(57)【要約】  本開示は、半導体発光素子に関し、より詳細には、第１の導電性を有する第１の半導体層、第１の導電性とは異なる第２の導電性を有する第２の半導体層、及び第１の半導体層と第２の半導体層との間に位置し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の半導体層と、複数の半導体層と電気的に接続されるボンディングパッドと、複数の半導体層上に広がる第１の電極と、ボンディングパッドから第１の電極に延長され、ボンディングパッドと第１の電極を電気的に接続する第２の電極とを含むことを特徴とする半導体発光素子に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性を有する第１の半導体層、前記第１の導電性とは異なる第２の導電性を有する第２の半導体層、及び前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の半導体層と、
前記複数の半導体層と電気的に接続されるボンディングパッドと、
前記複数の半導体層上に広がる第１の電極と、
前記ボンディングパッドから前記第１の電極に延長され、前記ボンディングパッドと前記第１の電極を電気的に接続する第２の電極と
を含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の電極は、前記ボンディングパッドから離隔していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
少なくとも前記第２の半導体層及び前記活性層がエッチングされて露出する前記第１の半導体層上に形成される第３の電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記ボンディングパッドは、前記第２の半導体層上に形成され、
前記第１の電極は、前記ボンディングパッドから離隔して前記第２の半導体層上に形成され、
少なくとも前記第２の半導体層及び前記活性層がエッチングされて露出する前記第１の半導体層上に形成される第３の電極と、
前記第３の電極から延長される第４電極と
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記発光素子が３族窒化物半導体発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として半導体発光素子に関し、特に、ワイヤボンディングが行われるパッドが剥離することを改善するための半導体発光素子に関する。
【０００２】
ここで、半導体発光素子とは、電子と正孔の再結合により光を生成する半導体光素子を意味し、例えば３族窒化物半導体発光素子が挙げられる。３族窒化物半導体は、Ａｌ（ｘ）Ｇａ（ｙ）Ｉｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）からなる化合物からなる。その他にも、赤色発光に使用されるＧａＡｓ系半導体発光素子などが挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
ここでは、本開示に関する背景技術が提供され、これらが必ずしも公知技術を意味するものではない（This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art）。
【０００４】
図１は、従来の３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図であり、３族窒化物半導体発光素子は、基板１００と、基板１００上に成長するバッファ層２００と、バッファ層２００上に成長するｎ型３族窒化物半導体層３００と、ｎ型３族窒化物半導体層３００上に成長する活性層４００と、活性層４００上に成長するｐ型３族窒化物半導体層５００と、ｐ型３族窒化物半導体層５００上に形成されるｐ側電極６００と、ｐ側電極６００上に形成されるｐ側ボンディングパッド７００と、ｐ型３族窒化物半導体層５００及び活性層４００がメサエッチングされて露出したｎ型３族窒化物半導体層３００上に形成されるｎ側電極８００と、保護膜９００とを含む。
【０００５】
基板１００は、同種基板としてＧａＮ系基板が用いられ、異種基板としてサファイア基板、ＳｉＣ基板又はＳｉ基板などが用いられるが、３族窒化物半導体層が成長できる基板であればいずれのタイプでもよい。ＳｉＣ基板が用いられた場合、ｎ側電極８００はＳｉＣ基板側に形成されてもよい。
【０００６】
基板１００上に成長する３族窒化物半導体層は、主にＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）により成長する。
【０００７】
バッファ層２００は、異種基板１００と３族窒化物半導体間の格子定数及び熱膨張係数の差を克服するためのものであり、特許文献１には、サファイア基板上に３８０℃〜８００℃の温度で１００Å〜５００Åの厚さを有するＡｌＮバッファ層を成長させる技術が記載されている。特許文献２には、サファイア基板上に２００℃〜９００℃の温度で１０Å〜５０００Åの厚さを有するＡｌ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ＜１）バッファ層を成長させる技術が記載されている。特許文献３には、６００℃〜９９０℃の温度でＳｉＣバッファ層（シード層）を成長させ、その上にＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ≦１）層を成長させる技術が記載されている。ｎ型３族窒化物半導体層３００が成長する前に、ドーピングされないＧａＮ層が成長することが好ましく、これは、バッファ層２００の一部とみなしてもよく、ｎ型３族窒化物半導体層３００の一部とみなしてもよい。
