(57)【要約】      （修正有）【課題】窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法の提供。【解決手段】基板を提供し、その上に、下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を形成し、ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成し、ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属（ｎ−Ｍｅｔａｌ）形成領域を形成し、続いて、第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とし、第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とし、最後に第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上にソルダパッドを形成する。【選択図】        図５
2004165287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
窒化ガリウム系半導体スタック層とされ、該基板の上に形成され、第１上表面と第２上表面を具え、該第１上表面と不導電の該基板の間の距離が該第２上表面と該基板の間距離より大きい、上記窒化ガリウム系半導体スタック層と、
ディジタル透過層とされ、波長が３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用しキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
第１オームコンタクト電極とされ、該第１上表面の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして用いられる、上記第１オームコンタクト電極と、
第２オームコンタクト電極とされ、該第２上表面の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる、上記第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック層が、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項６】
請求項５に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項７】
窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成された発光スタック層と、
該発光スタック層の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成され、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
該ディジタル透過層の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして使用される第１オームコンタクト電極と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項８】
請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項９】
請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項１０に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
【請求項１２】
窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、
基板を提供するステップと、
下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を該基板の上に形成するステップと、
ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成するステップと、
ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属形成領域を形成するステップと、
第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とするステップと、
第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とするステップと、
第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上に同時にソルダパッドを形成するステップと、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）のいずれかの方法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層の材料は、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する材料より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  を堆積させて形成し、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ドライエッチング法はＩＣＰ−ＲＩＥとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ＩＣＰ−ＲＩＥで形成するｎ形金属形成領域の深さを１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極を形成する材料をＩＴＯとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト層を、スパッタ式気相蒸着法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲を約１００Åから２００００Åとし、そのうち比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２１】
請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウム、チタン／アルミニウム／チタン／金、チタン／アルミニウム／ニッケル／金のいずれかとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウムの厚さは１５０Å／１５００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとし、チタン／アルミニウム／ニッケル／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２３】
請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、窒化ガリウム系半導体スタック層が、基板とｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の間に位置する一つのバッファ層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２４】
請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ソルダパッドの材料を、チタン／金、チタン／アルミニウム／チタン／金、及びチタン／アルミニウム／白金／金より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、チタン／金の厚さは１５０Å／２００００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとし、及びチタン／アルミニウム／白金／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の発光ダイオードの構造及びその製造方法に係り、特に、一種の窒化ガリウム系発光ダイオード或いはその他の広いバンドギャップ材料の発光ダイオードオームコンタクトの構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示されるように、伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの構造は、（１）基板１、（２）基板の上に形成されたバッファ層２、（３）バッファ層３の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系層３、（４）ｎ形窒化ガリウム系層３の上に形成された発光スタック層４、（５）発光スタック層４の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系層５を具え、その形成の方法は以下のようである。
