(57)【要約】【課題】  インジウムスズ酸化物より大きい仕事関数値を有する透明伝導性酸化物を窒化物系発光素子の透明電極とする窒化物系発光素子、及びその製造方法を提供する。【解決手段】  基板、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、オーミックコンタクト層が順次積層されており、オーミックコンタクト層は、インジウムスズ酸化物より大きい仕事関数値を有する透明伝導性酸化物薄膜層の単独または金属がドーパントとして添加された薄膜層で形成される窒化物系発光素子及びその製造方法である。これにより、ｐ型クラッド層とのオーミック接触特性が改善されて優れた電流−電圧特性を示すだけでなく、透明電極が有する高い光透過性によって素子の発光効率を高められる。【選択図】  図１
2005150741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層を有する窒化物系発光素子において、
前記ｐ型クラッド層上に透明伝導性酸化物より形成されたオーミックコンタクト層を備え、
前記透明伝導性酸化物は、ガリウム、インジウム及び酸素を含んで形成された第１透明伝導性酸化物、亜鉛、インジウム及び酸素を含んで形成された第２透明伝導性酸化物、ガリウム、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第３透明伝導性酸化物、及び亜鉛、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第４透明伝導性酸化物よりなる群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする窒化物系発光素子。
【請求項２】
前記オーミックコンタクト層の電気的特性を調節するために前記透明伝導性酸化物にドーパントとして少なくとも１つの金属元素がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系発光素子。
【請求項３】
前記透明伝導性酸化物に対する前記ドーパントの添加比は０．００１ないし２０質量％であることを特徴とする請求項２に記載の窒化物系発光素子。
【請求項４】
前記オーミックコンタクト層上にＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系発光素子。
【請求項５】
前記反射層上にＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つの元素、前記群から選択された少なくとも１つの元素を含む化合物、及びＴｉＮよりなる群から選択されたいずれか１つで形成された保護層をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系発光素子。
【請求項６】
前記オーミックコンタクト層の上部にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された金属キャップ層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型クラッド層と前記オーミックコンタクト層との間にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された金属挿入層をさらに備えることを特徴とする請求項１，４，５、または６に記載の窒化物系発光素子。
【請求項８】
基板上にｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層が順次積層された発光構造体を備える窒化物系発光素子の製造方法において、
（ａ）前記ｐ型クラッド層上に透明伝導性酸化物でオーミックコンタクト層を形成する段階と、
（ｂ）前記（ａ）段階を経て形成された構造物を熱処理する段階と、を含み、
前記（ａ）段階の前記透明伝導性酸化物はガリウム、インジウム及び酸素を含んで形成された第１透明伝導性酸化物、亜鉛、インジウム及び酸素を含んで形成された第２透明伝導性酸化物、ガリウム、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第３透明伝導性酸化物及び亜鉛、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第４透明伝導性酸化物よりなる群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記オーミックコンタクト層の電気的特性を調節するために前記透明伝導性酸化物にドーパントとして少なくとも１つの金属元素がさらに含まれることを特徴とする請求項８に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記（ａ）段階で前記透明伝導性酸化物に対する前記ドーパントの添加比は０．