(57)【要約】【課題】  分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードの提供。【解決手段】  分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードは分極反転層（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｌａｙｅｒ）を具え、それは透光導電層とｐ型半導体層の間に設置され、該ｐ型半導体層の表面のガリウム分極（Ｇａ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）特性を窒素分極（Ｎ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）に変換し、これにより該透光導電層と該ｐ型半導体層の間のコンタクト抵抗及び作業電圧を低減し、並びに光導効果を中断して光抽出（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ）効率を増し、これにより外部量子効率を高める。【選択図】        図３
2006279005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上方に設置されて順にｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を包含し、並びに該発光層が該ｎ型半導体層と該ｐ型半導体層の間に介在する半導体堆積層と、
該ｐ型半導体層の上方に設置された分極反転層と、
該半導体堆積層中のｎ型半導体層の部分表面に設置された第１電極と、
該分極反転層の部分表面に設置された透光導電層と、
該透光導電層の部分表面に設置された第２電極を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層がｎ型、ｐ型ドープ或いはダブルドープ型の窒化ガリウム系半導体層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、透光導電層の材料が酸化金属化合物とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体堆積層が窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体エピタキシャル層が少なくとも低温バッファ層、高温バッファ層、ｎ型オームコンタクト層、発光層、ｐ型被覆層、及びｐ型オームコンタクト層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項６】
請求項３記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化金属化合物の材料が酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウムモリブデン、酸化インジウムセリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化錫カドミウム、酸化インジウム錫、酸化ガリウム亜鉛或いはその他の透光導電化合物のいずれか或いはその組合せとされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項７】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１電極がタンタル、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、白金、金金属層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項８】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２電極がタンタル、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、白金、金金属層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項９】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、基板が凹凸のある表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項５記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｎ型オームコンタクト層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１２】
分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上方に設置されて順にｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を包含し、並びに該発光層が該ｎ型半導体層と該ｐ型半導体層の間に介在する半導体堆積層と、
該ｐ型半導体層の上方に設置された分極反転層と、
該基板の下方に設置された第１電極と、
該分極反転層の部分表面に設置された透光導電層と、
該透光導電層の部分表面に設置された第２電極を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１３】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層がｎ型、ｐ型ドープ或いはダブルドープ型の窒化ガリウム系半導体層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、透光導電層の材料が酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウムモリブデン、酸化インジウムセリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化錫カドミウム、酸化インジウム錫、酸化ガリウム亜鉛或いはその他の透光導電化合物のいずれか或いはその組合せとされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体堆積層が窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１６】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体エピタキシャル層がｎ型バッファ層、発光層、ｐ型被覆層、及びｐ型オームコンタクト層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１７】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１８】
