(57)【要約】  発光デバイスは、半導体材料の活性領域（１４）と、活性領域の上の第１のコンタクト（１８）とを備える。第１のコンタクト（１８）は、活性領域（１４）により放出された光子が第１のコンタクトを通過するように構成される。光子を吸収するワイヤボンディングパッド（２２）が第１のコンタクトの上に設けられる。ワイヤボンディングパッド（２２）は、第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有する。反射性構造（３０）が、第１のコンタクト（１８）とワイヤボンディングパッド（２２）との間に配置され、反射性構造（３０）は、ワイヤボンディングパッドと実質的におなじ面積を有する。第２のコンタクト（２０）が、活性領域の第１のコンタクトと反対側に設けられる。反射性構造（３０）を、第１のコンタクトとワイヤボンディングパッドとの間にのみ配置することができる。そのようなデバイスを作製する方法も提供されている。
2008508714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料の活性領域と、
前記活性領域上の第１のコンタクトであって、前記活性領域により放出される光子が前記第１のコンタクトを通過するように構成された第１のコンタクトと、
前記第１のコンタクトの上の、光子を吸収するワイヤボンディングパッドであって、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有するワイヤボンディングパッドと、
前記第１のコンタクトと前記ワイヤボンディングパッドとの間に配置され、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有する反射性構造と、
前記第１のコンタクトに対して前記活性領域と反対側の第２のコンタクトと
を備えることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置されたｐ型半導体材料をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間のｎ型半導体材料をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記活性領域は、ＩＩＩ族窒化物ベースの活性領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記反射性構造は、反射性金属の層を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと自己位置合わせされていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記反射性構造は、前記第１のコンタクトの粗化された区域を備え、前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの上に直接あることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記粗化された区域は、前記ワイヤボンディングパッドと自己位置合わせされていることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記反射性構造は、
前記第１のコンタクトの粗化された区域と、
前記第１のコンタクトの前記粗化された区域の上の反射性金属層と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドを越えて延在しないことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に同じ面積を有することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に一致していることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
半導体材料の活性領域を形成するステップと、
前記活性領域上の第１のコンタクトを形成するステップであって、前記第１のコンタクトは、前記活性領域により放出される光子が前記第１のコンタクトを通過するように構成されるステップと、
前記第１のコンタクトの上の、前記第１のコンタクトの面積より小さい面積を有する反射性構造を形成するステップと、
前記反射性構造の上の、光子を吸収するワイヤボンディングパッドを形成するステップであって、前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有するステップと、
前記第１のコンタクトに対して前記活性領域の反対側に第２のコンタクトを形成するステップと
を含むことを特徴とする発光デバイスを作製する方法。
【請求項１４】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置されたｐ型半導体材料を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間のｎ型半導体材料を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
活性領域を形成するステップは、ＩＩＩ族窒化物ベースの活性領域を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
反射性構造を形成するステップは、反射性金属の層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
反射性構造を形成するステップと、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、
前記第１のコンタクトの上にマスク層を形成するステップであって、前記マスク層は、前記第１のコンタクトの上の前記ワイヤボンディングパッドの位置に対応する前記第１のコンタクトの一部を露光する開口を有するステップと、
前記マスク層の前記開口内に反射性金属層を堆積するステップと、
前記マスク層の前記開口内の前記反射性金属層の上に、前記ワイヤボンディングパッドを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