００１ないし２０質量％であることを特徴とする請求項９に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記オーミックコンタクト層の上部にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで金属キャップ層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記オーミックコンタクト層上にＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つで反射層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記反射層上にＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つの元素、前記群から選択された少なくとも１つの元素を含む化合物、及びＴｉＮよりなる群から選択された１つで保護層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ｐ型クラッド層と前記オーミックコンタクト層との間にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで金属挿入層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８，１１，１２、または１３に記載の窒化物系発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物系発光素子及びその製造方法に係り、詳細にはインジウムスズ酸化物（以下、ＩＴＯ）より大きい仕事関数値を有する透明伝導性酸化物を透明電極として適用した窒化物系発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、伝導性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）透明酸化物薄膜は光電子分野、ディスプレイ分野、及びエネルギー産業分野で広範に用いられている。特に、発光素子分野では円滑なホール注入及び光放射の役割を行う伝導性透明薄膜電極を適用するために、多数の国内外の大学、企業及び政府傘下の研究所などで活発な研究が進められている。
【０００３】
様々な伝導性透明酸化物のうち、最も活発に研究開発がされている物質は、インジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）、スズ酸化物（ＳｎＯ２）、またはＩＴＯなどである。しかし、これらの物質は相対的に小さい仕事関数値を有しており、窒化ガリウム系発光ダイオードの透明電極として利用する場合、次のような問題点を有する。
【０００４】
第１に、前記の伝導性透明酸化物はｐ型窒化ガリウムの仕事関数値に比べて相対的に小さい仕事関数値を有しており、高い電流流れ障壁を形成して円滑なホール注入を困難にし、高い発光効率を有する素子を具現し得ないという短所がある。
【０００５】
第２に、前記の伝導性透明酸化物は窒化ガリウム系発光ダイオードから放射される光のうち青色領域に対しては低い光透過度を有するので、青色などの短波長領域の光を放つ素子に適用し難い。
【０００６】
一方、窒化ガリウムを代表とする窒化物系半導体を用いた発光ダイオードまたはレーザーダイオード（ＬＤ）のような発光素子を具現するためには、半導体と電極との間のオーミック接触が非常に重要である。
【０００７】
このような窒化ガリウム系発光素子はトップエミット型発光ダイオード（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ：以下、ＴＬＥＤｓ）とフリップチップ発光ダイオード（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ：以下、ＦＣＬＥＤｓ）とに分類される。
【０００８】
現在、一般的に使われているＴＬＥＤｓはｐ型クラッド層と接触するオーミックコンタクト層を通じて光が放射されるように形成される。このような、ＴＬＥＤｓは、ｐ型クラッド層の低いホール濃度によって良質のオーミックコンタクト層が絶対的に必要となる。したがって、オーミックコンタクト層は低い電気伝導性を補償しうるように低抵抗値を有し、高い光透過度を有する層として形成して、円滑なホール注入及び光放出の役割を提供しうることが要求される。
【０００９】
このようなＴＬＥＤｓにおいては、一般的にｐ型クラッド層上にニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層とが順次積層された構造が用いられる。
【００１０】
ニッケル／金層は１０−３〜１０−４Wｃｍ２程の優れた非接触抵抗を有し、半透明オーム接触層として用いられている。このようなニッケル／金層が、５００℃ないし６００℃程度の温度及び酸素雰囲気で熱処理される時、窒化ガリウムより形成されたｐ型クラッド層とオーム接触層として用いられたニッケル／金層との界面に、ｐ型半導体酸化物のニッケル酸化物（ＮｉＯ）が形成されてショットキ障壁の高さ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｈｅｉｇｈｔ：ＳＢＨ）を減少させ、ｐ型クラッド層の表面付近に多数キャリアのホールを容易に供給する。
【００１１】
