．５Ｖ以下、さらに好ましくは、２．３Ｖ以下となる金属を用いることが望ましい。
第一電極の金属層７は、２種以上用いることができるが、コスト面等を考慮して１種であること、特に亜鉛（Ｚｎ）又はベリリウム（Ｂｅ）であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明において、第一電極の金属層８は、透明導電膜６からの電極の剥がれを防止する金属であればよく、特に、効果の面（電極剥がれ防止）から、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又はニッケル（Ｎｉ）から選ばれる１種以上の金属であることが好ましく、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、又はモリブデン（Ｍｏ）から選ばれる１種以上の金属であることがより好ましく、チタン（Ｔｉ）であることがさらに好ましい。
ここで、透明導電膜からの電極の剥がれを防止する金属とは、具体的には、プロセス加工中及びワイヤボンディング工程での電極パッドの剥がれる割合が、１０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下、最も好ましくは１％以下となる金属をいう。
第一電極の金属層８は、２種以上用いることができるが、コスト面等を考慮して１種であること、特にチタン（Ｔｉ）であることが好ましい。
【００２４】
第一電極の金属層７及び第一電極の金属層８は円形の電極を形成し、第一電極の金属層７の直径は第一電極の金属層８の直径よりも小さく、各々の中心を略合致させる様にしてあり、図１に示されるように、第一電極の金属層７は第一電極の金属層８に覆われている。
【００２５】
このとき、第一電極の金属層７の円面積が、その上に設けられる第一電極の金属層８の円面積よりも必ず小さくなければならない。大きくなると、第一電極の金属層８が透明導電膜６に接することができず、電極が剥がれるからである。また、逆にあまり小さくなると順方向動作電圧が高くなって行くため、第一電極の金属層７の円面積は、第一電極の金属層８の円面積の０．１〜０．９倍であることが望ましく、さらには０．５〜０．８倍であることが最も望ましい。
【００２６】
また、第一電極の最上層であるボンディングされる金属層９は、ワイヤボンダビリティのよい金属であればよく、金（Ａｕ）であることが望ましい。このとき、金（Ａｕ）が、アロイ処理した下層とアロイ処理しない上層の二層構造からなることが最も望ましい。電極は、より柔らかい方が良いため、このような二層構造からなる電極を用いた方がワイヤボンダビリティが良くなるためである。
【００２７】
本発明において、透明導電膜６は、従来の電流分散層に変わって、電流を分散する機能を果たす。ここで、金属酸化物からなる透明導電膜は、ＩＴＯ（Ｓｎト゛ーフ゜Ｉｎ₂Ｏ₃）、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＦＯ（Ｆト゛ーフ゜Ｉｎ₂Ｏ₃）、ＳｎＯ₂、ＡＴＯ（Ｓｂト゛ーフ゜ＳｎＯ₂）、ＦＴＯ（Ｆト゛ーフ゜ＳｎＯ₂）、ＣＴＯ（Ｃｄト゛ーフ゜ＳｎＯ₂）、ＡＺＯ（Ａｌト゛ーフ゜ＺｎＯ）、ＩＺＯ（Ｉｎト゛ーフ゜ＺｎＯ）、又はＧＺＯ（Ｇａト゛ーフ゜ＺｎＯ）のいずれかであることが好ましく、ＩＴＯであることが特に好ましい。
透明導電膜６の形状は、必ずしもエピタキシャルウエハと同一形状である必要はないが、電流を分散する機能上、出来る限り、広面積とすることが好ましい。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の半導体発光素子の実施の形態２について、図２（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤチップの上面図である。図２（ｂ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【００２９】
第一電極の金属層７及び８の形状が異なる以外は、実施の形態１と同様である。第一電極の金属層７の形態は、図２に示すようにドット的に存在する。ドットの数は２〜７つ程度が好ましい。
この場合にも、第一電極の金属層７の円面積の合計は、第一電極の金属層８の円面積の０．１〜０．９倍であることが望ましく、さらには０．５〜０．８倍であることが最も望ましい
【００３０】
（実施の形態３）
本発明の半導体発光素子の実施の形態３について、図３（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態３にかかるＬＥＤチップの上面図である。図３（ｂ）は本発明の実施の形態３にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【００３１】
第一電極の金属層７及び８の形状が異なる以外は、実施の形態１と同様である。第一電極の金属層７の形態は、図３に示すようにリング状に存在する。リングの数は１〜４つが好ましく、１〜２つがより好ましい。
この場合にも、第一電極の金属層７の底面積の合計は、第一電極の金属層８の円面積の０．１〜０．９倍であることが望ましく、さらには０．５〜０．８倍であることが最も望ましい
【００３２】
（実施の形態４〜６）
本発明の半導体発光素子の実施の形状４〜６について、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態４〜６にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【００３３】
第一電極の金属層７〜９の形態が異なる以外は、実施の形態１と同様である。実施の形態１〜３における第一電極の金属層７の形状は、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、第一電極の金属層８にすべて覆われることなく、その上部が第一電極の最上層であるボンディングされる金属層９に接触していてもよい。
【００３４】
（実施の形態７）
本発明の半導体発光素子の実施の形態７について、図５（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態７にかかるＬＥＤチップの上面図である。図５（ｂ）は本発明の実施の形態７にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【００３５】
第一電極の金属層７〜９の形状が異なる以外は、実施の形態１と同様である。実施の形態２における第一電極の金属層７の形状は、ドットの外周が第一電極の金属層８によってすべて覆われることなく一部が外側に露出されていてもよい。
この形態においても、実施の形態４〜６のように、第一電極の金属層７は、第一電極の金属層８にすべて覆われることなく、その上部が第一電極の最上層であるボンディングされる金属層９に接触していてもよい。
【００３６】
この場合にも、透明導電膜６に接する面積比が、第一電極の金属層７／第一電極の金属層８＝１／９〜９／１であることが望ましく、さらには、第一電極の金属層７／第一電極の金属層８＝５／５〜８／２であることが最も望ましい。
【００３７】
（その他の実施の形態）
第一電極の金属層７〜９のいずれの形状も、必ずしも円形である必要はなく、四角形や、四角形及び円形に突起が付いている様な形状でも良い。
【００３８】
また、上記の実施の形態において、第一電極の金属層７と第一電極の金属層８の位置を逆転させてもよい。
ただし、第一電極の金属層７の外周を実施の形態１〜６のように第一電極の金属層８で覆うようにした形態であることが電極剥がれ防止効果の点ではより好ましい。
【００３９】
これらのその他の実施の形態の場合においても、透明導電膜６に接する面積比が、第一電極の金属層７／第一電極の金属層８＝１／９〜９／１であることが望ましく、さらには、第一電極の金属層７／第一電極の金属層８＝５／５〜８／２であることが最も望ましい。
【００４０】
上記の実施の形態においては、基板は第一導電型基板１、すなわち半導体基板であり、第二電極１０が第一導電型基板１の下側に形成されている。第一導電型基板１は、ｎ型ＧａＡｓであることが望ましい。
【００４１】
もっとも、本発明の他の形態として、基板を第一導電型基板１ではなく、サファイア基板等の基板を用いることもできる。この場合、第二電極１０は、基板の下側でなく、基板の上側にある半導体層上に設けられる。
【００４２】
また、上記の実施の形態においては、発光層３は、シングルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造、ｐｎ接合構造、およびクラッド層に挟まれた多重量子井戸構造より選択されるいずれかの構造を有し、ｐｎ接合又はダブルヘテロ構造（ｐｎ接合型）を有していることが好ましく、ＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰであることがより好ましい。
【００４３】
このような構成にすることにより、金属酸化物からなる透明導電膜を用いた場合の半導体発光素子において、順方向動作電圧を高くすることなく、電極剥がれの問題を解決した高輝度の発光素子を提供することができる。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
図１のような構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色発光ダイオード用エピウエハを作製した。ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型(Ｓｅドープ)ＧａＡｓバッファ層、ｎ型(Ｓｅドープ)(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、アンドープ(Ａｌ0.15Ｇａ0.85)0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層、ｐ型(亜鉛ドープ)(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、ｐ型ＧａＰコンタクト層をＭＯＶＰＥ法で成長させた。このエピタキシャルウエハにＩＴＯ膜を熱分解スプレー法にて形成した。
【００４５】
ＩＴＯ膜付きエピタキシャルウエハをフォトリソにより、レジストマスクをマトリックス状に形成した。レジストマスクが無い部分の大きさは、直径１００μｍの円形である。このレジストマスク付エピウエハの表面にＺｎを２０ｎｍ蒸着してからレジストを除去し、ＩＴＯ膜が形成された面に直径１００μｍのＺｎ電極を形成した。その後更にレジストマスクをマトリックス状に形成し、Ｚｎ電極の中心と略一致したレジスト膜の無い部分を形成した。この時のレジストマスクの無い部分の大きさは、直径１２０μｍである。次にＴｉを２０ｎｍ、Ａｕを１０００ｎｍ蒸着し、レジストマスクを除去した。この時点でＩＴＯ膜の上には直径１００μｍのＺｎ電極が形成され、さらにその上にはＺｎ電極と中心が略一致した直径１２０μｍのＡｕ/Ｔｉ電極がマトリックス状に形成された状態である。