反射性構造を形成するステップは、前記第１のコンタクトの区域を粗化するステップを含み、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、前記第１のコンタクトの上に直接ワイヤボンディングパッドを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のコンタクトの区域を粗化するステップと、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、
前記第１のコンタクトの上にマスク層を形成するステップであって、前記マスク層は、前記第１のコンタクトの上の前記ワイヤボンディングパッドの位置に対応する前記第１のコンタクトの一部を露光する開口を有するステップと、
前記マスク層の前記開口により露光された前記第１のコンタクトの前記一部を粗化するステップと、
前記マスク層の前記開口内に、前記第１のコンタクトの前記粗化された一部の上に、前記ワイヤボンディングパッドを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
反射性構造を形成するステップは、
前記第１のコンタクトの粗化された区域を形成するステップと、
前記第１のコンタクトの前記粗化された区域の上に反射性金属層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドを越えて延在しないことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に同じ面積を有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項２４】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に一致することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光デバイスおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオードなどの半導体発光デバイスは、多くの用途で広く使用されている。当業者にはよく知られているように、半導体発光デバイスには、通電中にコヒーレント光またはインコヒーレント光を放出するように構成された１つまたは複数の半導体層を有する半導体発光要素が含まれる。当業者にはよく知られているように、発光ダイオードまたはレーザダイオードは、通常、マイクロエレクトロニクス基板の上にダイオード領域を備える。マイクロエレクトロニクス基板は、例えば、ガリウム砒素、ガリウム燐、それらの合金、炭化珪素、および／またはサファイアとすることができる。ＬＥＤの絶え間のない開発により、可視スペクトルおよびこれを超える範囲を含むことができる高効率で機械的にロバストな光源がもたらされた。これらの特性は、固体デバイスの潜在的に長い耐用年数と合わさって、様々な新しいディスプレイ用途を可能にすることができ、また、十分に定着した白熱灯および蛍光灯と競合する状況にＬＥＤを置く可能性がある。
【０００３】
最近では、多くの開発の関心および商業活動が、炭化珪素で作られた又は炭化珪素の上に作られたＬＥＤに集中している。その理由は、これらのＬＥＤは、可視スペクトルの青／緑部分の放射を放出することができるからである。例えば、本出願の譲受人に譲渡された特許文献１を参照されたい。特許文献１の開示は、あたかも完全に本明細書に示されたかのように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また、炭化珪素基板の上に窒化ガリウムベースのダイオード領域を備えるＬＥＤに多くの関心が寄せられている。その理由は、これらのデバイスも高効率で発光することができるからである。例えば、特許文献２を参照されたい。特許文献２の開示は、あたかも完全に本明細書に示されたかのように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，４１６，３４２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１７７，６８８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２０１，２６２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１８７，６０６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１２０，６００号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９１２，４７７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７３９，５５４号明細書
【特許文献８】米国特許第５，６３１，１９０号明細書
【特許文献９】米国特許第５，６０４，１３５号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，５２３，５８９号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，３９３，９９３号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３３８，９４４号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，２１０，０５１号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，０２７，１６８号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，９６６，８６２号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，９１８，４９７号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００３／０００６４１８Ａ１号明細書