【０００８】
ｎ型３族窒化物半導体層３００は、少なくともｎ側電極８００が形成された領域（ｎ型コンタクト層）に不純物がドーピングされ、ｎ型コンタクト層は、ＧａＮからなり、Ｓｉでドーピングされることが好ましい。特許文献４には、Ｓｉと他のソース物質の混合比を調節することにより所望のドーピング濃度でｎ型コンタクト層をドーピングする技術が記載されている。
【０００９】
活性層４００は、電子と正孔の再結合により光子（光）を生成する層であって、主にＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ≦１）からなり、単一量子井戸（single quantum well）又は多重量子井戸（multi quantum wells）で構成される。
【００１０】
ｐ型３族窒化物半導体層５００は、Ｍｇなどの適切な不純物でドーピングされ、活性化（activation）工程を経てｐ型導電性を有する。特許文献５には、電子ビームの照射によりｐ型３族窒化物半導体層を活性化する技術が記載されている。特許文献６には、４００℃以上の温度で熱処理（アニール）を行うことによりｐ型３族窒化物半導体層を活性化する技術が記載されている。特許文献７には、ｐ型３族窒化物半導体層成長の窒素前駆体としてアンモニアとヒドラジン系ソース物質を共に使用することにより、活性化工程を行うことなく、ｐ型３族窒化物半導体層にｐ型導電性を付与する技術が記載されている。
【００１１】
ｐ側電極６００は、ｐ型３族窒化物半導体層５００全体に電流を容易に供給するために備えられるものであり、特許文献８には、ｐ型３族窒化物半導体層のほぼ全面にわたって形成され、ｐ型３族窒化物半導体層５００とオーミック接触し、ＮｉとＡｕとからなる透光性電極（light-transmitting electrode）に関する技術が記載されている。特許文献９には、ｐ型３族窒化物半導体層上にｎ型超格子層を形成し、その上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透光性電極を形成する技術が記載されている。
【００１２】
一方、ｐ側電極６００は、光を透過させないように、すなわち光を基板側に反射するように、厚さを厚く形成することもできるが、このような技術をフリップチップ技術という。特許文献１０には、２０ｎｍ以上の厚さを有するＡｇ層と、Ａｇ層を覆う拡散防止層と、拡散防止層を覆うＡｕとＡｌとからなるボンディング層とを含む電極構造に関する技術が記載されている。
【００１３】
ｐ側ボンディングパッド７００及びｎ側電極８００は、電流の供給と外部へのワイヤボンディングのためのものであり、特許文献８には、ｎ側電極をＴｉとＡｌとから構成する技術が記載されている。
【００１４】
保護膜９００は、二酸化ケイ素などの物質で形成され、省略してもよい。
【００１５】
一方、ｎ型３族窒化物半導体層３００やｐ型３族窒化物半導体層５００は、単一層又は複数層で構成され、近年、レーザ又はウェットエッチングにより基板１００を３族窒化物半導体層から分離して垂直型発光素子を製造する技術が導入されている。
【００１６】
しかし、このような発光素子においては、ｐ側ボンディングパッド７００にワイヤボンディングを行う際に、ｐ側ボンディングパッド７００が発光素子から剥離するという問題が発生することがある。
【００１７】
図２は、特許文献８に記載された３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図であり、発光素子は、基板１１０と、基板１１０上に形成されるｎ型３族窒化物半導体層２１０と、ｎ型３族窒化物半導体層２１０上に形成されるｐ型３族窒化物半導体層３１０と、ｐ型３族窒化物半導体層３１０上に形成され、切欠部４１２を備えるｐ側電極４１０と、エッチングされて露出したｎ型３族窒化物半導体層２１０上に形成されるｎ側電極６１０と、ｐ側電極４１０上に形成され、切欠部４１２を介してｐ型３族窒化物半導体層３１０と接着されるｐ側ボンディングパッド５１０とを備え、ｐ側ボンディングパッド５１０がｐ型３族窒化物半導体層３１０に直接接着されており、ｐ側ボンディングパッド５１０にワイヤボンディングを行う際にｐ側ボンディングパッド５１０が発光素子から剥離する問題を改善する発光素子に関する技術が開示されている。
【００１８】
しかし、このような発光素子においては、ｐ側ボンディングパッド５１０（例えば、Ｃｒ、Ａｕなどの金属）とｐ側電極４１０（例えば、ＩＴＯなどの導電性酸化膜）の接着力がよくないため、ｐ側ボンディングパッド５１０にワイヤボンディングを行う際に、ｐ側ボンディングパッド５１０が発光素子から剥離するという問題が発生することがある。
【００１９】
