(57)【要約】【課題】逆方向ＥＳＤ電圧に対する高い耐性を有する窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による窒化ガリウム系発光素子は、基板と；上記基板上の第１領域に形成され第１ｐ側電極と第１ｎ側電極を設けるメインＧａＮ系ＬＥＤと；上記基板上の第２領域に形成され第２ｐ側電極と第２ｎ側電極を設けるＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤとを含む。上記第１領域と第２領域は素子分離領域により互いに分離されている。上記第１ｐ側電極は上記第２ｎ側電極と電気的に連結され、上記第１ｎ側電極は上記第２ｐ側電極と電気的に連結される。【選択図】図２ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上の第１領域に形成され第１ｐ側電極と第１ｎ側電極を設けるメインＧａＮ系ＬＥＤと、
上記基板上の第２領域に形成され第２ｐ側電極と第２ｎ側電極を設けるＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤとを含み、
上記第１領域と第２領域とは素子分離領域によって互いに分離されており、上記第１ｐ側電極は上記第２ｎ側電極と電気的に連結され、上記第１ｎ側電極は上記第２ｐ側電極と電気的に連結される窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２】
上記メインＧａＮ系ＬＥＤは、
上記基板上に順次形成された第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層、第１活性層及び第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層を具備し、上記第１ｎ型ＧａＮ型クラッド層の一部領域が露出する第１メサ構造物と、
上記第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に形成された第１ｐ側電極と、
上記第１ｎ型ＧａＮ型クラッド層の上記露出する領域上に形成された第１ｎ側電極とを含む請求項１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項３】
上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤは、
上記基板上に順次形成された第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層、第２活性層及び第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層を具備し、上記第２ｎ型ＧａＮ型クラッド層の一部領域が露出する第２メサ構造物と、
上記第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に形成された第２ｐ側電極と、
上記第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層の上記露出する領域上に形成された第２ｎ側電極とを含む請求項２に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項４】
上記メインＧａＮ系ＬＥＤは、上記第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層と上記第１ｐ側電極との間に透明電極をさらに含む請求項３に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項５】
上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤは、上記第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層と上記第２ｐ側電極との間に透明電極をさらに含む請求項４に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項６】
上記第１、２メサ構造物及び上記透明電極上に形成され上記第１、２ｐ側電極及び第１、２ｎ側電極をオープンさせるパッシべーション層をさらに含む請求項４に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項７】
上記第１ｐ側電極と上記第２ｎ側電極とを連結する配線層をさらに含む請求項３に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項８】
上記第１、２ｐ側電極と上記第１、２ｎ側電極は全て同一物質から成る請求項３に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項９】
上記第１、２ｐ側電極と上記第１、２ｎ側電極はＣｒ／Ａｕ層を含む請求項８に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１０】
上記配線層と上記第１、２ｐ側電極と第１、２ｎ側電極は同一物質から成る請求項７に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１１】
上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤのサイズは、上記メインＧａＮ系ＬＥＤのサイズの１／６ないし１／２である請求項１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１２】