【特許文献１８】本願と同時提出の“ＧＲＯＵＰ  ＩＩＩ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＢＡＳＥＤ  ＱＵＡＮＴＵＭ  ＷＥＬＬ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＷＩＴＨ  ＡＮ  ＩＮＤＩＵＭ  ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＣＡＰＰＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ”、米国特許出願第      号明細書、（代理人整理番号５３０８−２０４ＩＰ）
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００２／０１２３１６４Ａ１号明細書
【特許文献２０】米国特許出願第１０／６５９，２４１号明細書
【特許文献２１】本願と同時提出の“ＵＬＴＲＡ−ＴＨＩＮ  ＯＨＭＩＣ  ＣＯＮＴＡＣＴＳ  ＦＯＲＰ−ＴＹＰＥ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ”、米国仮特許出願第      号明細書（代理人整理番号５３０８−４６３ＰＲ）
【特許文献２２】米国特許出願公開第２００３／０１６８６６３Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＬＥＤの効率は、活性領域で発生された光のすべてを放出することができないことによって制限されている可能性がある。ＬＥＤが通電されたとき、活性領域からの（全方向への）発光は、例えば光を吸収するワイヤボンディングパッドによって、ＬＥＤから出るのを妨げられる可能性がある。一般に、窒化ガリウムベースのＬＥＤでは、電流拡散コンタクト層が設けられ、発光デバイスの断面全体にわたってキャリア注入の一様性が高められる。電流は、ボンディングパッドおよびｐ型コンタクトを通じてＬＥＤのｐ側に注入される。ｐ型コンタクト層は、活性領域への実質的に一様なキャリア注入を可能にする。したがって、実質的に透明なｐ型コンタクト層などの電流拡散層を使用することにより、活性領域全体にわたって実質的に一様な光子の放出がもたらされる可能性がある。しかし、ワイヤボンディングパッドは、一般に透明な構造体ではないので、ワイヤボンディングパッドに入射する、ＬＥＤの活性領域から放出された光子は、ワイヤボンディングパッドで吸収される可能性がある。例えば、いくつかの例では、ワイヤボンディングパッドに入射する光のほぼ７０％が吸収される可能性がある。そのような光子の吸収は、ＬＥＤから漏れ出る光の量を減少させる可能性があり、そしてＬＥＤの効率を下げる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態は、半導体材料の活性領域および前記活性領域の上の第１のコンタクトを備える発光デバイスおよび／または発光デバイスの作製方法を提供する。前記第１のコンタクトは、活性領域で放出された光子が前記第１のコンタクトを通過するように構成される。光子吸収ワイヤボンディングパッドが、前記第１のコンタクトの上に設けられる。前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有する。反射性構造が、前記第１のコンタクトと前記ワイヤボンディングパッドとの間に配置され、前記反射性構造は、前記第１のコンタクトよりも小さい面積を有する。第２のコンタクトが、前記第１のコンタクトに対して、前記活性領域の反対側に設けられる。
【０００７】
いくつかの実施形態において、前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に同一の面積を有する。例えば、前記反射性構造は、ワイヤボンディングパッドと一致することができる。いくつかの実施形態において、前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドを越えて延在しない。
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態において、ｐ型半導体材料が、前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置される。本発明の他の実施形態において、ｎ型半導体材料が、前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置される。前記活性領域は、ＩＩＩ族窒化物ベースの活性領域とすることができる。
【０００９】
本発明のある実施形態において、前記反射性構造は、反射性金属の層を備えることができる。前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと自己整合することができる。本発明のいくつかの実施形態において、前記反射性構造は、前記第１のコンタクトの粗化（ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ）された区域を備え、前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの上に直接ある。粗化された区域は、前記ワイヤボンディングパッドと自己整合することができる。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態では、前記反射性構造は、前記第１のコンタクトの粗化された区域、および前記第１のコンタクトの粗化された区域の上の反射性金属層を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下で本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供されている。図面において、層および領域の厚さは、明瞭性のために誇張されている。全体を通して、同様な数字は同様な要素を参照する。本明細書で使用されるとき、用語「および／または」は、関連付けられて列挙された項目の１つまたは複数の任意のすべての組合せを含む。
【００１２】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、本発明を制限することは意図されていない。本明細書で使用されるときに、単数形「ひとつの」および「その」は、文脈が特に明らかに指示しない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに理解されることであろうが、用語「備える」は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品、および／またはこれらのグループの存在または追加を排除しない。