ニッケル／金層をｐ型クラッド層上に形成した後に熱処理をすれば、Ｍｇ−Ｈ金属間化合物を除去してｐ型クラッド層の表面でマグネシウムドーパント濃度を上昇させる再活性化過程を通じ、ｐ型クラッド層の表面でこのような実効キャリア濃度が１０１８以上になるようにする。そして、ｐ型クラッド層とオーミックコンタクト層との間にトンネリング伝導を起こして低い非接触抵抗値を有するオーミック伝導特性を示す。
【００１２】
しかし、ニッケル／金より形成される半透明薄膜電極を用いたＴＬＥＤｓは光の透過度を阻害する金（Ａｕ）を含んでおり、発光効率が低く、次世代大容量及び高輝度発光素子の具現には限界点を示している。
【００１３】
発光ダイオードの作動時に発生する熱の放出及び光の発光効率を上昇させるため、反射層を適用して透明基板であるサファイアを通じて光を放射するＦＣＬＥＤｓ構造においても、反射層の酸化及び低い接着性によって高い抵抗を有するなどの多くの問題点がある。
【００１４】
このようなＴＬＥＤｓ及びＦＣＬＥＤｓ素子の限界を克服しようと、従来からｐ型オーミックコンタクト層として使われている半透明ニッケル／金構造より優れた光透過度を有する透明伝導性酸化物、例えばＩＴＯがｐ型オーミックコンタクト層として提案されている。しかし、ＩＴＯオーミックコンタクト層は発光素子の出力を増大させうる一方、相対的に高い動作電圧を示すという問題点を有しており、大面積及び大容量の高輝度発光素子としての応用には多くの限界点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は前記のような問題点を改善するために創案されたものであって、相対的に大きい仕事関数値を有しつつも低い非接触抵抗及び高い光透過度を提供しうる透明電極を適用した窒化物系発光素子、及びその製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために本発明による窒化物系発光素子は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層を有する窒化物系発光素子において、前記ｐ型クラッド層上に透明伝導性酸化物で形成されたオーミックコンタクト層を備え、前記透明伝導性酸化物はガリウム、インジウム及び酸素を含んで形成された第１透明伝導性酸化物、亜鉛、インジウム及び酸素を含んで形成された第２透明伝導性酸化物、ガリウム、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第３透明伝導性酸化物、及び亜鉛、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第４透明伝導性酸化物よりなる群から選択されたいずれか１つである。
【００１７】
望ましくは、前記オーミックコンタクト層の電気的特性を調節するために前記透明伝導性酸化物にドーパントとして少なくとも１つの金属元素がさらに含まれる。ここでドーパントとして適用される金属は元素周期率表上で金属として分類された元素が適用される。
【００１８】
また、前記透明伝導性酸化物に対する前記ドーパントの添加比は０．００１ないし２０質量％で適用されることが望ましい。
【００１９】
本発明のまた他の態様によれば、前記オーミックコンタクト層上にＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された反射層がさらに備えられる。
【００２０】
また、前記反射層上にＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つの元素、前記群から選択された少なくとも１つの元素を含む化合物、及びＴｉＮよりなる群から選択されたいずれか１つで形成された保護層がさらに備えられる。
【００２１】
本発明のさらに他の側面によれば、前記オーミックコンタクト層の上部にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された金属キャップ層がさらに備えられる。前記金属キャップ層上に前記反射層がさらに形成されうる。
【００２２】
また、前記ｐ型クラッド層と前記オーミックコンタクト層との間にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで形成された金属挿入層がさらに備えられる。
【００２３】
また、上記の目的を達成するために本発明によれば、基板上にｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層が順次積層された発光構造体を備える窒化物系発光素子の製造方法において、（ａ）前記発光構造体の前記ｐ型クラッド層上に透明伝導性酸化物でオーミックコンタクト層を形成する段階と、（ｂ）前記（ａ）段階を経て形成された結果(構造）物を熱処理する段階とを含み、前記（ａ）段階で、前記透明伝導性酸化物はガリウム、インジウム及び酸素を含んで形成された第１透明伝導性酸化物、亜鉛、インジウム及び酸素を含んで形成された第２透明伝導性酸化物、ガリウム、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第３透明伝導性酸化物、及び亜鉛、インジウム、スズ及び酸素を含んで形成された第４透明伝導性酸化物よりなる群から選択されたいずれか１つである。