基板上にｎ型ＧａＮ系クラッド層、活性層及びｐ型ＧａＮ系クラッド層を順次形成する段階と、
上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層、活性層及びｎ型ＧａＮ系クラッド層の一部をエッチングして上記ｎ型ＧａＮ系クラッド層の一部領域を露出させる段階と、
上記露出したｎ型ＧａＮ系クラッド層領域中一部をエッチングして互いに分離された第１メサ構造物と第２メサ構造物を形成する段階と、
上記第１及び第２メサ構造物の上記露出したｎ型ＧａＮ系クラッド層上に各々ｎ側電極を形成する段階と、
上記第１及び第２メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に各々ｐ側電極を形成する段階とを含む窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１３】
上記第２メサ構造物はそのサイズが上記第１メサ構造物のサイズの１／６ないし１／２になるよう形成される請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１４】
上記n側電極を形成する前に、上記第１メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に透明電極を形成する段階をさらに含む請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１５】
上記第１メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に上記透明電極を形成する際、上記第２メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上にも透明電極を形成する請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１６】
上記ｎ側電極を形成する段階と上記透明電極を形成する段階との間に、上記第１、２メサ構造物及び上記透明電極上にパッシべーション層を形成する段階をさらに含む請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１７】
上記ｎ側電極を形成する際、上記第１メサ構造物の上記ｐ側電極と上記第２メサ構造物の上記ｎ側電極とを連結する配線層を形成する請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に関する。とりわけ、逆方向の静電気放電（Electrostatic Discharge;ESD）に対する高い耐性を有する窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、従来の窒化ガリウム系発光素子は、絶縁性基板であるサファイア基板上にバッファ層、ｎ型ＧａＮ系クラッド層、活性層及びｐ型ＧａＮ系クラッド層が積層されたメサ構造となっており、ｐ型ＧａＮ系クラッド層上には透明電極とｐ側電極とが順次に積層されており、メサエッチングにより露出したｎ型クラッド層上にはｎ側電極が形成されている。窒化ガリウム系発光素子においては、ｐ側電極から流入する正孔とｎ側電極から流入する電子とが活性層において結合し、活性層物質組成のエネルギーバンドギャップ（bandgap）に該当する光を放出する。
【０００３】
こうした窒化ガリウム系発光素子はエネルギーバンドギャップが大変大きい物質であるにも拘らず大抵静電気放電（ＥＳＤ）に弱い。ＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮに基づく窒化ガリウム系発光素子の順方向ＥＳＤに対する耐性電圧は約１kVないし３kV で、逆方向ＥＳＤに対する耐性電圧は約１００Vないし１kV程度である。このように、窒化ガリウム系発光素子は順方向のＥＳＤ電圧より逆方向のＥＳＤ電圧に対してより弱い。したがって、逆方向ＥＳＤ電圧がパルス形態で窒化ガリウム系発光素子に印加されると、窒化ガリウム系発光素子が損傷されかねない。こうした逆方向のＥＳＤ現象は窒化ガリウム系発光素子の信頼性を損ない、その寿命を急激に劣化させる要因となる。
【０００４】
こうした問題を解決するために、ＥＳＤ現象に対する窒化ガリウム系発光素子の耐性を増加させる様々な方案が提案された。例えば、フリップチップ（flip chip）構造の窒化ガリウム系ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）をＳｉ系ゼナーダイオード（zener diode）に並列で連結して静電気放電から発光素子を保護するといった技術が開示された。しかし、こうした方法は別途のゼナーダイオードを購入してボンディング組立しなければならないので、資材費用及び工程費用が大きく増加し、素子の小型化を制限してしまう。さらに他の従来の方案として、特許文献１は、同一基板にＬＥＤ素子とショットキーダイオードを集積しＬＥＤとショットキーダイオードとを並列で連結させ、ＥＳＤから発光素子を保護する技術を開示している。
【０００５】
図１ａは、このように並列連結されたショットキーダイオードを設ける従来の窒化ガリウム系発光素子を示す断面図で、図１ｂは図１ａの窒化ガリウム系発光素子の等価回路図を示す。図１ａによると、ＬＥＤ構造は、透明基板（１１） 上に第１核生成層（１２ａ）、第１導電性バッファ層（１４a）、下部制限層（lower confinement layer;16）、活性層（１８）、上部制限層（upper confinement layer;20）、コンタクト層（２２）、透明電極（２４）及びｎ側電極（２６）を含んでいる。こうしたＬＥＤ構造と分離されながら上記透明基板（１１）上に第２核生成層（１２ｂ）及び第２導電性バッファ層（１４ｂ）が積層され、その上にショットキーコンタクト電極（２８）とオーミックコンタクト電極（３０）が形成されている。