請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、基板が凹凸のある表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードに係り、更に詳しくは、良好なオームコンタクト層と高い光抽出効率を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のサファイヤ基板を使用して成長させた窒化ガリウム系発光ダイオード装置は図１に示されるようであり、それは伝統的な構造とされる。そのうちにはサファイヤ基板１０１の上に形成された窒化ガリウム系の複数のエピタキシャル層を具え、それは低温窒化ガリウムバッファ層１０２、高温窒化ガリウムバッファ層１０３、ｎ型窒化ガリウムオームコンタクト層１０４、窒化インジウムガリウム発光層１０５、ｐ型窒化アルミニウムガリウム被覆層１０６、ｐ型窒化ガリウムオームコンタクト層１０７を包含し、最後にこのｐ型窒化ガリウムオームコンタクト層１０７の上にニッケルと金で形成されたｐ型透光導電層１０８が形成され、並びにｐ型金属電極１０９が該ｐ型透光導電層１０８の上に形成され、ｎ型金属電極１１０が該ｎ型窒化ガリウムオームコンタクト層１０４の上に形成される。
【０００３】
窒化ガリウム系の複数のエピタキシャル層構造（即ち発光ダイオード）の屈折係数（ｎ＝２．４）、該サファイヤ基板１０１の屈折係数（ｎ＝１．７７）で、パッケージ用の封止樹脂の屈折係数（ｎ＝１．５）の分布により、窒化インジウムガリウム発光層１０５の発生する光は２５％が一次射出されその界面に反射されず、残りの７５％の光はいずれもサファイヤ基板１０１及びパッケージ用の封止樹脂で構成された光導構造に局限され、並びに多数の界面反射を経て光の再吸収の確率が増し、有効に取り出して使用できなくなる。ゆえにこのような発光ダイオード装置はその光線取り出しのメカニズムが透光金属導電層の吸収と内部エピタキシャル構造の再吸収に制限される。
【０００４】
上述の発光ダイオード装置の光線取り出しの効率を増すため、例えば特許文献１には光導効果中断の方法が記載されている。しかし、機械式のつや出し或いはケミカルエッチングの方法で粗化溝を形成するとサファイヤ基板の表面の粗さが不均一となり後続のエピタキシャルの条件に影響を与え、且つその生産歩留りを制御しにくくなる。更に、特許文献２にも表面凸化の窒化ガリウム系発光ダイオードが記載され発光層の発生する光の半透過金属層とパッケージ用の封止樹脂の界面による反射を減らしてその外部量子効率を増している。但しこのような表面の円柱形或いは半円形凸化紋もまたその製造の複雑度を増し製造コストをアップさせる。
【０００５】
特許文献３において本発明者はエピタキシャル成長過程中の制御方法とその構造を提示しており、それは該ｐ型半導体層表面に溝構造を形成するものである。
【０００６】
更に、周知の透光導電化合物例えば酸化インジウムセリウム、略称ＩＣＯは、バンドギャップが２．９〜３．９電子ボルトの高バンドギャップ材料であり、可視光範囲にあってその透過率は９５％以上に達し、且つそれは高伝導率のｎ型高導電性の材料であり、またＩＣＯの屈折係数は１．７〜２．２であり、スネルの定理（Ｓｎｅｌｌ’ｓ  ｌａｗ）及び抗反射原理に基づき、多層窒化ガリウムエピタキシャル構造の屈折係数（ｎ＝２．４）、パッケージ用の封止樹脂の屈折係数（ｎ＝１．５）の分布により屈折係数ｎ〜１．９の中間媒体を加えることができれば、パッケージ後に光の反射を減らして光の抽出効率を増すことができる。ゆえに、この材料は極めて発光ダイオードの透光導電層に適合する。近年、別に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が透光導電層とされる技術も提出され、例えば図２に示される特許文献４のようである。この特許文献４中にあって、該発光ダイオード２０は基板２１、第１型窒化ガリウム層２２、発光層２３、第２型窒化ガリウム層２４、該第２型窒化ガリウム層２４の上に形成された透光導電層２５、第２型コンタクト電極２６及び第１型コンタクト電極２７を具えている。そのうち、該第２型窒化ガリウム層２４はｐ型窒化ガリウム系コンタクト層とされ、透光導電層２５が光の射出に適した酸化インジウム錫であっても、その下方のｐ型窒化ガリウム系コンタクト層の表面が比較的平坦なガリウム分極面であると、酸化インジウム錫と良好なオームコンタクトを形成しにくく、ゆえに両者間のコンタクト抵抗が高く且つオームコンタクト特性が不良となり、ゆえに発光ダイオードの作業電圧も下げることが難しくなる。
【０００７】
上述のオームコンタクト特性不良及び作業電圧が高い欠点を解決するため、特許文献５及び６によると、ｎ+ 逆方向トンネル層をｐ型窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成することで透光導電層のコンタクト抵抗を下げる技術を提示している。
【０００８】
上述のオームコンタクト特性不良と作業電圧が高い欠点を鑑み、別に酸化インジウム錫層とｐ型窒化ガリウム系層間のオームコンタクト特性を改善する構造の提出の必要がある。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，０９１，０８５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４９５，８６２号明細書
【特許文献３】台湾特許出願第０９２１３２９８７号明細書
【特許文献４】台湾特許公告第３５３８１２号明細書
【特許文献５】台湾特許公告第４５９４０７号明細書
【特許文献６】台湾特許公告第４９３２８７号明細書
【特許文献７】台湾特許出願第９２１３６８８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主要な目的は分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードを提供することにあり、それはｐ型半導体層と透光導電層の間に分極反転層（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｌａｙｅｒ）が設置され、該透光導電層と該ｐ型半導体層の間のコンタクト抵抗と作業電圧を下げると共に、光導効果を中断して光抽出（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ）効率を増し、これにより外部量子効率を高めたものとする。