【００２４】
望ましくは前記オーミックコンタクト層の電気的特性を調節するために、前記透明伝導性酸化物にドーパントとして少なくとも１つの金属元素がさらに含まれる。
【００２５】
本発明のさらに他の側面によれば、前記オーミックコンタクト層の上部にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで金属キャップ層を形成する段階をさらに含むことが望ましい。
【００２６】
また、前記オーミックコンタクト層上にＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つで反射層を形成する段階をさらに含む。
【００２７】
望ましくは、前記反射層上にＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つの元素、前記群から選択された少なくとも１つの元素を含む化合物、及びＴｉＮよりなる群から選択されたいずれか１つで保護層を形成する段階をさらに含む。
【００２８】
また、前記ｐ型クラッド層と前記オーミックコンタクト層との間にＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで金属挿入層を形成する段階をさらに含む。
【００２９】
前記熱処理段階は１００℃ないし８００℃で１０秒ないし３時間行うことが望ましい。
【００３０】
また、前記熱処理段階は前記（ａ）段階を経て形成された構造物が内蔵された反応器内に窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、空気のうち少なくとも１つを含む気体雰囲気で行う。
【発明の効果】
【００３１】
本発明による窒化物系発光素子及びその製造方法によれば、相対的に大きい仕事関数値を有する透明伝導性薄膜電極層を適用することにより、ｐ型クラッド層とのオーミック接触特性が改善されて優れた電流−電圧特性を示すだけでなく、透明伝導性薄膜電極層が有する高い光透過性によって素子の発光効率を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の望ましい窒化物系発光素子、及びその製造方法をより詳細に説明する。以下の図面で同一機能を行う要素は同一参照符号で表記する。
【００３３】
図１は、本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【００３４】
図１を参照すれば、第１実施例による発光素子は基板１１０、バッファ層１２０、ｎ型クラッド層１３０、活性層１４０、ｐ型クラッド層１５０、オーミックコンタクト層２３０が順次積層された構造である。参照符号１８０はｐ型電極パッドであり、１９０はｎ型電極パッドである。ここで、基板１１０からｐ型クラッド層１５０までが発光構造体に該当し、ｐ型クラッド層１５０上に積層された構造体がｐ型電極構造体に該当する。
【００３５】
基板１１０はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のうちいずれか１つで形成されることが望ましい。
バッファ層１２０は省略できる。
【００３６】
バッファ層１２０からｐ型クラッド層１５０までの各層はＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）で表される化合物のうち、選択されたいずれかの化合物を基本として形成され、ｎ型クラッド層１３０及びｐ型クラッド層１５０に該当ドーパントが添加される。
【００３７】
また、活性層１４０は単層またはＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層など公知の多様な方式で構成されうる。
【００３８】
一例として、ＧａＮ化合物を適用する場合、バッファ層１２０はＧａＮより形成され、ｎ型クラッド層１３０はＧａＮにｎ型ドーパントとしてＳｉや、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて形成され、活性層１４０はＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷより形成され、ｐ型クラッド層１５０はＧａＮにＰ型ドーパントとしてＭｇや、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが添加されて形成される。
【００３９】
ｎ型クラッド層１３０とｎ型電極パッド１９０との間にｎ型オーミックコンタクト層（図示せず）が介在し、ｎ型オーミックコンタクト層はチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が順次積層された層構造など公知の多様な構造が適用されうる。
【００４０】
ｐ型電極パッド１８０はニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）／金（Ａｕ）が順次積層された層構造が適用されうる。