【０００６】
さらに、上記ＬＥＤ構造の透明電極（２４）はオーミックコンタクト電極（３０）と連結され、ＬＥＤ構造のｎ側電極（２６）はショットキーコンタクト電極（２８）と連結されている。これにより、図１ｂに示すように、ＬＥＤダイオードはショットキーダイオードに並列で連結される。上記のように構成された発光素子においては、瞬間的な逆方向高電圧、例えば逆方向ＥＳＤ電圧が印加されると、上記高電圧はショットキーダイオードを通して放電され得る。これに応じて、殆どの電流はＬＥＤダイオードの代わりにショットキーダイオードを通して流れ、ＬＥＤ素子に対する損傷が減少する。
【０００７】
しかし、このようなショットキーダイオードを利用したＥＳＤ保護方案は、製造工程が複雑であるといった欠点を有する。即ち、ＬＥＤ素子領域とショットキーダイオード領域とを分離しなければならないばかりか、ｎ型ＧａＮ系物質から成る第２導電性バッファ層（１４ｂ）上にショットキーコンタクトを成す電極物質とオーミックコンタクトを成す電極物質を別途に蒸着しなければならない。とりわけ、ｎ型ＧａＮ系物質に対してショットキーコンタクトを形成する金属材料は種類が限定されており、熱処理などの後続工程により半導体‐金属のコンタクト特性が変化され得る。
【特許文献１】米国特許第６,５９３,５９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためのもので、本発明の目的は逆方向ＥＳＤ電圧に対し高い耐性を示す窒化ガリウム系発光素子を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明の他目的は、従来のＬＥＤ電極物質を使用して工程をより単純化し且つＬＥＤの逆方向ＥＳＤ電圧に対する耐性を向上させることが可能な窒化ガリウム系発光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した技術的課題を成し遂げるために、本発明による窒化ガリウム系発光素子は、基板と、上記基板上の第１領域に形成され第１ｐ側電極と第１ｎ側電極を設けるメインＧａＮ系ＬＥＤと、上記基板上の第２領域に形成され第２ｐ側電極と第２ｎ側電極を設けるＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤとを含み、上記第１領域と第２領域は素子分離領域により互いに分離されており、上記第１ｐ側電極は上記第２ｎ側電極と電気的に連結され、上記第１ｎ側電極は上記第２ｐ側電極と電気的に連結されている。
【００１１】
本発明の実施形態によると、上記メインＧａＮ系ＬＥＤは、上記基板上に順次形成された第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層、第１活性層及び第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層を具備し、上記第１ｎ型ＧａＮ型クラッド層の一部領域が露出する第１メサ構造物と、上記第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に形成された第１ｐ側電極と、上記第１ｎ型ＧａＮ型クラッド層の上記露出する領域上に形成された第１ｎ側電極とを含む。また、上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤは、上記基板上に順次形成された第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層、第２活性層及び第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層を具備し、上記第２ｎ型ＧａＮ型クラッド層の一部領域が露出する第２メサ構造物と、上記第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に形成された第２ｐ側電極と、上記第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層の上記露出する領域上に形成された第２ｎ側電極とを含む。
【００１２】
本発明の一実施例によると、上記メインＧａＮ系ＬＥＤは上記第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層と上記第１ｐ側電極との間に透明電極をさらに含むことが可能である。さらに、上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤも上記第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層と上記第２ｐ側電極との間に透明電極をさらに含むことが可能である。この場合、上記第１、２メサ構造物及び上記透明電極上に形成され上記第１、２ｐ側電極及び第１、２ｎ側電極をオープンさせるパッシべーション層をさらに設けることが可能である。上記パッシべーション層はＬＥＤ素子を保護する役目を果たす。
【００１３】
本発明の好ましき実施形態によると、上記パッシべーション層上には上記第１ｐ側電極と上記第２ｎ側電極とを連結する配線層をさらに設ける。好ましくは、上記第１、２ｐ側電極と上記第１、２ｎ側電極は全て同一物質から成る。さらに、好ましくは、上記配線層は上記第１、２ｐ側電極及び第１、２ｎ側電極と同一物質から成る。例えば、上記配線層、第１、２ｐ側電極及び第１、２ｎ側電極はＣｒ／Ａｕ層から成り得る。
【００１４】