また、ｐ側ボンディングパッド５１０とｐ側電極４１０の電気的接触を確実にするために、ｐ側ボンディングパッド５１０とｐ側電極４１０が一定以上重なるようにしなければならず、これは発光素子の発光効率損失につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５，１２２，８４５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２９０，３９３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／１５４４５４号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７３３，７９６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２４７，５３３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，３０６，６６２号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６／１５７７１４号明細書
【特許文献８】米国特許第５，５６３，４２２号明細書
【特許文献９】米国特許第６，５１５，３０６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１９４，７４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
これについては、「発明を実施するための形態」の末尾に記述する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
ここでは、本開示の全体的な要約（要旨）が提供され、これが本開示の範囲を制限するものと理解されてはならない（This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features）。
【００２３】
本開示の一態様によれば（According to one aspect of the present disclosure）、第１の導電性を有する第１の半導体層、前記第１の導電性とは異なる第２の導電性を有する第２の半導体層、及び前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、電子と正孔の再結合により光を生成する活性層を備える複数の半導体層と、前記複数の半導体層と電気的に接続されるボンディングパッドと、前記複数の半導体層上に広がる第１の電極と、前記ボンディングパッドから前記第１の電極に延長され、前記ボンディングパッドと前記第１の電極を電気的に接続する第２の電極とを含むことを特徴とする半導体発光素子が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本開示の１つの半導体発光素子によれば、ワイヤボンディング時にボンディングパッドが発光素子から剥離することを改善することができる。
【００２５】
本開示の他の半導体発光素子によれば、ボンディングパッドの強固な接着が可能であり、発光素子に電流を円滑に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図である。
【図２】特許文献８に記載された３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図である。
【図３】本開示による３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図である。
【図４】本開示による３族窒化物半導体発光素子の断面の一例を示す図である。
【図５】本開示による３族窒化物半導体発光素子の製造方法の一例を示す図である。
【図６】本開示による電流変化に応じた３族窒化物半導体発光素子の発光を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本開示を詳細に説明する（The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawings）。
【００２８】
図３及び図４は、本開示による３族窒化物半導体発光素子の一例を示す図であり、図４は、図３のＡ−Ａ’線断面図である。発光素子は、基板１０と、基板１０上に成長するバッファ層２０と、バッファ層２０上に成長するｎ型３族窒化物半導体層３０と、ｎ型３族窒化物半導体層３０上に成長する活性層４０と、活性層４０上に成長するｐ型３族窒化物半導体層５０と、少なくともｐ型３族窒化物半導体層５０及び活性層４０がエッチングされて露出したｎ型３族窒化物半導体層３０上に形成されるｎ側電極８０と、ｐ側ボンディングパッド７０と、ｐ側電極６０と、枝電極７２、８２とを含む。
【００２９】
ｐ側ボンディングパッド７０は、ｐ型３族窒化物半導体層５０上に形成され、発光素子に電気を供給するためのワイヤがボンディングされる。ｐ側ボンディングパッド７０は、ワイヤボンディングを行う際、又はワイヤボンディングを行った後、ワイヤにより引っ張られてもｐ型３族窒化物半導体層５０との接着を維持するように、ｐ型３族窒化物半導体層５０との接着力の高い材質からなるが、例えば、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕを約１．５μｍの厚さに積層して形成してもよい。
【００３０】