１．図２に示されるように、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）ドライエッチング技術により下向きに、ｐ形窒化ガリウム系層５、発光スタック層４をエッチングして貫通し、その後ｎ形窒化ガリウム系層３に到達し、深さ約１００００Åのｎ形金属形成領域６を形成する。
２．図３に示されるように、ｐ形窒化ガリウム系層５の上に、ｐ形オームコンタクトとして用いられ、且つ透明特性を有する透明導電層７（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｌａｙｅｒ；ＴＣＬ）を形成する。
３．図４に示されるように、ｎ形金属形成領域６の上に、ｎ形オームコンタクトとして用いられるｎ形金属８を形成する。
４．図５に示されるように、透明導電層とｎ形金属の上に、直径１００μｍのソルダパッド９を形成する。
以上のステップにより伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードを完成する。
【０００３】
上述の製造方法中、透明導電層７、ｎ形金属８及びソルダパッド９は、電子ガン気相蒸着法により形成するが、当然その他の方法も使用可能であり、例えば熱抵抗式気相蒸着法、或いはスパッタ式気相蒸着法を使用できる。透明導電層７に使用する材料は、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）（約５０Å／５０Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、ニッケルクロム／金（ＮｉＣｒ／Ａｕ）或いはニッケル／金ベリリウム（Ｎｉ／ＡｕＢｅ）を使用可能である。ｎ形金属８に使用する材料は、チタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）（約１５０Å／１５００Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、チタン／アルミニウム／チタン／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）或いはチタン／アルミニウム／ニッケル／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）とされうる。ソルダパッド９に使用される材料はチタン／金（約１５０Å／２００００Å）とされるが、当然、その他の材料、例えばチタン／アルミニウム／チタン／金（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ）（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）或いはチタン／アルミニウム／白金／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）とされうる。
【０００４】
しかし、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオード及びそのオームコンタクトの製造方法は一つの問題を有している。即ち、透明導電層７に使用する材料がニッケル／金とされ、それ自身の可視光の透光性が非常に低く、非常に薄く（約５０Å）形成しなければ透光の特性（透光率約７０％）を具備せず、しかしこのときの導電性は理想的でないことである。このような情況にあって、伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの操作電圧（Ｖｆ）と輝度（Ｉｖ）は有効に高めることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの問題に対して、ディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、一種の、ＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層間の抵抗を低くする方法を提供することにあり、それは、内部でキャリア透過を進行するディジタル透過層により、上述のＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層をオームコンタクトの状態となし、これにより両者間の抵抗を下げる方法を提供する方法である。
【０００７】
本発明のさらに一つの目的は、内部でキャリアパンチスルーを進行させられる材料を提供することにある。
【０００８】
本発明中、可視光に対して優良な透光性を具えたＩＴＯ材料が、ニッケル／金の代わりに透明導電層７に使用される。しかしこのようなＩＴＯとｐ形窒化ガリウム系材料の間は非オームコンタクトであり、ゆえに両者間にディジタル透過層（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｌａｙｅｒ）１０を加入し、これは図７に示されるとおりであり、それは、キャリアのパンチスルー効果を利用し、オームコンタクトとなし、両者間の抵抗を下げる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
窒化ガリウム系半導体スタック層とされ、該基板の上に形成され、第１上表面と第２上表面を具え、該第１上表面と不導電の該基板の間の距離が該第２上表面と該基板の間距離より大きい、上記窒化ガリウム系半導体スタック層と、
ディジタル透過層とされ、波長が３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用しキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
第１オームコンタクト電極とされ、該第１上表面の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして用いられる、上記第１オームコンタクト電極と、
第２オームコンタクト電極とされ、該第２上表面の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる、上記第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、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に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、窒化ガリウム系半導体スタック層が、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を具えたことを特徴とする、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に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、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に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、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に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、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５に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、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、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
基板と、
該基板の上に形成されたバッファ層と、
該バッファ層の上に形成されたｎ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成された発光スタック層と、
該発光スタック層の上に形成されたｐ形窒化ガリウム系コンタクト層と、
該ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成され、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する、ディジタル透過層と、
該ディジタル透過層の上に形成されてｐ形オームコンタクトとして使用される第１オームコンタクト電極と、
該ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成されてｎ形オームコンタクトとして用いられる第２オームコンタクト電極と、