好ましくは、上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤのサイズは、上記メインＧａＮ系ＬＥＤのサイズの１／６ないし１／２ である。上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤのサイズが大きすぎると、全体素子のサイズが嵩張り製造費用が増加する。上記ＥＳＤ保護用ＧａＮ系ＬＥＤのサイズが小さすぎると、逆方向ＥＳＤ電圧に対する保護効果が少なくなる。
【００１５】
本発明による窒化ガリウム系発光素子の製造方法は、基板上にｎ型ＧａＮ系クラッド層、活性層及びｐ型ＧａＮ系クラッド層を順次形成する段階と、上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層、活性層及びｎ型ＧａＮ系クラッド層の一部をエッチングして上記ｎ型ＧａＮ系クラッド層の一部領域を露出させる段階と、上記露出したｎ型ＧａＮ系クラッド層領域中一部をエッチングして互いに分離された第１メサ構造物と第２メサ構造物を形成する段階と、上記第１及び第２メサ構造物の上記露出したｎ型ＧａＮ系クラッド層上に各々ｎ側電極を形成する段階と、上記第１及び第２メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に各々ｐ側電極を形成する段階とを含む。上記ｎ側電極と上記ｐ側電極を同時に形成することが可能である。
【００１６】
本発明によると、上記第１メサ構造物のサイズは上記第２メサ構造物のサイズより大きく、上記第１メサ構造物はメインＬＥＤに含まれ、上記第２メサ構造物はＥＳＤ保護用ＬＥＤに含まれる。好ましくは、上記第２メサ構造物はそのサイズが上記第１メサ構造物のサイズの１／６ないし１／２になるよう形成され得る。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、上記ｎ側電極を形成する前に、上記第１メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上に透明電極を形成することも可能である。また、上記第２メサ構造物の上記ｐ型ＧａＮ系クラッド層上にも透明電極を形成することが可能である。この場合、上記第１メサ構造物の透明電極と上記第２メサ構造物の透明電極は同時に形成され得る。また、上記ｎ側電極を形成する段階と上記透明電極を形成する段階との間に、上記第１、２メサ構造物及び上記透明電極上にパッシべーション層を形成する段階をさらに含むことが可能である。
【００１８】
ひいては、本発明の好ましき実施形態によると、上記発光素子の製造方法は、上記ｎ側電極を形成する際、上記第１メサ構造物の上記ｐ側電極と上記第２メサ構造物の上記ｎ側電極とを互いに連結する配線層を形成する段階をさらに含むことが可能である。
【００１９】
本発明によると、単一基板上に互いに分離された２個のＧａＮ系ＬＥＤ素子（メインＬＥＤとＥＳＤ保護用ＬＥＤ）を形成することにより一層簡単な方法により高い逆方向ＥＳＤ耐性を有する窒化ガリウム系発光素子を提供することが可能である。本発明においては、ショットキーコンタクトを形成するための別途の電極形成工程を行う必要が無い。また、従来のＧａＮ系ＬＥＤ素子の電極に使用していた物質をそのまま使用するので、工程が大変簡単になる。ひいては、後述するように、ｎ側電極の形成段階においてメインＬＥＤのｐ側電極とＥＳＤ保護用ＬＥＤのｎ側電極とを連結する配線層を形成することにより、ワイヤボンディングの数を減らすと同時にワイヤボンディング前にメインＬＥＤの漏れ電流測定が可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、互いに逆方向に並列連結されたメインＬＥＤとＥＳＤ保護用ＬＥＤとを同一基板上に形成することにより、高い逆方向ＥＤＳ耐性電圧を得ることが可能で、逆方向ＥＳＤから発光素子を効果的に保護することが可能である。また、従来のＧａＮ系ＬＥＤ用電極に使用していた物質をそのまま使用するので、製造工程が簡単になる。ひいては、ｎ側電極の形成段階においてメインＬＥＤのｐ側電極とＥＳＤ保護用ＬＥＤのｎ側電極とを連結する配線層を形成することにより、ワイヤボンディングの数を減らすと同時にワイヤボンディング前にメインＬＥＤの漏れ電流を測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図を参照に本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他形態に変形することが可能で、本発明の範囲が以下説明する実施形態に限定されるわけではない。本発明の実施形態は当業界において平均的な知識を有する者に対し本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることもあり、図において同一符合で表示される要素は同一要素である。
【００２２】
図２ａは、本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子（２００）の断面図で、図２ｂは図２ａに示す発光素子の概略的な等価回路図で、図２ｃは図２ａに示す発光素子の概略的な平面図である。図２ａは図２ｃのＸＸ'ラインに沿って切断した断面図である。
【００２３】
先ず、図２ａ及び２ｃによると、単一基板（１０１）上において素子分離領域（１４０）によって互いに分離された２個の領域にはメイン（main）ＬＥＤ（１５０）とＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）が形成されている。メインＬＥＤ（１５０）は発光を目的として形成され、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）はメインＬＥＤ（１５０）に印加される逆方向ＥＳＤ電圧から発光素子を保護するための目的から形成されたものである。メインＬＥＤ（１５０）とＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）は素子分離領域（１４０）によって互いに分離されている。