このエピウエハの底面には、金・ゲルマニウム、ニッケル、金をそれぞれ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイを、窒素ガス雰囲気中４２５℃で５分行った。前記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウエハを、ダイシング等で加工して、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードチップを作製し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードを製作した。
この結果、プロセス加工中及びワイヤホンディング工程での電極パッドの剥がれは、１％以下と良好であった。
【００４６】
また、ＩＴＯ膜上のＺｎ電極部をＡｕＺｎ、Ｂｅ、ＡｕＢｅ、Ｇｅ、ＡｕＧｅ、又はＭｇに変えた場合にも、電極パッドの剥がれは、１％以下と良好であった。
さらに発光ダイオードの発光特性を調べた結果は、ＩＴＯ膜上の電極部がＺｎである場合の順方向動作電圧(２０ｍＡ通電時)が、２．０１Ｖ、発光出力が、３．２ｍＷであった。
【００４７】
また、ＩＴＯ膜上のＺｎ電極部をＡｕＺｎ、Ｂｅ、ＡｕＢｅ、Ｇｅ、ＡｕＧｅ、又はＭｇに変えた場合のいずれも、順方向動作電圧(２０ｍＡ通電時)が、２．３Ｖ以下であり、発光出力が、３．０ｍＷ以上であった。
【００４８】
（比較例１）
比較例として、図７に示した従来の構造の発光波長６３０ｎｍ付近の赤色発光ダイオード用エピウエハを作製した。エピ成長方法、エピ構造等は、基本的に前記の実施例１と同じとし、またＩＴＯ膜形成方法、プロセス加工及びワイヤホンディング工程も基本的に前記の実施例１と同じとした。
【００４９】
次に、このＩＴＯ膜を形成したエピタキシャルウエハ下面全体にｎ型第二電極を形成し、チップ上面に直径１２０μｍの円形の第一電極を形成して、ＬＥＤチップとした。
【００５０】
第二電極は三層からなり、Ａｕ（上層：外側）/Ｎｉ（中間層）/ＡｕＧｅ（下層：基板側）をそれぞれ５００ｎｍ、１０ｎｍ、６０ｎｍ蒸着した。チップ上面第一電極も３層からなり、Ａｕ（上層：外側）/Ｎｉ（中間層）/Ｚｎ（下層：透明導電膜側）、またはＡｕ/Ｎｉ/ＡｕＺｎ、またはＡｕ/Ｎｉ/ＢｅまたはＡｕ/Ｎｉ/ＡｕＢｅ、またはＡｕ/Ｎｉ/Ｇｅ、またはＡｕ/Ｎｉ/ＡｕＧｅ、またはＡｕ/Ｎｉ/Ｍｇを、それぞれ１０００ｎｍ、１０ｎｍ、６０ｎｍ蒸着した。また、Ａｕ（上層：外側）/Ｔｉ（下層：透明導電膜側）を、１０００ｎｍ、２０ｎｍ蒸着した。前記ＩＴＯ膜及び電極付きエピタキシャルウエハを、チップサイズ３００μｍ角の発光ダイオードにするため、エッチングやダイシング等のプロセス加工及びワイヤボンディングを行なった。
【００５１】
この結果、Ａｕ/Ｔｉを除く前記第一電極を用いたＬＥＤは、プロセス加工中にパッド電極の約５０％以上剥がれた。更にワイヤボンディング工程まで行なうと、電極パッドは９８％以上剥がれた。
【００５２】
一方、電極としてＡｕ/Ｔｉを用いたものは、プロセス加工中及びワイヤボンディング工程での電極パッドの剥がれは、１％以下と良好であったが、順方向動作電圧が８〜９Ｖと非常に高くなった。
【００５３】
なお、本発明は、上記の実施の形態（実施例）の構造、材料等に限定されるものではなく、半導体発光素子において広く適用することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体発光素子によると、以下のような効果を得ることができる。
【００５５】
金属酸化膜からなる透明導電膜を用いた構造の半導体発光素子であって、金属酸化膜上に形成したパッド電極が剥がれにくく、かつ順方向動作電圧を低くできる高輝度の半導体発光素子を提供できる。
【００５６】
また、本発明の電極構造を用いることにより、金属酸化物の透明導電膜を用いたＬＥＤを製作することが可能となり、ＬＥＤを構成するエピ層の中でもっとも厚さの厚かった電流分散膜を用いずにすむため、ＬＥＤ用のエピ層の膜厚は五分の一から数十分の一まで薄くすることができるようになる。これにより、エピウエハの価格を大幅に低くすることができる。
【００５７】
また、これまで厚いエピ層を用いていたがそれでも十分な電流分散特性を得ることができなかったが、金属酸化膜の電流分散膜を用いることができるようになったため、輝度を約１０〜５０％程度高くすることも可能となる。
【００５８】
さらに、本発明で用いる電極材料の一部は低融点材料であることから、一般的かつ安価な装置である真空蒸着法で電極形成ができる。また、本発明で用いる電極材料は、比較的安価であるため、ＬＥＤ用の電極形成を従来よりも高価にすることなくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤチップの上面図である。図１（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤチップの上面図である。図２（ｂ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施の形態３にかかるＬＥＤチップの上面図である。図３（ｂ）は本発明の実施の形態３にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態４〜６にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の実施の形態７にかかるＬＥＤチップの上面図である。図５（ｂ）は本発明の実施の形態７にかかるＬＥＤの全体構成を示す断面図である。
【図６】従来の電流分散層を用いたＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの断面構造の概略図である。
【図７】従来の透明導電膜を用いたＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの断面構造の概略図である。
【符号の説明】
１ｎ型基板
１０２ｎ型バッファ層
２ｎ型クラッド層
３活性層
４ｐ型クラッド層
５ｐ型コンタクト層
６金属酸化物からなる透明導電膜
６’ 透明導電膜
７第一電極の金属層（Ｚｎ）
８第一電極の金属層（Ｔｉ）
９第一電極の金属層（Ａｕ）
１０ｎ型第二電極
１１ｐ型第一電極
２１基板
２２ｎ型クラッド層
２３活性層
２４ｐ型クラッド層
２５電流分散層
２６電流分散層上の電極
２７基板裏面の電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device using a transparent conductive film made of a metal oxide as a current dispersion layer, and a high brightness semiconductor light emitting device obtained by using a predetermined electrode.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 schematically shows a cross-sectional structure of a conventional AlGaInP-based light emitting diode (LED). Reference numeral 21 denotes a substrate, 22 denotes an n-type cladding layer, 23 denotes an active layer, 24 denotes a p-type cladding layer, and 25 denotes a current. The dispersion layer 26 is one electrode formed on the current dispersion layer 25, the other electrode 27 is formed on the back surface of the substrate 21, and I is a current injected from the electrode 26. The current I is dispersed in the entire region of the p-type cladding layer 24 in the current dispersion layer 25. Therefore, in this case, light is emitted from the entire region of the light emitting layer, and good brightness is exhibited.
[0003]
Recently, a GaN-based or AlGaInP-based crystal layer can be grown by MOVPE (metal-organic chemical vapor deposition), which makes it possible to manufacture a light-emitting diode exhibiting high luminance. As can be seen from FIG. 6, in order to obtain a light emitting diode with high luminance, it is necessary to grow the thickness of the current dispersion layer. For this reason, there arises a problem that the manufacturing cost of the LED epi-wafer is increased. Therefore, in order to reduce the thickness of the current dispersion layer, a method of using a material having a resistance as low as possible as the current dispersion layer (for example, In the case of an AlGaInP quaternary system, GaP or AlGaAs is used as a current dispersion layer) or a method of lowering the resistivity of the current dispersion layer in order to increase the carrier concentration.
[0004]
However, even if a material having a low resistivity is used, it is necessary to increase the film thickness to a certain value or more (for example, 8 μm or more) in order to improve the current dispersion. At this stage, the carrier concentration cannot be so high that the current dispersion layer can be made thinner.
[0005]