【００１３】
理解されることであろうが、層、領域または基板のような要素が、別の要素「の上に」ある、または別の要素「の上へ」延びていると言及されるとき、それは、別の要素の上に直接ある、もしくは別の要素の上へ直接延びていることがあり、または介在要素が存在することもある。対照的に、要素が、別の要素「の上に直接」ある、または別の要素の「上へ直接」延びていると言及されるとき、介在要素は存在しない。また、理解されることであろうが、要素が別の要素に「接続」または「結合」されていると言及されるとき、それは、別の要素に直接接続もしくは結合されていることがあり、または介在要素が存在することがある。対照的に、要素が別の要素に「直接接続」または「直接結合」されていると言及されるとき、介在要素は存在しない。明細書全体を通して、同様な数字は同様な要素を参照する。
【００１４】
理解されることであろうが、第１、第２などの用語は、様々な要素、部品、領域、層および／または部分を記述するために本明細書で使用されることがあるが、これらの要素、部品、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するために使用されているだけである。したがって、以下で述べる第１の要素、部品、領域、層または部分は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層または部分と呼ばれうる。
【００１５】
さらに、「より下の」または「底」および「より上の」または「頂上」などの相対的な用語は、図に示されているような１つの要素の別の要素に対する関係を記述するために本明細書で使用されることがある。理解されることであろうが、相対的な用語は、図に示された向きの外にデバイスの異なる向きを含むことが意図されている。例えば、図のデバイスがひっくり返された場合、他の要素の「より下の」側にあると記述された要素は、そのとき、他の要素の「より上の」側に向けられるだろう。したがって、例示的な用語「より下の」は、図の特定の向きに応じて「より下の」と「より上の」の両方の向きを包含することができる。同様に、図の１つのデバイスがひっくり返された場合、他の要素「より下に」または「の真下に」と記述された要素は、他の要素「より上に」向けられるだろう。したがって、例示的な用語「より下に」または「の真下に」は、上と下の向きの両方を包含することができる。
【００１６】
本発明の実施形態は、本発明の理想的な実施形態の略図である断面図を参照して、本明細書で説明される。したがって、例えば製造技術および／または許容誤差の結果としてこれらの説明図の形からの変動が予期される。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で示される領域の特定の形に限定されるものとして解釈されるべきでなく、例えば製造に起因する形の変動を含むことになっている。例えば、矩形として図示または説明されたエッチング領域は、一般に、丸くなった又は曲がった形態を有している。したがって、図示された領域は本質的に模式的であり、それらの形はデバイスの領域の正確な形を示すことを意図されておらず、また本発明の範囲を限定することを意図されていない。
【００１７】
別段の定めがなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、この発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有している。さらに理解されることであろうが、一般に使用される辞書で定義されているような用語は、関連した技術分野の文脈におけるその意味と一致した意味を持つものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。
【００１８】
また、当業者には理解されることであろうが、別の形態「に隣接して」配置された構造または形態についての言及は、隣接した形態に部分的に重なる、または隣接した形態の下に横たわる部分を含むことがある。
【００１９】
本明細書で開示されたＬＥＤの様々な実施形態は基板を備えるものの、当業者は理解するであろうが、ＬＥＤを備えるエピタキシャル層が成長された結晶性エピタキシャル成長基板を除去することができ、独立した（ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ）エピタキシャル層を、元の基板よりも優れた熱的、電気的、構造的および／または光学的特性を有する可能性のある代わりのキャリア基板すなわちサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）に取り付けることができる。本明細書で説明される本発明は、結晶性エピタキシャル成長基板を有する構造に限定されず、エピタキシャル層が元の成長基板から除去されて代わりのキャリア基板に結合された構造に関係して利用することができる。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態は、ワイヤボンディングパッドによる光吸収を減少させることおよび／または妨げることによって、発光デバイスの有効性を改善することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、ワイヤボンディングパッドと発光デバイスのオーミックコンタクトとの間に反射性構造を有する発光デバイスおよび発光デバイスの作製方法を提供することができる。ワイヤボンディングパッドの領域に入射する光子を反射することによって、ワイヤボンディングパッドにより吸収される光子の量を低減することができる。本発明のいくつかの実施形態では、発光デバイスの効率の向上は、ワイヤボンディングパッドの大きさに比例する可能性がある。
【００２１】