【００２４】
メインＬＥＤ（１５０）は基板（１０１）上に順次形成された第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ａ）、第１活性層（１０５ａ）及び第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ）を具備する第１メサ構造物を含む。第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ）上には透明電極（１０９ａ）と第１ｐ側電極（１１０）が形成されている。第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ａ）の一部領域はメサエッチングにより露出し、露出した第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ａ）上には第１ｎ側電極（１１２）が形成されている。
【００２５】
ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）も、メインＬＥＤ（１５０）と類似して、基板（１０１）上に順次形成された第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ｂ）、第２活性層（１０５ｂ）及び第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ｂ）を具備する第２メサ構造物を含んでいる。また、第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ｂ）上に透明電極（１０９ｂ）と第２ｐ側電極（１１６）が順次形成され、露出した第２ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ｂ）上には第２ｎ側電極（１１４）が形成されている。本実施形態においては、第１及び第２ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ、１０７ｂ）上に透明電極（１０９ａ、１０９ｂ）が形成されている。しかし、第１ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ）上にのみ透明電極（１０９ａ）を形成し、第２ｐ型クラッド層（１０９ｂ）上には透明電極を形成しなくても構わない。ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）は発光よりもＥＳＤ保護を主目的とするからである。
【００２６】
メインＬＥＤ（１５０）の第１ｐ側電極（１１０）は第１導線（１２０）を通してＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）の第２ｎ側電極（１１４）と電気的に連結されており、第１ｎ側電極（１１２）は第２導線（１３０）を通して第２ｐ側電極（１１６）と電気的に連結されている。後述するように、第１導線（１２０）は第２ｎ側電極（１１４）と同一物質から成り、とりわけ第２ｎ側電極（１１４）の形成と共に形成されることが可能である。第２導線（１３０）はワイヤボンディングを通して形成され得る。このように、ｐ側電極（１１０、１１６）とｎ側電極（１１４、１１２）が連結されることにより図２ｂに示すような並列連結された２個のＬＥＤ（１５０、１６０）を含んで成る発光素子が得られる。
【００２７】
図２ｂによると、瞬間的な逆方向ＥＳＤ電圧によるメインＬＥＤ（１５０）の損傷を防止すべく、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）はメインＬＥＤ（１５０）に並列で連結されており、とりわけメインＬＥＤ（１５０）に対し逆の極性で連結されている。このようにメインＬＥＤ（１５０）とＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）とを連結すると、メインＬＥＤ（１５０）に印加された逆方向ＥＳＤ電圧はＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）をターンオン（turn on）させる。これに応じて、メインＬＥＤ（１５０）に対する異常逆方向電流の殆どはＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）を通して流れる。
【００２８】
メインＬＥＤ（１５０）の２個端子（Ｖ１、Ｖ２）に正常的な順方向電圧が印加される場合には、メインＬＥＤ（１５０）のｐ‐ｎ接合を通して殆どの電流が流れることにより発光のための順方向電流が形成される。しかし、逆方向ＥＳＤ電圧のような瞬間的な逆方向電圧がメインＬＥＤ（１５０）に印加されると、この逆方向電圧はＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）を通して放電され、殆どの電流はメインＬＥＤ（１５０）の代わりにＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）を通して流れる。こうして、メインＬＥＤ（１５０）は逆方向ＥＳＤ電圧から保護され、メインＬＥＤ（１５０）への悪影響は最少化される。
【００２９】