Therefore, a method using a transparent conductive film instead of the current spreading layer has been proposed because the carrier concentration of a transparent conductive film using a metal oxide or the like is extremely high and sufficient current dispersion can be obtained with a thin film thickness. Have been.
[0006]
FIG. 7 schematically shows a cross-sectional structure of an AlGaInP-based LED using a conventional transparent conductive film, where 1 is a first conductivity type substrate, 102 is a first conductivity type buffer layer, and 2 is a first conductivity type buffer layer. A conductive type clad layer, 3 an active layer (light emitting layer), 4 a second conductive type clad layer, 5 a second conductive type contact layer, 6 ′ a transparent conductive film, and 11 formed on the transparent conductive film 6 ′. The first electrodes of the second conductivity type and 10 are second electrodes of the first conductivity type. This transparent conductive film 6 'is formed on the surface of the semiconductor epi-wafer layer, on which a metal electrode 11 for wire bonding is formed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional LED using the transparent conductive film shown in FIG. 7, when the transparent conductive film is a metal oxide film, there is a serious problem that an electrode formed thereon is peeled off during processing or wire bonding.
Further, even if the peeling of the electrodes can be prevented, there is a problem that the forward operating voltage, which is an obstacle to obtaining a high-brightness LED, is high.
[0008]
As a method for solving the problems such as peeling of the electrode and an increase in the forward operation voltage, there is, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-44503 A
In Patent Document 1, “a window layer containing n-type zinc oxide” and “an electrode composed of a plurality of layers on the window layer, and the lowermost layer of the electrode is selected from titanium, nickel, chromium, and cobalt. A combination structure of "a layer containing a transition metal oxide" is disclosed as being able to solve the problems of peeling of the electrode and high forward operating voltage.
[0011]
However, there is no LED that can solve the above-described problem in the LED using the transparent conductive film made of metal oxide (the transparent conductive film forms an electrode) instead of the current dispersion layer.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is a semiconductor light emitting device (LED, semiconductor laser, etc.) having a structure using a transparent conductive film made of a metal oxide that performs a function of current distribution on the surface of an epiwafer, and is made of a metal oxide. An object of the present invention is to provide a high-brightness semiconductor light-emitting element (LED, semiconductor laser, or the like) that can solve the problem of peeling of a pad electrode formed on a transparent conductive film and that can reduce a forward operating voltage.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to achieve the above object, has a light emitting layer on a substrate, and forms a transparent conductive film made of a metal oxide as a current distribution layer on the light emitting layer. A semiconductor light emitting device having a first electrode for conducting electricity formed above the transparent conductive film, wherein the first electrode is made of a plurality of layers of metal, and the uppermost layer is a metal layer to be bonded; Provided is a semiconductor light-emitting element in which two or more metal layers are in contact with a conductive film.
[0014]
According to this configuration, since a plurality of predetermined metals are used for the electrode, the electrode is less likely to be peeled off from the transparent conductive film made of a metal oxide film, and the forward operating voltage can be kept low. In addition, a transparent conductive film made of a metal oxide film can be used instead of the current dispersion layer.
[0015]
For this reason, a high-brightness LED or the like can be realized without using the conventional current dispersion layer having the largest thickness among the epiwafer layers, and the thickness of the epiwafer layer used for the LED and the like can be reduced. Thus, the cost of the epi-wafer can be kept low.
[0016]
In addition, the use of a metal oxide film as a current spreading film makes it possible to obtain an LED having higher luminance than an LED using a conventional current spreading layer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
(Embodiment 1)
First Embodiment A semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a top view of the LED chip according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the first embodiment of the present invention.
[0019]