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明は分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードを提供し、それは分極反転層（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｌａｙｅｒ）を具え、それは透光導電層とｐ型半導体層の間に設置され、該ｐ型半導体層の表面のガリウム分極（Ｇａ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）特性を窒素分極（Ｎ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）に変換し、これにより該透光導電層と該ｐ型半導体層の間のコンタクト抵抗及び作業電圧を低減し、並びに光導効果を中断して光抽出（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ）効率を増し、これにより外部量子効率を高める。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上方に設置されて順にｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を包含し、並びに該発光層が該ｎ型半導体層と該ｐ型半導体層の間に介在する半導体堆積層と、
該ｐ型半導体層の上方に設置された分極反転層と、
該半導体堆積層中のｎ型半導体層の部分表面に設置された第１電極と、
該分極反転層の部分表面に設置された透光導電層と、
該透光導電層の部分表面に設置された第２電極を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層がｎ型、ｐ型ドープ或いはダブルドープ型の窒化ガリウム系半導体層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、透光導電層の材料が酸化金属化合物とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体堆積層が窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体エピタキシャル層が少なくとも低温バッファ層、高温バッファ層、ｎ型オームコンタクト層、発光層、ｐ型被覆層、及びｐ型オームコンタクト層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項３記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、酸化金属化合物の材料が酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウムモリブデン、酸化インジウムセリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化錫カドミウム、酸化インジウム錫、酸化ガリウム亜鉛或いはその他の透光導電化合物のいずれか或いはその組合せとされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１電極がタンタル、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、白金、金金属層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２電極がタンタル、チタン、ニッケル、クロム、アルミニウム、白金、金金属層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、基板が凹凸のある表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１１の発明は、請求項５記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ｎ型オームコンタクト層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１２の発明は、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上方に設置されて順にｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を包含し、並びに該発光層が該ｎ型半導体層と該ｐ型半導体層の間に介在する半導体堆積層と、
該ｐ型半導体層の上方に設置された分極反転層と、
該基板の下方に設置された第１電極と、
該分極反転層の部分表面に設置された透光導電層と、
該透光導電層の部分表面に設置された第２電極を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層がｎ型、ｐ型ドープ或いはダブルドープ型の窒化ガリウム系半導体層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１４の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、透光導電層の材料が酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウムモリブデン、酸化インジウムセリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化錫カドミウム、酸化インジウム錫、酸化ガリウム亜鉛或いはその他の透光導電化合物のいずれか或いはその組合せとされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１５の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体堆積層が窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層とされたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１６の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、半導体エピタキシャル層がｎ型バッファ層、発光層、ｐ型被覆層、及びｐ型オームコンタクト層を包含することを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１７の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、分極反転層が織状溝或いは粗化された表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項１８の発明は、請求項１２記載の分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、基板が凹凸のある表面を具えたことを特徴とする、分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は分極反転層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードを提供し、それはｐ型半導体層と透光導電層の間に分極反転層（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｌａｙｅｒ）が設置され、該透光導電層と該ｐ型半導体層の間のコンタクト抵抗と作業電圧を下げると共に、光導効果を中断して光抽出（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ）効率を増し、これにより外部量子効率を高めている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図３は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの実施例を示す。