本発明の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物ベースのデバイスのような窒化物ベースの発光デバイスで使用するのに特に適切である可能性がある。本明細書で使用されるとき、用語「ＩＩＩ族窒化物」は、窒素と、周期律表のＩＩＩ族の元素、通常アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、および／またはインジウム（Ｉｎ）との間で形成された半導体化合物を意味する。また、この用語は、ＡｌＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＮのような３元および４元化合物も意味する。当業者は十分理解するように、ＩＩＩ族元素は窒素と結合して、２元（例えば、ＧａＮ）、３元（例えば、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ）、および４元（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ）化合物を形成することができる。これらの化合物はすべて、１モルの窒素が、合計の１モルのＩＩＩ族元素と結合する実験式を有する。したがって、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のような式がこれらの化合物を記述するためにしばしば使用される。しかしながら、本発明の実施形態は窒化ガリウムベースの発光デバイスなどのＩＩＩ族窒化物ベースの発光デバイスを参照して本明細書で説明されるが、本発明の特定の実施形態は、例えばＧａＡｓおよび／またはＧａＰベースのデバイスなどの他の半導体発光デバイスに適している可能性がある。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスには、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウムおよび／または他の半導体材料を含むことができる１つまたは複数の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化珪素および／または他のマイクロエレクトロニクス基板を備えることができる基板と、金属および／または他の導電層を備えることができる１つまたは複数のコンタクト層とを備える発光ダイオード、レーザダイオード、および／または他の半導体デバイスを含めることができる。いくつかの実施形態では、紫外、青および／または緑のＬＥＤを提供することができる。半導体発光デバイスの設計および作製は、当業者によく知られており、本明細書で詳細に説明する必要はない。
【００２３】
例えば、本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスには、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ  Ｉｎｃ．により製造販売されているデバイスのような炭化珪素基板の上に作製された窒化ガリウムベースのＬＥＤおよび／またはレーザ構造のような構造を含めることができる。本発明は、特許文献１、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１４、１５および／または１６に記載されているような活性領域を実現するＬＥＤおよび／またはレーザ構造で使用するのに適している可能性がある。これらの特許文献の開示は、あたかも完全に本明細書に示されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。他の適切なＬＥＤおよび／またはレーザ構造は、特許文献１７、１８および１９に記載されている。さらに、特許文献２０に記載されているような蛍光体被覆ＬＥＤも本発明の実施形態で使用するのに適している可能性がある。特許文献２０の開示は、あたかも完全に示されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。ＬＥＤおよび／またはレーザは、発光が基板を通じて起こるように動作するように構成することができる。そのような実施形態では、基板をパターン形成して、例えば上で引用した特許文献１９に記載されているように、デバイスの光出力を高めることができる。これらの構造を本明細書で説明されるように修正して、本発明のいくつかの実施形態による反射性構造を実現することができる。
【００２４】
したがって、例えば、本発明の実施形態は、異なる形または大きさのボンディングパッドを有する発光デバイスで利用することができる。発光デバイスは、炭化珪素、サファイア、窒化ガリウム、シリコン、または他のＩＩＩ族窒化物デバイスを実現するのに適した基板などの異なる基板の上にある可能性がある。発光デバイスは、次の個片化（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）および適切なキャリアへの取付けに適している可能性がある。発光デバイスには、例えば、単一量子井戸、多重量子井戸および／またはバルク活性領域デバイスを含めることができる。本発明のいくつかの実施形態は、デバイスのｐ側にトンネルコンタクトを利用するデバイスで使用することができる。
【００２５】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスの断面模式図である。図１に見られるように、ｎ型炭化珪素基板などの基板１０は、その上に設けられた窒化ガリウムベースの層などの任意選択のｎ型半導体層１２を有する。ｎ型半導体層１２は、例えばバッファ層などの多層を備えることができる。本発明のいくつかの実施形態では、ｎ型半導体層１２は、一様な組成または傾斜した組成とすることができるシリコンドープＡｌＧａＮ層およびシリコンドープＧａＮ層として設けられる。
【００２６】
炭化珪素基板に関連して本明細書で説明するが、本発明のいくつかの実施形態では、他の基板材料を利用することができる。例えば、サファイア基板、ＧａＮまたは他の基板材料を利用することができる。そのような場合に、コンタクト２０を、例えばｎ型半導体層１２に接触するリセス（ｒｅｃｅｓｓ）内に位置付けし、デバイスの第２のコンタクトを設けることができる。他の構成も利用することができる。
【００２７】
単一または二重へテロ構造、量子井戸、多重量子井戸または他のそのような活性領域などの活性領域１４を、ｎ型半導体層の上に設けることができる。本明細書で使用されるとき、「活性領域」という用語は、動作時にデバイスで放出される光子の実質的な部分がキャリア再結合によって発生される発光デバイスの半導体材料の領域を意味し、この領域は１つまたは複数の層および／またはその部分である可能性がある。本発明のいくつかの実施形態では、活性領域は、デバイスで放出される光子の実質的にすべてがキャリア再結合によって発生される領域を意味する。