1A and 1B, reference numeral 1 denotes a first conductivity type (n-type) substrate, 102 denotes a first conductivity type (n-type) buffer layer, and 2 denotes a first conductivity type (n-type) cladding layer. Reference numeral 3 denotes an active layer (light emitting layer), 4 denotes a second conductivity type (p-type) cladding layer, 5 denotes a second conductivity type (p-type) contact layer, 6 denotes a transparent conductive film made of a metal oxide, and 7 denotes transparent. 8 is a metal layer of the first electrode on the upper surface of the chip in contact with the transparent conductive film 6, 9 is a metal layer of the first electrode on the upper surface of the chip, and 10 is a metal layer of the first electrode on the upper surface of the chip. This is a conductive (n-type) second electrode. Note that the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.
[0020]
In order to achieve the above object, a metal layer 7 of a first electrode, which is an electrode material for preventing a forward operating voltage from increasing, is formed on a transparent conductive film 6 made of a metal oxide, and a transparent conductive film is further formed thereon. A metal layer 8 of a first electrode, which is an electrode material that is not easily peeled from the metal layer 6, is formed so as to be in contact with both the metal layer 7 of the first electrode and the transparent conductive film 6, and a metal layer 9 for wire bonding is further formed thereon. Has formed.
[0021]
In the present invention, particularly, the transparent conductive film 6 and the metal layers 7 to 9 of the first electrode thereon are characterized.
The present invention is characterized in that the metal layers 7 and 8 of the first electrode are both in contact with the transparent conductive film 6, and these two types of metal layers are in contact with the transparent conductive film.
[0022]
Here, the metal layer 7 of the first electrode may be any metal that promotes a decrease in forward operating voltage. In particular, zinc (Zn), beryllium (Be), and germanium are effective in terms of effect (forward operating voltage decrease). (Ge), these Au compounds, or one or more metals selected from magnesium (Mg), preferably zinc (Zn), a gold-zinc compound (AuZn), beryllium (Be), or gold-base. More preferably, it is at least one metal selected from the group consisting of lithium (AuBe), and most preferably zinc (Zn) or beryllium (Be).
More specifically, it is desirable to use a metal having a forward operating voltage of 2.8 V or less, preferably 2.5 V or less, and more preferably 2.3 V or less when a current of 20 mA flows to the LED. .
Although two or more kinds of metal layers 7 of the first electrode can be used, it is preferable to use one kind in consideration of cost and the like, and it is particularly preferable to use zinc (Zn) or beryllium (Be).
[0023]
In the present invention, the metal layer 8 of the first electrode only needs to be a metal that prevents the electrode from peeling off from the transparent conductive film 6. In particular, from the viewpoint of the effect (prevention of electrode peeling), titanium (Ti), It is preferably at least one metal selected from platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), palladium (Pd), and nickel (Ni), and titanium (Ti), platinum (Pt), or More preferably, it is at least one metal selected from molybdenum (Mo), and further preferably, titanium (Ti).
Here, the metal that prevents the peeling of the electrode from the transparent conductive film specifically refers to a rate at which the electrode pad peels during the processing and in the wire bonding step is 10% or less, preferably 5% or less, more preferably Preferably, it refers to a metal having a content of 3% or less, most preferably 1% or less.
The metal layer 8 of the first electrode can be used in two or more types, but it is preferable to use one type in consideration of cost and the like, and it is particularly preferable to use titanium (Ti).
[0024]
The first electrode metal layer 7 and the first electrode metal layer 8 form a circular electrode, the diameter of the first electrode metal layer 7 is smaller than the diameter of the first electrode metal layer 8, and the center of each is The first electrode metal layer 7 is covered with the first electrode metal layer 8 as shown in FIG. 1.
[0025]
At this time, the circular area of the metal layer 7 of the first electrode must necessarily be smaller than the circular area of the metal layer 8 of the first electrode provided thereon. This is because, when the size is increased, the metal layer 8 of the first electrode cannot come into contact with the transparent conductive film 6, and the electrode is peeled off. On the other hand, if it is too small, the forward operating voltage will increase, so that the circle area of the metal layer 7 of the first electrode is 0.1 to 0.9 times the circle area of the metal layer 8 of the first electrode. It is desirable that the ratio be 0.5 to 0.8 times.
[0026]