図示されるように、本発明の窒化ガリウム系発光ダイオード３０は、基板３１、ｎ型窒化ガリウム系層３２、発光層３３、ｐ型窒化ガリウム系層３４、分極反転層３５、透光導電層３６、第１電極３７、第２電極３８を包含し、そのうち、該基板３１の上方に更にバッファ層３１’が包含される。
【００１５】
該ｎ型窒化ガリウム系層３２は該基板３１の上に設置され、該発光層３３は該ｎ型窒化ガリウム系層３２の上に設置され、該ｐ型窒化ガリウム系層３４は該発光層３３の上に設置され、該分極反転層３５は該ｐ型窒化ガリウム系層３４の上に設置され、該第１電極３７は該ｎ型窒化ガリウム系層３２の部分表面に設置され、該透光導電層３６は該分極反転層３５の部分表面に設置され、該第２電極３８は該透光導電層３６の部分表面に設置される。
【００１６】
該基板３１はサファイヤ、酸化亜鉛、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、スピネル、炭化シリコン、砒素化ガリウム或いはシリコン基材とされうる。該ｎ型窒化ガリウム系層３２はｎ型ドープの窒化ガリウム、窒化アルミニウムインジウムガリウム或いは窒化インジウムガリウム層とされる。該ｐ型窒化ガリウム系層３４はｐ型ドープの窒化ガリウム、窒化アルミニウムインジウムガリウム、或いは窒化インジウムガリウム層とされる。該発光層３３はインジウム含有の窒化物化合物半導体とされる。該透光導電層３６は酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウムモリブデン、酸化インジウムセリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化錫カドミウム、酸化インジウム錫、酸化ガリウム亜鉛或いはその他の透光導電化合物のいずれか或いはその組合せとされる。
【００１７】
該分極反転層３５の存在は光の抽出効率を増すのみならず、その表面状態（ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔａｔｅ）をエピタキシャル成長過程中に細かく制御して窒素分極表面とすることができ、それは本案の出願人と同一人による上記特許文献７に既に記載されており、これにより透光導電層３６とｐ型窒化ガリウム系層３４間のコンタクト抵抗を減らして優れたオームコンタクト層となすことができ、並びに該ダイオードの作業電圧を下げることができる。このほか、分極反転層３５はｎ型、ｐ型ドープ或いはダブルドープ型の窒化ガリウム系層とすることも可能である。
【００１８】
本発明はまた垂直電極構造の窒化ガリウム系発光ダイオードにも応用可能であり、図４は本発明の別の実施例の垂直電極の発光ダイオードの構造を示す。図示されるように、本発明の垂直電極発光ダイオード４０は基板４１、該基板４１の上方に設置されて順にｎ型半導体層４２、発光層４３、及びｐ型半導体層４４を包含し、並びに該発光層４３がｎ型半導体層４２と該ｐ型半導体層４４の間に介在する半導体堆積層、該ｐ型半導体層４４の上方に設置された分極反転層４５、該基板４１の下方に設置された第１電極４６、該分極反転層４５の部分表面に設置された透光導電層４７、該透光導電層４７の部分表面に設置された第２電極４８を包含する。
【００１９】
更に、本発明の分極反転層４５の表面には溝があり、この溝は光導効果を中断できる。該ｐ型半導体層４４は更にマグネシウム原子５×１０19〜５×１０20ｃｍ-3を含有するｐ型被覆層、マグネシウム原子５×１０17〜５×１０19ｃｍ-3を含有するｐ型遷移層、マグネシウム原子含有量がｐ型被覆層とｐ型遷移層の間であるｐ型オームコンタクト層を包含する。そのうち、上述の溝は図５から図１２に示されるようであり、それは本発明の好ましい実施例のｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。図示されるように、該溝の発生はエピタキシャル工程中に発生し、周知の技術のように後加工工程を必要とせず、ゆえに本発明の方法により、エピタキシャル工程中に併せて溝を発生させて光導効果中断の目的を達成できる。
【００２０】
本発明は後処理加工不要で、それは直接工程中に溝生成を制御する方法であり、ｐ型半導体層に溝を生成して光散乱の効果を得て、基板とパッケージ用の封止樹脂材料の構成する光導効果を中断し、その外部量子効率を増し、並びにこの方法は発光ダイオード構造中の六面形ピットの発生する確率を減らし、その装置の作業寿命を増す。
【００２１】
本発明の基板は凹及び又は凸部を具えた基板とされうる。図１３に示される本発明の窒化ガリウム系発光ダイオード６０は、基板６１、ｎ型窒化ガリウム系層６２、発光層６３、ｐ型窒化ガリウム系層６４、分極反転層６５、透光導電層６６、第１電極６７及び第２電極６８を包含し、そのうち該基板６１の上方に更にバッファ層６１’が包含されうる。該基板６１の表面状態はホトマスクエッチングの方法で形成され、例えばＣ平面（０００１）サファイヤ基板を例とすると、Ａ軸方向に平行或いは垂直にニッケル金属、ホトレジスト、酸化シリコン、或いは窒化シリコンをマスクとし、そのうちニッケルがホトマスクとして比較的優れており、続いてドライエッチングの方法（例えばＲＩＥ或いはＩＣＰ）でサファイヤ基板表面をエッチングして凹部或いは凸部の長条状となし、その反応ガスはＢＣｌ3 、Ｃｌ2 、及びＡｒを所定比率で混合したものとされ、その凹部は約１〜５μｍ幅とされ、その凸部は約１〜５μｍ幅で、エッチング深さは０．１〜２μｍとされる。
【００２２】
図１４は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの実施例を示す。図示されるように、本発明の窒化ガリウム系発光ダイオード７０は、基板７１、ｎ型窒化ガリウム系層７２、発光層７３、ｐ型窒化ガリウム系層７４、分極反転層７５、透光導電層７６、第１電極７７及び第２電極７８を包含し、そのうち該基板７１の上方に更にバッファ層７１’が包含されうる。
【００２３】
該ｎ型窒化ガリウム系層７２の表面には織状溝或いはいわゆる粗化状態が形成され、その表面の織状溝或いは粗化状態の形成方法は、以下のステップを包含する。