【００２８】
また、図１に、任意選択のｐ型半導体層１６が示されている。ｐ型半導体材料層１６は、例えば、ＧａＮ層などの窒化ガリウムベースの層とすることができる。本発明の特定の実施形態では、ｐ型半導体層１６は、マグネシウムドープＧａＮを含む。ｐ型半導体層１６は、１つまたは複数の層を備えることができ、一様な組成または傾斜した組成とすることができる。本発明のいくつかの実施形態では、ｐ型半導体層１６は、活性領域１４の一部である。
【００２９】
ｐ型半導体材料層１６に対してオーミックコンタクトを実現するコンタクト金属の第１のコンタクト金属層１８も設けられる。いくつかの実施形態では、第１のコンタクト金属層１８は、電流拡散層として機能することができる。ｐ型半導体材料層１６がＧａＮである本発明の特定の実施形態では、第１のコンタクト金属層１８は、Ｐｔとすることができる。本発明の特定の実施形態では、第１のコンタクト金属層１８は、光透過性であり、いくつかの実施形態では、実質的に透明で、活性領域１４により放出された光子は、第１のコンタクト金属層１８を通過することができる。いくつかの実施形態では、第１のコンタクト金属層１８は、Ｐｔの比較的薄い層とすることができる。例えば、第１のコンタクト金属層１８は、厚さ約５４ÅのＰｔの層とすることができる。ワイヤボンディングパッド２２または他の光吸収領域が、第１のコンタクト金属層１８の上に設けられる。本発明のいくつかの実施形態において、第１のコンタクト金属層１８は、特許文献２１に記載されているように、約１０Åより薄い厚さを有する極めて薄い層として設けられる。特許文献２１の開示は、あたかも完全に示されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。
【００３０】
ｎ型半導体材料に対してオーミックコンタクトを実現するコンタクト金属の第２のコンタクト金属層２０も設けられる。第２のコンタクト金属層２０は、基板１０の活性領域１４と反対側の面に設けることができる。上で述べたように、本発明のいくつかの実施形態では、第２のコンタクト金属層２０は、例えばリセス内または活性領域を備えるメサの基部の、ｎ型半導体材料層１２の部分の上に設けることができる。さらに、本発明のいくつかの実施形態では、任意選択の裏面注入または追加のエピタキシャル層が、基板１０と第２のコンタクト金属層２０との間に設けられることがある。
【００３１】
さらに図１に示されるように、ワイヤボンディングパッド２２と第１の金属コンタクト層１８との間に配置された反射性金属層３０により、反射性構造が設けられる。反射性金属層３０は、第１のコンタクト金属層１８の上のワイヤボンディングパッド２２の区域と実質的に同じ形状および／または面積を有する。本発明のいくつかの実施形態において、反射性金属層３０は、ワイヤボンディングパッド２２よりわずかに大きな面積を有し、また本発明の他の実施形態においては、反射性金属層３０は、ワイヤボンディングパッド２２よりわずかに小さい面積を有する。そのようなばらつきは、たとえば、作製手順、位置合わせの許容範囲などに起因する製造上の許容誤差やばらつきによりもたらされることがある。ある実施形態において、反射性金属層３０は、ワイヤボンディングパッド２２と厳密に同一の面積を有する可能性もある。反射性金属層３０は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）または他の反射性導電性金属の層とすることができる。
【００３２】
光子を吸収するワイヤボンディングパッドと活性領域との間に反射性構造を設けることにより、ワイヤボンディングパッドにより吸収される光子の量を低減することができる。さらに、反射性構造がワイヤボンディングパッドと実質的に同一の面積を有することにより、ｐコンタクト金属層を通じた光子放出を依然として与えることができる。したがって、デバイスからの総体的な光抽出を増加させることができる。
【００３３】
図２Ａおよび２Ｂは、図１に示すような反射性構造を有する発光デバイスを形成するための本発明のいくつかの実施形態による工程を示している。図２Ａに見られるように、発光デバイスの様々な層／領域が作製される。発光デバイスの作製における特定の工程は、作製されるべき構造に依存し、上で参照して組み込まれた特許文献に記載されておりかつ／または当業者にはよく知られているので、本明細書で繰り返す必要はない。また、図２Ａは、ワイヤボンディングパッド２２が形成される予定の領域に対応する第１のコンタクト層１８の一部を露光するウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）４２のあるマスク４０の形成を示している。
【００３４】
マスク４０を使用して反射性層３０が堆積され、図２Ｂに見られるようなワイヤボンディングパッド２２の領域と実質的に位置合わせされる。反射性導電性金属の体積のための技術は当業者に知られているので本明細書においてさらに説明する必要はない。反射性層３０の形成の後に、ウィンドウ４２内にワイヤボンディングパッド２２を形成することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、ワイヤボンディングパッド２２と反射性層３０は、自己整合される可能性がある。ワイヤボンディングパッド２２は、例えば、ワイヤボンディングパッド２２が形成される金属の１つの層または複数の層を形成し、次に層を平坦化してワイヤボンディングパッド２２を実現することによって、形成することができる。その後で、マスク４０を除去することができる。場合によっては、マスク４０は、ＳｉＯ２および／またはＡｌＮなどの絶縁材料で作ることができ、例えばパッシベーション層としてデバイスの上に残してもよく、または除去してもよい。あるいは、反射性金属および／またはボンディングパッド金属の層を全面的に堆積し、ついでエッチングして反射性層３０およびワイヤボンディングパッド２２を設けることも可能である。
【００３５】