Further, the metal layer 9 to be bonded, which is the uppermost layer of the first electrode, may be a metal having good wire bondability, and is preferably gold (Au). At this time, it is most preferable that the gold (Au) has a two-layer structure of a lower layer treated with an alloy and an upper layer not treated with an alloy. The softer the electrode is, the better the wire bondability is when using an electrode having such a two-layer structure.
[0027]
In the present invention, the transparent conductive film 6 has a function of dispersing a current instead of a conventional current distribution layer. The transparent conductive film made of a metal oxide, ITO (Sn Dorff ° _{_{_{In 2 O 3), In 2}}} O 3, IFO (F Dorff ° _{_{_{In 2 O 3), SnO 2}}} , ATO (Sb - doped ° SnO _2), FTO (F to SnO ₂ ), CTO (Cd to SnO ₂ ), AZO (Al to ZnO), IZO (In to ZnO), or GZO (Ga to ZnO), and preferably ITO. Particularly preferred.
The shape of the transparent conductive film 6 does not necessarily have to be the same as that of the epitaxial wafer, but is preferably as large as possible in view of the function of dispersing current.
[0028]
(Embodiment 2)
Second Embodiment A semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a top view of the LED chip according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the second embodiment of the present invention.
[0029]
It is the same as the first embodiment except that the shapes of the metal layers 7 and 8 of the first electrode are different. The form of the metal layer 7 of the first electrode exists as a dot as shown in FIG. The number of dots is preferably about 2 to 7.
Also in this case, the total circular area of the metal layer 7 of the first electrode is preferably 0.1 to 0.9 times the circular area of the metal layer 8 of the first electrode, and more preferably 0.5 to 0.9. Most preferably, it is 0.8 times.
(Embodiment 3)
Third Embodiment A semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a top view of the LED chip according to the third embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the third embodiment of the present invention.
[0031]
It is the same as the first embodiment except that the shapes of the metal layers 7 and 8 of the first electrode are different. The form of the metal layer 7 of the first electrode exists in a ring shape as shown in FIG. The number of rings is preferably from 1 to 4, more preferably from 1 to 2.
Also in this case, the total bottom area of the metal layer 7 of the first electrode is preferably 0.1 to 0.9 times the circular area of the metal layer 8 of the first electrode, and more preferably 0.5 to 0.9. Most preferably, it is 0.8 times.
(Embodiments 4 to 6)
Embodiments 4 to 6 of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing the entire configuration of the LED according to the fourth to sixth embodiments of the present invention.
[0033]
It is the same as Embodiment 1 except that the forms of the metal layers 7 to 9 of the first electrode are different. As shown in FIGS. 4A to 4C, the shape of the metal layer 7 of the first electrode in the first to third embodiments is such that the upper part thereof is not completely covered by the metal layer 8 of the first electrode. It may be in contact with the metal layer 9 to be bonded, which is the uppermost layer of the first electrode.
[0034]
(Embodiment 7)
Embodiment 7 A semiconductor light emitting device according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 5A is a top view of the LED chip according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the seventh embodiment of the present invention.
[0035]
It is the same as the first embodiment except that the shapes of the metal layers 7 to 9 of the first electrode are different. The shape of the metal layer 7 of the first electrode in the second embodiment may be such that the outer periphery of the dot is not entirely covered by the metal layer 8 of the first electrode, and part of the dot is exposed to the outside.
Also in this embodiment, as in Embodiments 4 to 6, the metal layer 7 of the first electrode is not completely covered with the metal layer 8 of the first electrode, and the upper portion thereof is the uppermost layer of the first electrode. May be in contact with the metal layer 9 to be formed.
[0036]
Also in this case, it is desirable that the area ratio in contact with the transparent conductive film 6 is 1/9 to 9/1, ie, the metal layer 7 of the first electrode / the metal layer 8 of the first electrode. It is most preferable that metal layer 7 / metal layer 8 of first electrode = 5/5 to 8/2.
[0037]
(Other embodiments)
The shape of each of the metal layers 7 to 9 of the first electrode does not necessarily have to be circular, and may be a quadrangle or a quadrangle and a circular shape having projections.
[0038]
In the above embodiment, the positions of the first electrode metal layer 7 and the first electrode metal layer 8 may be reversed.
However, it is more preferable that the outer periphery of the metal layer 7 of the first electrode is covered with the metal layer 8 of the first electrode as in Embodiments 1 to 6 from the viewpoint of the electrode peeling prevention effect.