を具えたことを特徴とする、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７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ディジタル透過層は二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  が堆積されてなり、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とされることを特徴とする、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７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極を形成する材料がＩＴＯとされたことを特徴とする、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７に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲が１００Åから２００００Åとされ、比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åであることを特徴とする、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１０に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１オームコンタクト電極と基板の間の距離が第２オームコンタクト電極と基板の間の距離より大きいことを特徴とする、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、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、
基板を提供するステップと、
下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を該基板の上に形成するステップと、
ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成するステップと、
ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属形成領域を形成するステップと、
第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とするステップと、
第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とするステップと、
第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上に同時にソルダパッドを形成するステップと、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）のいずれかの方法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層の材料は、波長３８０ｎｍから５６０ｎｍの光線に対して８０％より大きい透過率を有すると共に、内部でキャリアパンチスルー効果を利用してキャリアパンチスルーを進行する材料より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ディジタル透過層を二種類の厚さが１０Åから９０Åに漸増する材料／厚さが９０Åから１０Åに漸減する材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  を堆積させて形成し、そのうち０≦ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ≦１で、導電性はｐ形、ｎ形、或いはｉ形とすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１６の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ドライエッチング法はＩＣＰ−ＲＩＥとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１７の発明は、請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ＩＣＰ−ＲＩＥで形成するｎ形金属形成領域の深さを１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極を形成する材料をＩＴＯとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト層を、スパッタ式気相蒸着法で形成することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２０の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第１オームコンタクト電極の厚さ範囲を約１００Åから２００００Åとし、そのうち比較的良好な厚さは１０００Åから４０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２１の発明は、請求項１２に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウム、チタン／アルミニウム／チタン／金、チタン／アルミニウム／ニッケル／金のいずれかとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２２の発明は、請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、第２オームコンタクト電極を形成する材料を、チタン／アルミニウムの厚さは１５０Å／１５００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとし、チタン／アルミニウム／ニッケル／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２３の発明は、請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、窒化ガリウム系半導体スタック層が、基板とｎ形窒化ガリウム系コンタクト層の間に位置する一つのバッファ層を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２４の発明は、請求項１２記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、ソルダパッドの材料を、チタン／金、チタン／アルミニウム／チタン／金、及びチタン／アルミニウム／白金／金より選択することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
請求項２５の発明は、請求項２４記載の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法において、チタン／金の厚さは１５０Å／２００００Åとし、チタン／アルミニウム／チタン／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとし、及びチタン／アルミニウム／白金／金の厚さは１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Åとすることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述の目的を達成するため、本発明は一種のディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供する。本発明によると、まず、基板を提供し、その上に、下から上に順に、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層及びｐ形窒化ガリウム系コンタクト層を積み重ねてなる窒化ガリウム系半導体スタック層を形成し、ディジタル透過層をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成し、ドライエッチングで下向きに順に、ディジタル透過層、ｐ形窒化ガリウム系コンタクト層、発光スタック層、ｎ形窒化ガリウム系コンタクト層をエッチングしてｎ形金属（ｎ−Ｍｅｔａｌ）形成領域を形成し、続いて、第１オームコンタクト電極をｐ形窒化ガリウム系コンタクト層の上に形成してｐ形オームコンタクト用とし、第２オームコンタクト電極をｎ形金属形成領域の上に形成してｎ形オームコンタクト用とし、最後に第１オームコンタクト電極と第２オームコンタクト電極の上にソルダパッドを形成する。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。そのうち、構成要素の異なる部分は実際の寸法に依り描かれているわけではない。それらの寸法と他の部分の関係する寸法比はこの技術に習熟する者が本発明を了解しやすくいように、誇張された表示とされている。