図３は、本発明のさらなる実施形態による発光デバイスを示している。図３において、第１のコンタクト金属層１８は、ワイヤボンディングパッド２２の区域の外側の第１の部分５５、およびワイヤボンディングパッド２２の区域内の第２の部分５７を備える。第２の部分５７は粗化された区域５０を備え、粗化された区域５０は、第１のコンタクト金属層１８の表面が、表面に入射する光子について、第１のコンタクト金属層１８の第１の部分５５の表面により与えられるよりも大きな内部反射を与える。例えば、粗化された区域５０は、光子が通過するよりもむしろ反射される傾斜表面を備えることができる。粗化された区域５０は、第１のコンタクト金属層１８のワイヤボンディングパッド２２の区域と同じ形状および／または面積を有することができる。本発明のいくつかの実施形態において、粗化された区域５０は、ワイヤボンディングパッド２２よりわずかに大きな面積を有し、また本発明の他の実施形態において、粗化された区域５０は、ワイヤボンディングパッド２２よりわずかに小さい面積を有する。本発明のある実施形態において、粗化された区域５０は、ワイヤボンディングパッド２２と厳密におなじ形状および面積を有する。
【００３６】
粗化された区域５０は、例えば、ワイヤボンディングパッド２２が形成される区域をエッチングすることにより設けることができる。そのようなエッチングは、図２Ａに示したマスク４０を利用することができ、マスク４０は、ワイヤボンディングパッド２２の形成前に設けることができる。界面を粗化する他の技術を利用することもできる。
【００３７】
ワイヤボンディングパッドの下に粗化された区域を設けることにより、コンタクト層内への光の内部反射を増加させる反射性構造として傾斜表面を設けることができる。それゆえ、ワイヤボンディングパッドにより吸収される光の量が低減される。
【００３８】
本発明の実施形態は、特定の発光デバイス構造に関連して図１から３に示したが、本発明のいくつかの実施形態に従って他の構造を実現することができる。したがって、本発明の実施形態は、上で説明したように１つまたは複数の様々な反射性構造を含むどんな発光構造によっても実現することができる。例えば、本発明のいくつかの実施形態によるワイヤボンディングパッド反射性構造は、参照して本明細書に組み込まれた特許文献に述べられた例示的発光デバイス構造と共に実現することができる。
【００３９】
本発明の実施形態を、ワイヤボンディングパッド２２に関連して説明してきた。本明細書で使用されるとき、ボンディングパッドという用語は、ワイヤがボンディングされる光吸収コンタクト構造を意味する。ボンディングパッドは、単一または複数の層とすることができ、金属および／または金属合金とすることができ、かつ／または一様な組成または不均一な組成とすることができる。
【００４０】
本発明の実施形態は、ｐ型半導体材料へのコンタクトの上に設けられているワイヤボンディングパッドに関連して説明してきた。しかし、ワイヤボンディングパッドは、代替的に、基板１０などのｎ型半導体材料に設けることもできる。そのような場合、上述した反射性構造を、第２のコンタクト金属層２０と第２のコンタクト金属層２０の上のワイヤボンディングパッドとの間に配置することが可能である。さらに、第１のコンタクト金属層１８および第２のコンタクト金属層２０ならびに反射性層３０として、任意の適切なコンタクト金属および／または反射性金属を利用することができる。例えば、特許文献１９および２２に記載されるように、金属および反射性層ならびに層のスタックを設けることができる。これらの特許文献の開示は、本明細書に完全に記載されたかのように本明細書に組み込まれる。
【００４１】
さらに、本発明の実施形態は、工程の特定の順序に関連して説明してきたが、本発明の教示から依然として利益を受けながら、説明された順序からの変形を実現することができる。したがって、２以上のステップを、本明細書で説明した順序の範囲外で行われるただ１つのステップまたは複数のステップに組み合わせることができる。したがって、本明細書で特に述べなければ、本発明の実施形態は、本明細書で説明した特定の順序の工程に限定されるものとして解釈されるべきでない。
【００４２】
当業者は理解することであろうが、本発明の様々な実施形態は、図１〜３に関係して個々に説明した。しかし、本発明の様々な実施形態に従って、図１〜３の実施形態の組合せおよび部分的な組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を実現することができる。例えば、図１および３の構造は、反射性層３０を粗化された区域５０の上に設けることにより組み合わせることができる。
【００４３】
図面および明細書で、本発明の実施形態が開示され、特定の用語が使用されたが、これらの用語は、一般的な記述的な意味でだけ使用され、制限する目的で使用されていない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による反射性ボンディングパッド構造を有する半導体発光デバイスを示す断面図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態による半導体デバイスの作製を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による半導体デバイスの作製を示す断面図である。
【図３】本発明のさらなる実施形態による発光デバイスの断面図を示す図である。
【図１】
2008508714.tif 000003
【図２Ａ】
2008508714.tif 000004
【図２Ｂ】
2008508714.tif 000005
【図３】
2008508714.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月28日(2006.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料の活性領域と、
前記活性領域上の第１のコンタクトであって、前記活性領域により放出される光子が前記第１のコンタクトを通過するように構成された第１のコンタクトと、
前記第１のコンタクトの上の、光子を吸収するワイヤボンディングパッドであって、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有するワイヤボンディングパッドと、
前記第１のコンタクトと前記ワイヤボンディングパッドとの間に配置され、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有する反射性構造と、