[0039]
Also in these other embodiments, it is desirable that the area ratio in contact with the transparent conductive film 6 is 1/9 to 9/1, ie, the metal layer 7 of the first electrode / the metal layer 8 of the first electrode. Further, it is most preferable that the metal layer 7 of the first electrode / the metal layer 8 of the first electrode = 5/5 to 8/2.
[0040]
In the above embodiment, the substrate is the first conductivity type substrate 1, that is, a semiconductor substrate, and the second electrode 10 is formed below the first conductivity type substrate 1. The first conductivity type substrate 1 is preferably made of n-type GaAs.
[0041]
However, as another embodiment of the present invention, a substrate such as a sapphire substrate may be used instead of the substrate 1 of the first conductivity type. In this case, the second electrode 10 is provided not on the lower side of the substrate but on the semiconductor layer on the upper side of the substrate.
[0042]
Further, in the above embodiment, the light emitting layer 3 has any structure selected from a single hetero structure, a double hetero structure, a pn junction structure, and a multiple quantum well structure sandwiched between cladding layers, It preferably has a pn junction or a double hetero structure (pn junction type), and more preferably AlGaInP or GaInP.
[0043]
With such a configuration, in a semiconductor light emitting element using a transparent conductive film made of a metal oxide, a high-luminance light emitting element that solves the problem of electrode peeling without increasing the forward operating voltage is used. Can be provided.
[0044]
【Example】
(Example 1)
An epiwafer for a red light emitting diode having a light emission wavelength of about 630 nm having a structure as shown in FIG. 1 was manufactured. On an n-type GaAs substrate, an n-type (Se-doped) GaAs buffer layer, an n-type (Se-doped) (Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5P cladding layer, and an undoped (Al0.15Ga0.85) 0.5 An In0.5P active layer, a p-type (zinc-doped) (Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5P cladding layer, and a p-type GaP contact layer were grown by MOVPE. An ITO film was formed on the epitaxial wafer by a thermal decomposition spray method.
[0045]
A resist mask was formed in a matrix form on the epitaxial wafer with an ITO film by photolithography. The size of the portion without the resist mask is a circle having a diameter of 100 μm. After depositing 20 nm of Zn on the surface of the epi-wafer with the resist mask, the resist was removed, and a Zn electrode having a diameter of 100 μm was formed on the surface on which the ITO film was formed. Thereafter, a resist mask was further formed in a matrix, and a portion without a resist film substantially coincident with the center of the Zn electrode was formed. At this time, the size of the portion without the resist mask is 120 μm in diameter. Next, 20 nm of Ti and 1000 nm of Au were deposited, and the resist mask was removed. At this point, a Zn electrode having a diameter of 100 μm is formed on the ITO film, and a Au / Ti electrode having a diameter of 120 μm whose center is substantially coincident with the Zn electrode is formed in a matrix on the Zn electrode.
Gold, germanium, nickel, and gold were deposited on the bottom surface of the epi-wafer in the order of 60 nm, 10 nm, and 500 nm, and then alloying of the electrodes was performed at 425 ° C. for 5 minutes in a nitrogen gas atmosphere. The ITO film and the epitaxial wafer with the electrodes were processed by dicing or the like to produce a light emitting diode chip having a chip size of 300 μm square, and then die bonding and wire bonding were performed to produce a light emitting diode.
As a result, the peeling of the electrode pads during the process and in the wire bonding step was as good as 1% or less.
[0046]
Also, when the Zn electrode portion on the ITO film was changed to AuZn, Be, AuBe, Ge, AuGe, or Mg, the peeling of the electrode pad was as good as 1% or less.
Further, as a result of examining the light emitting characteristics of the light emitting diode, it was found that the forward operating voltage (when 20 mA was applied) was 2.01 V and the light emitting output was 3.2 mW when the electrode portion on the ITO film was Zn.
[0047]
When the Zn electrode portion on the ITO film was changed to AuZn, Be, AuBe, Ge, AuGe, or Mg, the forward operating voltage (when 20 mA was applied) was 2.3 V or less, and the light output Was 3.0 mW or more.
[0048]
(Comparative Example 1)
As a comparative example, an epiwafer for a red light emitting diode having a light emission wavelength of about 630 nm having a conventional structure shown in FIG. 7 was manufactured. The epi growth method, the epi structure, and the like were basically the same as those in the first embodiment, and the ITO film forming method, the processing, and the wire bonding step were basically the same as those in the first embodiment.