ｐ側電極６０は、ｐ型３族窒化物半導体層５０全体にわたって電流を円滑に供給するためのものであって、ｐ型３族窒化物半導体層５０上に形成される。ｐ側電極６０は、導電性酸化膜からなるようにしてもよい。ここで、ｐ側電極６０は、外力によりｐ側ボンディングパッド７０がｐ型３族窒化物半導体層５０から剥離することを防止するための切欠部６５を備え、ｐ側ボンディングパッド７０から離隔している。例えば、ｐ側電極６０は、ＩＴＯからなり、約１７５０Åの厚さを有するように形成してもよい。
【００３１】
枝電極７２は、ｐ側ボンディングパッド７０と接触し、ｐ側電極６０と接触する。これは、ｐ側ボンディングパッド７０に供給される電流を、枝電極７２を介してｐ側電極６０に供給することにより、ｐ側ボンディングパッド７０とｐ型３族窒化物半導体層５０の強固な接着を維持すると共に、ｐ型３族窒化物半導体層５０全体にわたって電流を円滑に供給するためである。このために、枝電極７２は、ｐ側ボンディングパッド７０から延長され、ｐ側電極６０上に延びるように形成される。例えば、枝電極７２は、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕを約１．５μｍの厚さに積層して形成してもよい。
【００３２】
以下、本開示による３族窒化物半導体発光素子の製造方法の一例を説明する。
図５は、本開示による３族窒化物半導体発光素子の製造方法の一例を示す図である。
【００３３】
まず、基板１０上にバッファ層２０、ｎ型３族窒化物半導体層３０、活性層４０、及びｐ型３族窒化物半導体層５０を成長させる（図５の（ａ）参照）。
【００３４】
次に、ｎ側電極８０の形成のためのｎ型３族窒化物半導体層３０を露出するために、ｐ型３族窒化物半導体層５０及び活性層４０をエッチングする（図５の（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、切欠部６５を備えるｐ側電極６０の形成は、フォトリソグラフィにより行うことができるが、ｐ側電極６０を形成すべき部分を除いたｐ型３族窒化物半導体層５０上にフォトレジスト９０を形成し（図５の（ｂ）参照）、ｐ側電極６０をｐ型３族窒化物半導体層５０上に蒸着し（図５の（ｃ）参照）、その後、フォトレジスト９０を除去することにより行うことができる（図５の（ｄ）参照）。ｐ側電極６０は、ｎ型３族窒化物半導体層３０を露出するためのエッチング前に形成してもよい。
【００３６】
一方、切欠部６５を備えるｐ側電極６０の形成は、ｐ側電極６０をｐ型３族窒化物半導体層５０上に形成し、切欠部６５を形成すべき位置を露出するために、ｐ側電極６０上にエッチングマスク（図示せず）を形成し、ウェットエッチングによりエッチングマスク（図示せず）から露出するｐ側電極６０を除去して切欠部６５を形成することにより行うこともできる。例えば、ウェットエッチングは、ｐ側電極６０がＩＴＯからなる場合、約４５℃でＨＣｌを含む溶液に約３０秒間浸漬することにより行ってもよい。
【００３７】
次に、切欠部６５から露出したｐ型３族窒化物半導体層５０上にｐ側ボンディングパッド７０を形成する（図５の（ｅ）参照）。このとき、枝電極７２も同時に形成されるが、別途の工程で形成してもよい。例えば、ｐ側ボンディングパッド７０は、電子ビーム蒸着法によりＣｒ、Ｎｉ、Ａｕ層を順次積層して、約１．５μｍの厚さに形成してもよい。ｎ側電極８０及び枝電極８２も同様に形成することができる。
【００３８】
図６は、本開示による電流変化に応じた３族窒化物半導体発光素子の発光を示す写真であり、枝電極（７２、図３参照）がｐ側ボンディングパッド（７０、図３参照）及びｐ側電極（６０、図３参照）と接続される構成であって、ｐ側電極（６０、図３参照）に電流が円滑に拡散し、発光素子全体から均一に発光することが分かる。
【００３９】
以下、本開示の様々な実施形態について説明する。
（１）ｐ側ボンディングパッドとｐ側電極が離隔するようにｐ側電極に切欠部を備える半導体発光素子。これにより、ｐ側ボンディングパッドとｐ側電極の接着力が低いため、ワイヤボンディング時の外力によりｐ側ボンディングパッドが発光素子から剥離することを改善することができる。ここで、ｐ側ボンディングパッドから枝電極が形成された部分でｐ側ボンディングパッドとｐ側電極が一部重なることを排除するものではない。
【００４０】
（２）ｐ側ボンディングパッドから延長され、ｐ側電極に接触する枝電極を備える半導体発光素子。これにより、ｐ側ボンディングパッドからｐ側電極に電流を供給することができる。
【図１】
2012511249.tif 000003
【図２】
2012511249.tif 000004
【図３】
2012511249.tif 000005
【図４】
2012511249.tif 000006
【図５（ａ）】
2012511249.tif 000007
【図５（ｂ）】
2012511249.tif 000008
【図５（ｃ）】
2012511249.tif 000009
【図５（ｄ）】
2012511249.tif 000010
【図５（ｅ）】
2012511249.tif 000011
【図６】
2012511249.tif 000012
【国際調査報告】
2012511249.tif 000013
2012511249.tif 000014
2012511249.tif 000015
2012511249.tif 000016