【００４１】
各層の形成方法は、電子ビーム蒸着、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型の熱蒸着（ｄｕａｌ−ｔｙｐｅ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒａｔｉｏｎ）、スパッタリングなどによって行われる。
【００４２】
オーミックコンタクト層２３０は、ｐ型電極構造体として適用され、ＩＴＯの仕事関数値である４．７ｅＶより大きい仕事関数値を有する透明伝導性酸化物が適用される。
【００４３】
このような条件を満たす透明伝導性酸化物は、以下に挙げられた第１ないし第４透明伝導性酸化物のうちから選ばれたいずれか１つが適用されることが望ましい。
【００４４】
第１透明伝導性酸化物は、仕事関数値が５．１ｅＶであり、ガリウム（Ｇａ）−インジウム（Ｉｎ）−酸素（Ｏ）を含んで形成される。
【００４５】
第２透明伝導性酸化物は、仕事関数値が５．１ｅＶであり、亜鉛（Ｚｎ）−インジウム（Ｉｎ）−酸素（Ｏ）を含んで形成される。
【００４６】
第３透明伝導性酸化物は、仕事関数値が５．４ｅＶであり、ガリウム（Ｇａ）−インジウム（Ｉｎ）−スズ（Ｓｎ）−酸素（Ｏ）を含んで形成される。
【００４７】
第４透明伝導性酸化物は、仕事関数値が６．１ｅＶであり、亜鉛（Ｚｎ）−インジウム（Ｉｎ）−スズ（Ｓｎ）−酸素（Ｏ）を含んで形成される。
【００４８】
前記第１ないし第４透明伝導性酸化物それぞれの成分要素間の成分比は、特別に限定しない。
【００４９】
望ましくは、前記透明伝導性酸化物がｐ型窒化ガリウムとオーミックコンタクトとを形成しやすいように、前記透明伝導性酸化物に元素周期率表上の金属成分よりなる群から選ばれた少なくとも１つの元素をドーパントとして添加する。
【００５０】
前記オーミックコンタクト層２３０が適切な電気的特性を有するように、前記透明伝導性酸化物に添加されるドーパントの添加比率は０．００１ないし２０質量％（ｗｅｉｇｈｔ％）の範囲内にある。ここで、質量パーセントは添加される元素相互間の質量比率を指す。また、オーミックコンタクト層２３０は１ｎｍないし１０００ｎｍの厚さに形成されることが望ましい。このようなオーミックコンタクト層２３０は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、スパッタリング蒸着、レーザー蒸着のうちいずれか１つで、前記物質を出発物質として蒸着によって形成することが望ましい。また、オーミックコンタクト層２３０を形成するための蒸着温度は２０℃ないし１５００℃の範囲内にあり、蒸着器内の圧力は大気圧ないし１０−１２Ｔｏｒｒ程で行う。
【００５１】
また、オーミックコンタクト層２３０を形成した後に熱処理を行う。熱処理は反応器内の温度が１００℃ないし８００℃で、真空またはガス雰囲気において１０秒ないし３時間程度行う。熱処理の際に反応器内に投入されるガスは窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、空気のうちからなる少なくとも１つのガスが適用されうる。
【００５２】
図２は、本発明の第２実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【００５３】
図２を参照すれば、第２実施例の発光素子は第１実施例の発光素子に比べてオーミックコンタクト層２３０の上部に金属キャップ層２４０がさらに形成されている。ここで、ｐ型電極構造体はオーミックコンタクト層２３０及び金属キャップ層２４０を含む。
【００５４】
金属キャップ層２４０は、オーミックコンタクト層２３０を構成する透明伝導性酸化物の面抵抗などの電気的な特性を調節しうる素材で形成される。すなわち、金属キャップ層２４０は蒸着後の熱処理時に、さらに他の伝導性透明酸化物を形成でき、ガリウム関連化合物であるＧａｌｌｉｄｅを容易に形成して窒化ガリウム最上層の有効キャリア（ホール）濃度を上昇させられる物質で形成する。このような条件に適した金属キャップ層２４０はＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択された少なくとも１つで形成される。前記金属キャップ層２４０は１ｎｍないし１０００ｎｍの厚さに形成される。
【００５５】
図３は、本発明の第３実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【００５６】
図３を参照すれば、第３実施例の発光素子は第１実施例の発光素子に比べてオーミックコンタクト層２３０とｐ型クラッド層１５０との間に金属挿入層２２０がさらに形成されている。ｐ型電極構造体は金属挿入層２２０及びオーミックコンタクト層２３０を含む。
【００５７】