[0049]
Next, an n-type second electrode was formed on the entire lower surface of the epitaxial wafer on which the ITO film was formed, and a circular first electrode having a diameter of 120 μm was formed on the upper surface of the chip to obtain an LED chip.
[0050]
The second electrode was composed of three layers, and Au (upper layer: outer layer) / Ni (intermediate layer) / AuGe (lower layer: substrate side) were deposited at 500 nm, 10 nm, and 60 nm, respectively. The first electrode on the top of the chip is also composed of three layers, Au (upper layer: outer layer) / Ni (intermediate layer) / Zn (lower layer: transparent conductive film side), or Au / Ni / AuZn, or Au / Ni / Be or Au / Ni / AuBe, Au / Ni / Ge, Au / Ni / AuGe, or Au / Ni / Mg were deposited at 1000 nm, 10 nm, and 60 nm, respectively. In addition, Au (upper layer: outer layer) / Ti (lower layer: transparent conductive film side) were deposited at 1000 nm and 20 nm. In order to make the ITO film and the epitaxial wafer with electrodes into a light emitting diode having a chip size of 300 μm square, process processing such as etching and dicing and wire bonding were performed.
[0051]
As a result, the LED using the first electrode excluding Au / Ti was peeled off by about 50% or more of the pad electrode during the processing. When the process was further performed up to the wire bonding step, the electrode pad was peeled off by 98% or more.
[0052]
On the other hand, in the case of using Au / Ti as the electrode, the peeling of the electrode pad during the process and in the wire bonding step was as good as 1% or less, but the forward operation voltage was as high as 8 to 9V. became.
[0053]
Note that the present invention is not limited to the structure, material, and the like of the above embodiment (example), but can be widely applied to semiconductor light emitting devices.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, the following effects can be obtained.
[0055]
A semiconductor light emitting device having a structure using a transparent conductive film made of a metal oxide film, wherein a pad electrode formed on the metal oxide film is less likely to peel off and a high luminance semiconductor light emitting device capable of lowering a forward operating voltage can be provided. .
[0056]
In addition, by using the electrode structure of the present invention, it is possible to manufacture an LED using a transparent conductive film of a metal oxide, and to use the thickest current dispersion film among the epi layers constituting the LED. Since the LED does not need to be used, the thickness of the LED epilayer can be reduced from one fifth to several tenths. Thereby, the price of the epi-wafer can be significantly reduced.
[0057]
Although a thick epitaxial layer has been used up to now, sufficient current dispersion characteristics could not be obtained. However, since a current dispersion film of a metal oxide film can be used, the luminance is reduced by about 10 to 50. % Can be increased.
[0058]
Further, since a part of the electrode material used in the present invention is a low melting point material, the electrode can be formed by a vacuum deposition method which is a general and inexpensive apparatus. Further, since the electrode material used in the present invention is relatively inexpensive, it is possible to form an electrode for an LED without making it more expensive than before.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a top view of an LED chip according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a top view of an LED chip according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a top view of an LED chip according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the third embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating the overall configuration of an LED according to Embodiments 4 to 6 of the present invention.
FIG. 5A is a top view of an LED chip according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of the LED according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a cross-sectional structure of an AlGaInP-based LED using a conventional current distribution layer.
FIG. 7 is a schematic view of a cross-sectional structure of an AlGaInP-based LED using a conventional transparent conductive film.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 n-type substrate 102 n-type buffer layer 2 n-type cladding layer 3 active layer 4 p-type cladding layer 5 p-type contact layer 6 transparent conductive film 6 ′ made of metal oxide transparent conductive film 7 metal layer of first electrode (Zn )
8 First electrode metal layer (Ti)
9 Metal layer of the first electrode (Au)
Reference Signs List 10 n-type second electrode 11 p-type first electrode 21 substrate 22 n-type cladding layer 23 active layer 24 p-type cladding layer 25 current spreading layer 26 electrode on current spreading layer 27 electrode on backside of substrate