前記第１のコンタクトに対して前記活性領域と反対側の第２のコンタクトと
を備え、
前記反射性構造は、前記第１のコンタクトの粗化された区域を備え、前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの上に直接あることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置されたｐ型半導体材料をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間のｎ型半導体材料をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記活性領域は、ＩＩＩ族窒化物ベースの活性領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記反射性構造は、反射性金属の層を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと自己位置合わせされていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記粗化された区域は、前記ワイヤボンディングパッドと自己位置合わせされていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記反射性構造は、
前記第１のコンタクトの粗化された区域と、
前記第１のコンタクトの前記粗化された区域の上の反射性金属層と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドを越えて延在しないことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に同じ面積を有することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に一致していることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
半導体材料の活性領域を形成するステップと、
前記活性領域上の第１のコンタクトを形成するステップであって、前記第１のコンタクトは、前記活性領域により放出される光子が前記第１のコンタクトを通過するように構成されるステップと、
前記第１のコンタクトの上の、前記第１のコンタクトの面積より小さい面積を有する反射性構造を形成するステップと、
前記反射性構造の上の、光子を吸収するワイヤボンディングパッドを形成するステップであって、前記ワイヤボンディングパッドは、前記第１のコンタクトの面積よりも小さい面積を有するステップと、
前記第１のコンタクトに対して前記活性領域の反対側に第２のコンタクトを形成するステップと
を含み、
反射性構造を形成するステップは、前記第１のコンタクトの区域を粗化するステップを含み、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、前記第１のコンタクトの上に直接ワイヤボンディングパッドを形成するステップを含むことを特徴とする発光デバイスを作製する方法。
【請求項１３】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間に配置されたｐ型半導体材料を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のコンタクトと前記活性領域との間にｎ型半導体材料を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
活性領域を形成するステップは、ＩＩＩ族窒化物ベースの活性領域を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
反射性構造を形成するステップは、反射性金属の層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
反射性構造を形成するステップと、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、
前記第１のコンタクトの上にマスク層を形成するステップであって、前記マスク層は、前記第１のコンタクトの上の前記ワイヤボンディングパッドの位置に対応する前記第１のコンタクトの一部を露光する開口を有するステップと、
前記マスク層の前記開口内に反射性金属層を堆積するステップと、
前記マスク層の前記開口内の前記反射性金属層の上に、前記ワイヤボンディングパッドを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のコンタクトの区域を粗化するステップと、ワイヤボンディングパッドを形成するステップは、
前記第１のコンタクトの上にマスク層を形成するステップであって、前記マスク層は、前記第１のコンタクトの上の前記ワイヤボンディングパッドの位置に対応する前記第１のコンタクトの一部を露光する開口を有するステップと、
前記マスク層の前記開口により露光された前記第１のコンタクトの前記一部を粗化するステップと、
前記マスク層の前記開口内に、前記第１のコンタクトの前記粗化された一部の上に、前記ワイヤボンディングパッドを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
反射性構造を形成するステップは、
前記第１のコンタクトの粗化された区域を形成するステップと、
前記第１のコンタクトの前記粗化された区域の上に反射性金属層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドを越えて延在しないことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に同じ面積を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記反射性構造は、前記ワイヤボンディングパッドと実質的に一致することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2008508714.tif 000007
2008508714.tif 000008
2008508714.tif 000009