【００１２】
実施例：
図６に示されるように、まず、基板１０を提供し、並びに有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＶＰＥ）、液相エピタキシー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＬＰＥ）を利用し、この基板１０の上にバッファ層２０を形成する。本発明中、好ましい形成方法はＭＯＣＶＤであり、さらに上述と同じ方法で、順にバッファ層２０の上にｎ形窒化ガリウム系層３０と、該ｎ形窒化ガリウム系層３０の上の発光スタック層４０、発光スタック層４０の上のｐ形窒化ガリウム系層５０、及びｐ形窒化ガリウム系層５０の上のディジタル透過層１００を形成する。そのうち、ディジタル透過層１００の横断面図は図７に示されるとおりである。図７中、ディジタル透過層１００は二種類の厚さが漸増（１０Åから９０Å）／漸減（９０Åから１０Å）の材料ＡｌＸ  Ｉｎｙ  Ｇａ１−ｘ−ｙ  Ｎｚ  Ｐ１−ｚ  ／Ａｌｐ  Ｉｎｑ  Ｇａ１−ｐ−ｑ  Ｎｒ  Ｐ１−ｒ  が堆積されてなり、そのうち０＜〔ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，ｑ，ｒ〕＜１である。
【００１３】
続いて、ドライエッチング法で下向きに順に、ディジタル透過層１００、ｐ形窒化ガリウム系層５０、発光スタック層４０、ｎ形窒化ガリウム系層３０をエッチングし、並びにｎ形窒化ガリウム系層３０で終止し、深さ約１００００Åのｎ形金属形成領域６０を形成する。本発明中の好ましいドライエッチング法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法であり、こうして形成される構造は図８に示される。
【００１４】
その後、熱抵抗式気相蒸着法、スパッタ式気相蒸着法或いは電子ガン気相蒸着法で、ｐ形窒化ガリウム系層５０の上に、ｐ形オームコンタクトとして用いられると共に透明特性を有するＩＴＯ層１１０、即ち第１オームコンタクト電極を形成する。本発明中、好ましい方法はスパッタ式気層蒸着法であり、ＩＴＯ層１１０の厚さ範囲は約１００Åから２００００Åとされ、そのうち、１０００Åから４０００Åが好ましい。こうして形成される構造は図９に示される。
【００１５】
その後、上述の各種の方法を用いて、ｎ形金属形成領域６０の上にｎ形オームコンタクトとして用いられるｎ形金属８０、即ち第２オームコンタクト電極を形成する。本発明中、好ましい方法は電子ガン気相蒸着法であり、ｎ形金属８０に使用する材料は、チタン／アルミニウム（約１５０Å／１５００Å）とされるが、当然その他の材料、例えばチタン／アルミニウム／チタン／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）或いはチタン／アルミニウム／ニッケル／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１０００Å）とされ得て、こうして図１０に示される構造が形成される。
【００１６】
最後に、上述の各種の方法のいずれか一つを使用し、ＩＴＯ層１１０とｎ形金属８０の上に同時に直径約１００μｍのソルダパッド９０を形成する。本発明中、好ましい方法は、電子ガン気相蒸着法とされ、ソルダパッド９０に使用する材料は、チタン／金（約１５０Å／２００００Å）とされるが、当然その他の材料、例えば、チタン／アルミニウム／チタン／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）或いはチタン／アルミニウム／白金／金（約１５０Å／１５００Å／２０００Å／１００００Å）とされ得て、こうして図１１に示される構造が形成される。こうして本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードが完成する。
【００１７】
図１２はニッケル／金層とＩＴＯ層の透過率の波長に対する関係図であり、そのうち、ニッケル／金層は波長５００ｎｍで最大透過率７３％を有し、ＩＴＯ層は波長５００ｎｍで最大透過率９３％を有し、明らかに、ＩＴＯ層は可視光に対して比較的優れた透光性を有する。
【００１８】
このほか、図１３は伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの電流−電圧特性曲線図である。及び図１４は伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの輝度−電流特性曲線図である。以上の図に示されるように、本発明の構造と伝統的な構造に基づき製造された装置の電気特性はあまり変わらないが、しかし、輝度は本発明で約２０％高められており、本発明が伝統的な技術に較べて確実に進歩を有していることが証明される。
【００１９】
以上は本発明の実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、上述の伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの問題を解決するディジタル透過層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法を提供している。
【００２１】
本発明はまた、ＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層間の抵抗を低くする方法を提供しており、それは、内部でキャリア透過を進行するディジタル透過層により、上述のＩＴＯ層とｐ形窒化ガリウム系コンタクト層をオームコンタクトの状態となし、これにより両者間の抵抗を下げる方法を提供する方法である。
【００２２】
本発明はさらに、内部でキャリアパンチスルーを進行させられる材料を提供すしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードの構造表示図である。
【図２】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図３】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図４】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図５】図１の構造の製造ステップ表示図である。
【図６】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの構造表示図である。
【図７】本発明中、ディジタル透過層の横断面図である。
【図８】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図９】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１０】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１１】本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造ステップ表示図である。
【図１２】ニッケル／金層とＩＴＯの波長（ｎｍ）に対する透過率の関係図である。
【図１３】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの電流−電圧特性曲線図である。
【図１４】伝統的な窒化ガリウム系発光ダイオードと本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの輝度−電流特性曲線図である。
【符号の説明】
１  基板
２  バッファ層
３  ｎ形窒化ガリウム系層
４  発光スタック層
５  ｐ形窒化ガリウム系層
６  ｎ形金属形成領域
７  透明導電層
８  ｎ形金属
９  ソルダパッド
１０  基板
２０  バッファ層
３０  ｎ形窒化ガリウム系層
４０  発光スタック層
５０  ｐ形窒化ガリウム系層
６０  ｎ形金属形成領域
７０  透明導電層
８０  ｎ形金属
９０  ソルダパッド
１００  ディジタル透過層
１１０  ＩＴＯ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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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年11月21日(2002.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2004165287.tif 000017
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2004165287.tif 000018
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2004165287.tif 000019