ステップＳ１００：  基板を提供する。
ステップＳ１１０：  ｎ型窒化ガリウム系層を該基板の上に形成する。
ステップＳ１２０：  発光層を該ｎ型窒化ガリウム系層の上に形成する。
ステップＳ１３０：  ｐ型窒化ガリウム系層を該発光層の上に形成する。
ステップＳ１４０：  分極反転層を該ｐ型窒化ガリウム系層の上に形成する。
ステップＳ１５０：  ホトマスクを該分極反転層に形成し、ドライエッチング技術（例えばＲＩＥ或いはＩＣＰ）で、この工程中に垂直方向のエッチング速度を横方向より遥かに大きく制御し、こうしてｎ型窒化ガリウム系層の表面にも分極反転層上のような溝或いは粗化状態を具備させる。
ステップＳ１６０：  透光導電層をｐ型窒化ガリウム系層の上に形成し及び第１電極の局部でｎ型窒化ガリウム系層を被覆し、並びに合金を加える。
ステップＳ１７０：  第２電極パッドをｐ型窒化ガリウム系層及び透光導電層の上に形成し第１電極をｎ型オームコンタクト電極の上に形成する。
ステップＳ１８０：  基板を研磨、つや出しし並びにダイサイズ約３５０μｍの正方形にダイシングし完成する。
【００２４】
図１５は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの実施例を示す。図示されるように、それは該基板７１が表面織状溝或いはいわゆる粗化状態を具えている。
【００２５】
総合すると、本発明は新規性、進歩性及び産業上の利用価値を有し、特許の要件に符合する。なお、以上の実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲の記載に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】周知の技術のニッケルと金が透光導電層とされた発光ダイオードの構造表示図である。
【図２】周知の技術のＩＴＯが透光導電層とされた発光ダイオードの構造表示図である。
【図３】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えた横式電極の発光ダイオードの構造表示図である。
【図４】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えた垂直電極の発光ダイオードの構造表示図である。
【図５】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図６】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図７】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図８】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図９】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図１０】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図１１】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図１２】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えたｐ型半導体層の溝のＳＥＭ図である。
【図１３】本発明の好ましい実施例の分極反転層と凹及び又は凸基板を具えた発光ダイオードの構造表示図である。
【図１４】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えｎ型半導体層が溝を具えた発光ダイオードの構造表示図である。
【図１５】本発明の好ましい実施例の分極反転層を具えｎ型半導体層が溝を具え、基板が溝を具えた発光ダイオードの構造表示図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１  サファイヤ基板                  ３３  発光層
１０２  低温窒化ガリウムバッファ層      ３４  ｐ型窒化ガリウム系層
１０３  高温窒化ガリウムバッファ層      ３５  分極反転層
１０４  ｎ型窒化ガリウムオームコンタクト層  ３６  透光導電層
１０５  窒化インジウムガリウム発光層        ３７  第１電極
１０６  ｐ型窒化アルミニウムガリウム被覆層  ４０  垂直電極発光ダイオード
１０７  ｐ型窒化ガリウムオームコンタクト層  ４１  基板
１０８  ｐ型透光導電層                      ４２  ｎ型半導体層
１０９  ｐ型金属電極                        ４３  発光層
２０  発光ダイオード                        ４４  ｐ型半導体層
２１  基板                                  ４５  分極反転層
２２  第１型窒化ガリウム層                  ４６  第１電極
２３  発光層                                ４７  透光導電層
２４  第２型窒化ガリウム層                  ４８  第２電極
２５  透光導電層                            ６０  発光ダイオード
２６  第２型コンタクト電極                  ６１  基板
２７  第１型コンタクト電極                  ６１’  バッファ層
３０  発光ダイオード                        ６２  ｎ型窒化ガリウム系層
３１  基板                                  ６３  発光層
３１’  バッファ層                          ６４  ｐ型窒化ガリウム系層
３２  ｎ型窒化ガリウム系層                  ６５  分極反転層
６６  透光導電層                            ７３  発光層
６７  第１電極                              ７４  ｐ型窒化ガリウム系層
６８  第２電極                              ７５  分極反転層
７０  発光ダイオード                        ７６  透光導電層
７１  基板                                  ７７  第１電極
７１’  バッファ層                          ７８  第２電極
７２  ｎ型窒化ガリウム系層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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