Claims

A light-emitting layer was provided on the substrate, a transparent conductive film made of a metal oxide was formed as a current distribution layer above the light-emitting layer, and a first electrode for conducting electricity was formed above the transparent conductive film. In a semiconductor light emitting device,
A semiconductor light emitting device wherein the first electrode is made of a plurality of layers of metal, the uppermost layer is a metal layer to be bonded, and two or more metal layers are in contact with the transparent conductive film.

The two or more metal layers in contact with the transparent conductive film are one or more metal layers for preventing peeling of the electrode from the transparent conductive film and one or more metal layers for promoting a decrease in forward operating voltage. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein

At least two metal layers in contact with the transparent conductive film are selected from titanium (Ti), platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), palladium (Pd), and nickel (Ni). At least one metal, and at least one other metal is at least one metal selected from zinc (Zn), beryllium (Be), germanium (Ge), an Au compound thereof, or magnesium (Mg). The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:

One or more metal layers for preventing peeling of the electrode from the transparent conductive film are made of titanium (Ti), platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), palladium (Pd), or nickel (Ni). The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the semiconductor light emitting device is at least one metal selected from the group consisting of:

The one or more metal layers that promote the decrease in the forward operating voltage are made of one or more metals selected from zinc (Zn), beryllium (Be), germanium (Ge), their Au compounds, and magnesium (Mg). 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein:

The metal layer for preventing peeling of the electrode from the transparent conductive film and the metal layer for promoting a decrease in forward operating voltage are circular, and the centers of the metal layers substantially match each other. Semiconductor light emitting device.

The metal layer for preventing peeling of the electrode from the transparent conductive film and the metal layer for promoting the forward operating voltage drop are circular, and their respective centers are substantially coincident with each other, and the metal layer for promoting the forward operating voltage drop is provided. 3. The semiconductor according to claim 2, wherein the circular area of the metal layer is 0.1 to 0.9 times the circular area of the metal layer for preventing the electrode from peeling off from the transparent conductive film provided thereon. 4. Light emitting element.

The ratio of the area in contact with the transparent conductive film of the metal layer that promotes the drop in the forward operating voltage to the area of the metal layer that prevents the peeling of the electrode from the transparent conductive film in contact with the transparent conductive film is 1/9 to The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the ratio is 9/1.

9. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor substrate, and another second electrode for energization is formed below the semiconductor substrate.

The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein the semiconductor substrate is GaAs.

11. The light emitting layer according to claim 1, wherein the light emitting layer has any one of a single hetero structure, a double hetero structure, a pn junction structure, and a multiple quantum well structure sandwiched between cladding layers. Semiconductor light emitting device.

The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer has a pn junction or a double hetero structure.

13. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer is made of AlGaInP or GaInP.

The transparent conductive film made of the metal oxide is made of ITO (Sn-Tf In ₂ O ₃ ), In ₂ O ₃ , IFO (F-Tf In ₂ O ₃ ), SnO ₂ , ATO (Sb-Tf SnO ₂ ), FTO (FTO (Fn)). 14. The method according to claim 1, wherein the material is any one of tough SnO ₂ ), CTO (Cd tough SnO ₂ ), AZO (Al tough ZnO), IZO (In tough ZnO), or GZO (Ga tough ZnO). The semiconductor light-emitting device according to claim 1.

The metal transparent conductive film made of oxide semiconductor light-emitting device according to claim 1 to 14, characterized in that the ITO (Sn Dorff ° In ₂ O _3).

15. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a metal layer to be bonded, which is an uppermost layer of the first electrode, is gold (Au).

17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the gold (Au) has a two-layer structure of a lower layer treated with an alloy and an upper layer not treated with an alloy.