図２ａには示されないが、ｐ側電極（１１０、１１６）とｎ側電極（１１２、１１４）を除く全面上には上記電極（１１０、１１２、１１４、１１６）をオープンさせるパッシべーション層が形成され得る。このパッシべーション層は通常ＳｉＯ２などの絶縁層で形成され、ＬＥＤ素子を保護する役目を果たす。とりわけ、図２ｃに示すように配線層から成る第１導線（１２０）を通して第１ｐ側電極（１１０）と第２ｎ側電極（１１４）を直接連結させる場合、上記パッシべーション層を形成することにより第１導線（１２０）がその下にある透明電極（１０９ａ）や第１ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３ａ）とショートしないようにすることが可能である。
【００３０】
図２ａ及び２ｃによると、ｐ側電極（１１０、１１６）及びｎ側電極（１１２、１１４）は全て同一物質から形成され得るが、例えばＣｒ／Ａｕ層から形成され得る。したがって、全電極（１１０、１１２、１１４、１１６）は金属蒸着を通して同時に形成され得る。さらに、図２ｃによると、第１ｐ側電極（１１０）と第２ｎ側電極（１１４）とを連結する第１導線（１２０）が配線層の形態となっている。こうした配線層の形態から成る第１ 導線（１２０）も、電極（１００、１１２、１１４、１１６）と同じ物質（例えば、Ｃｒ／Ａｕ）から形成されることが可能で、電極形成時同時に形成され得る。これに比して、第１ｎ側電極（１１２）と第２ｐ側電極（１１６）とを連結する第２導線（１３０）は後続のワイヤボンディング工程により形成され得る。
【００３１】
このように、電極形成時配線層から成る第１導線（１２０）を形成することにより、後続工程において形成されるワイヤボンディングの数を減少し、ワイヤボンディング形成前のチップ段階においてメインＬＥＤ（１５０）の漏れ電流特性を測定することが可能になる。即ち、第１導線（１２０）はワイヤボンディング形成前のチップ段階において既に配線層の形態で連結されているので、第２導線（１３０）のみをワイヤボンディングにより連結させればよい。また、発光の目的で製造されたメインＬＥＤ（１５０）の漏れ電流特性を測定するためには、第１導線（１２０）と第２導線（１３０）中少なくとも一つは絶縁されていなければならない。ワイヤボンディング形成前のチップ段階において、第１導線（１２０）のみが配線層の形態で連結されているので、メインＬＥＤ（１５０）に対し漏れ電流特性を充分に測定することが可能になる。
【００３２】
さらに、図２ａ及び２ｃに示すように、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）はメインＬＥＤ（１５０）のサイズより小さいサイズを有する。好ましくは、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）のサイズはメインＬＥＤ（１５０）のサイズの１／６ないし１／２程である。所望の発光効果を得るために、メインＬＥＤ（１５０）はＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）より大きいサイズを有するよう形成される。ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）のサイズが大きいほど逆方向ＥＳＤ電圧に対する耐性を増大させることが可能になる。しかし、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）のサイズが大きすぎると発光素子全体のサイズが大きくなり製造費用が上昇する。さらに、ＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）のサイズが小さすぎると、逆方向ＥＳＤ電圧に対する耐性が弱くなり充分なＥＳＤ保護効果を得がたい。
【００３３】
以下、本発明による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明する。図３ないし図８は本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【００３４】
先ず、図３によると、サファイアなどから成る基板（１０１）上にｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）、活性層（１０５）及びｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７）を順次形成する。上記活性層は、例えばＧａＮ層とＩｎＧａＮ層との積層構造で形成されることが可能で、多重量子井戸を形成することが可能である。また、基板（１０１）とｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）との間には基板とＧａＮ系半導体との格子不整合を緩和するためのバッファ層（図示せず）が形成されてもよい。
【００３５】
次に、上記積層結果物の一部領域において、ｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７）、活性層（１０５）及び一部厚さのｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）を選択的にエッチングする（メサエッチング）。これに応じて、図４に示すような構造物が得られ、ｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）の一部領域が露出する。この際、露出されないｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）の領域上には活性層（１０５）及びｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７）を含む２個の隆起部が現れる。