望ましくは、金属挿入層２２０も前記金属キャップ層２４０のように蒸着後の熱処理時に、さらに他の伝導性透明酸化物を形成でき、ガリウム関連化合物であるガリウム化合物（Ｇａｌｌｉｄｅ）を容易に形成して窒化ガリウム最上層の有効キャリア（ホール）濃度を上昇させられる物質で形成する。このような条件に適した金属挿入層２２０の素材としてはＮｉ、ＮｉｘＯｙ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃｕ、ＣｕｘＯｙ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＣｏｘＯｙ、Ｒｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎａ及びＬａよりなる群から選択される１種または２種以上の合金または固溶体、または前記成分等の１種以上の酸化物である。
【００５８】
このような金属挿入層２２０は、オーミックコンタクト層２３０及びｐ型クラッド層１５０のキャリア濃度の調節だけでなく、熱処理時にさらに他の伝導性透明酸化物の形成及びガリウム関連化合物であるガリウム化合物（Ｇａｌｌｉｄｅ）を形成でき、さらに優れたｐ型クラッド層１５０とのオーム接触を形成するのに有利に作用しうる。金属挿入層２２０は１ｎｍないし１０００ｎｍの厚さに形成することが望ましい。
【００５９】
図４は、本発明の第４実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【００６０】
図４を参照すれば、第４実施例の発光素子はオーミックコンタクト層２３０上に反射層２５０を有する。ここで、ｐ型電極構造体はオーミックコンタクト層２３０及び反射層２５０を含む。反射層２５０はフリップチップ構造の発光素子を具現するために適用され、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒ及びＰｔよりなる群から選択された少なくとも１つで形成されることが望ましい。また、前記反射層２５０は１０ｎｍないし２０００ｎｍの厚さに形成する。
【００６１】
また、反射層２５０は図２及び３の発光素子の構造にも追加で適用されうる。すなわち、図２の発光素子で金属キャップ層２４０上に前記素材で反射層２５０をさらに形成でき、図３の発光素子でオーミックコンタクト層２３０上に前記素材で反射層２５０をさらに形成しうる。
【００６２】
図５は、本発明の第５実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。図５を参照すれば、第５実施例の発光素子はオーミックコンタクト層２３０上に反射層２５０及び保護層２６０が順次積層された構造を有する。保護層２６０は、フリップチップ発光素子の構造においてｐ型電極パッド１８０との接着性を高め、反射層２５０の酸化を抑制して耐久性を高めるために適用される。保護層２６０はＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ及びＺｎよりなる群から選択された少なくとも１つの元素、前記群から選択された少なくとも１つの元素を含む化合物、及びＴｉＮよりなる群から選択されたいずれか１つで形成される。
【００６３】
図６は、本発明の第６実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。図６を参照すれば、第６実施例の発光素子はオーミックコンタクト層２３０上に金属キャップ層２４０、反射層２５０及び保護層２６０が順次積層された構造を有する。ここで、ｐ型電極構造体はオーミックコンタクト層２３０、金属キャップ層２４０、反射層２５０及び保護層２６０を含む。図６に示される各層は前記素材で形成される。
【００６４】
図７は、本発明の第７実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。図７を参照すれば、第７実施例の発光素子は図３の発光素子の構造に反射層２５０及び保護層２６０が追加して積層された構造を有する。図７に示される各層は前記素材で形成される。
【００６５】
一方、図１ないし図７によって説明した発光素子は、基板１１０上にｐ型クラッド層１５０まで積層された発光構造体に、図１で説明した蒸着方法で該当ｐ型電極構造体の該当層を順次蒸着して形成した後、熱処理過程を経て製造すればよい。熱処理過程を経れば、熱処理過程前より電流−電圧特性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は窒化物系発光素子及びその製造方法に係り、ＬＥＤまたはＬＤなどの発光素子に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図６】本発明の第６実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施例によるｐ型電極構造体が適用された発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１０    基板
１２０    バッファ層
１３０    ｎ型クラッド層
１４０    活性層
１５０    ｐ型クラッド層
１８０    ｐ型電極パッド
１９０    ｎ型電極パッド
２３０    オーミックコンタクト層。
【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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