【００３６】
次に、図５に示すように、上記露出したｎ型ＧａＮ系クラッド層（１０３）領域中一部を完全にエッチングして２個の互いに分離されたメサ構造物を形成する。図５の左側に見られるメサ構造物（第１メサ構造物）は、図２ａにおいて説明したメインＬＥＤ（図２ａの図面符合１５０参照）を形成するための積層構造物で、図５の右側に見られるメサ構造物（第２メサ構造物）は、ＥＳＤ保護用ＬＥＤを形成するための積層構造物である。
【００３７】
次に、図６に示すように、第１メサ構造物及び第２メサ構造物のｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ、１０７ｂ）上に透明電極（１０９ａ、１０９ｂ）を各々形成する。他案として、第１メサ構造物のｐ型ＧａＮ系クラッド層（１０７ａ）上にのみ透明電極を形成してもよい。その後、透明電極（１０９ａ、１０９ｂ）を含むメサ構造物上にパッシべーション層（１１１）を形成する。次に、図７に示すように、ｐ側電極及びｎ側電極が形成される領域をオープンさせるよう上記パッシべーション層（１１１）を選択的に除去する。こうして、電極が形成される領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を露出させるパッシべーション層パターン（１１１ａ）が形成される。
【００３８】
次に、図８に示すように、上記パッシべーション層パターン（１１１ａ）により露出した領域上にｐ側電極（１１０、１１６）及びｎ側電極（１１２、１１４）を形成する。上記ｐ側電極（１１０、１１６）及びｎ側電極（１１２、１１４）は、例えばＣｒ／Ａｕ層を使用して同時に形成され得る。この際、ｐ側電極（１１０、１１６）及びｎ側電極（１１２、１１４）を形成すると同時に、メインＬＥＤ（１５０）に形成されたｐ側電極（１１０）とＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）に形成されたｎ側電極（１１４）とを連結する配線層（図２ｃの図面符合１２０参照）を形成することが可能である。図８においては、この配線層（１２０）の連結状態を点線で図式的に示した。これにより、メインＬＥＤ（１５０）とＥＳＤ保護用ＬＥＤ（１６０）を含む本発明の窒化ガリウム系発光素子が製造される。メインＬＥＤに形成されたｎ側電極（１１２）とＥＳＤ保護用ＬＥＤに形成されたｐ側電極（１１６）とは後続のワイヤボンディング形成工程においてワイヤボンディングにより互いに電気的に連結される。
【実施例】
【００３９】
本発明による窒化ガリウム系発光素子のＥＳＤ特性を確認するために、本発明者は、順方向ＥＳＤ及び逆方向ＥＳＤに対する耐性電圧を測定する実験を行った。この実験において測定された実施例の窒化ガリウム系発光素子は、６１０μｍ×２００μｍのサイズから成るメインＬＥＤと、これに並列連結された１００μｍ×２００μｍのサイズから成るＥＳＤ保護用ＬＥＤを設ける。ｎ側電極及びｐ側電極にはＣｒ／Ａｕ金属層を使用し、透明電極としてはＩＴＯ層を使用した。これに対し、比較される従来例である窒化ガリウム系発光素子は、ＥＳＤ保護用ＬＥＤを具備せず、１個のＧａＮ系ＬＥＤのみで構成された。この従来例のＧａＮ系ＬＥＤは上記メインＬＥＤと同一サイズで形成された。
【００４０】
上記実施例と従来例の窒化ガリウム系発光素子に対するＥＳＤ特性の測定結果、下記表１に記載されたような順方向及び逆方向ＥＳＤ耐性電圧を得た。
【表１】
2006210879.tif 000003
【００４１】
上記表１に記載されたように、実施例の窒化ガリウム系発光素子は従来例に比して、８倍以上の高い逆方向ＥＳＤ耐性電圧を示した。このように、本発明によると、ＥＳＤ保護用ＬＥＤをメインＬＥＤに互いに逆方向に並列連結させることにより向上した逆方向ＥＳＤ特性を得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】並列連結されたショットキーダイオードを設ける従来の窒化ガリウム系発光素子を示す断面図である。
【図１ｂ】図１ａの窒化ガリウム系発光素子の等価回路図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の断面図である。
【図２ｂ】図２ａの窒化ガリウム系発光素子の等価回路図である。
【図２ｃ】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による窒化ガリウム系発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１  基板
１０３ａ、１０３ｂ  ｎ型ＧａＮ系クラッド層
１０５ａ、１０５ｂ  活性層
１０７ａ、１０７ｂ  ｐ型ＧａＮ系クラッド層
１０９ａ、１０９ｂ  透明電極層
１１０、１１６  ｐ側電極
１１２、１１４  ｎ側電極
１２０、１３０  導線
１５０  メインＬＥＤ
１６０  ＥＳＤ保護用ＬＥＤ
【図１ａ】
2006210879.tif 000004
【図１ｂ】
2006210879.tif 000005
【図２ａ】
2006210879.tif 000006
【図２ｂ】
2006210879.tif 000007
【図２ｃ】
2006210879.tif 000008
【図３】
2006210879.tif 000009
【図４】
2006210879.tif 000010
【図５】
2006210879.tif 000011
【図６】
2006210879.tif 000012
【図７】
2006210879.tif 000013
【図８】
2006210879.tif 000014