JP2000200926A - 発光ダイオ―ド - Google Patents

発光ダイオ―ド

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JP2000200926A
JP2000200926A JP92099A JP92099A JP2000200926A JP 2000200926 A JP2000200926 A JP 2000200926A JP 92099 A JP92099 A JP 92099A JP 92099 A JP92099 A JP 92099A JP 2000200926 A JP2000200926 A JP 2000200926A
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Japan
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light emitting
electrode
ohmic contact
aube
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JP92099A
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Kotaro Ogura
康太郎 小倉
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化合物半導体領域のGaが電極表面に析出す
ることを防止し、ワイヤボンデングの強度を改善した発
光ダイオ−ドを提供すること。 【解決手段】 発光素子部2の上に形成されるp側電極
30は、AuBe層31、Au層32、Ti層33、A
u層34が順次積層されている。AuBe層31は発光
素子部2とのオ−ミック接触層、Ti層33は化合物半
導体領域のGaの拡散障壁作用および接続を良好にする
ために設けられる。また、Au層34はワイヤボンデン
グを良好にするための接続用金属層として形成される。
AuBe層31とTi層33との間に形成されたAu層
32は、Ti層33のTiがAuBe層31に拡散する
際の障壁として作用する。また、発光素子部2のGaが
Au層34側に拡散する際の障壁として作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体領域
のガリウム(Ga)が電極表面に析出することを防止し
て、ワイヤボンデングの機械的強度を向上させた電極を
有する発光ダイオ−ドに関する。
【0002】
【従来の技術】化合物系半導体で構成される発光ダイオ
−ド(以下、LEDと略称する)として、リン化合物系
緑色LEDが知られている。図2は、ガリウム燐(Ga
P)系化合物LEDチップの一例を示す縦断側面図であ
る。図2において、LED1は発光素子部2、電極3、
4で構成されている。
【0003】発光素子部2は、n型GaP基板2a、n
型GaPエピタキシャル成長層2b、p型GaPエピタ
キシャル成長層2cを順次積層して化合物半導体領域を
形成してなる。電極3はp側電極で、表面に金線5がワ
イヤボンデングされる。また、電極4はn側電極で金ゲ
ルマニウム(AuGe)層と金(Au)層との積層構造
からなり、回路基板の配線パタ−ン等の導電接続部と接
続される。
【0004】図3は、図1のp側電極3を拡大して示す
縦断側面図である。電極3は、p型GaPエピタキシャ
ル成長層2c上に、オ−ミック接触層としての金ベリリ
ウム(AuBe)層3a、化合物半導体領域のGaの拡
散障壁作用および接続を良好にするためのチタン(T
i)層3b、ワイヤボンデングを良好にするための接続
用金属層としての金(Au)層3cが順次積層されてい
る。
【0005】図3のようにp側電極3を形成してから、
発光素子部2の出力光の輝度をあげるために、発光素子
部2の表面に塩酸を含む腐食液でエッチング処理し粗化
を行なう。このようなエッチング処理を行なうことによ
り、図4に示すように発光素子部2の表面2sには、p
側電極3が設けられている部分を除いて鋸歯状に凹凸部
が形成される。このため、発光素子部2の出力光の出射
面が増大し、外部に放射される出力光の輝度が大きくな
る。
【0006】しかしながら、Ti層3bの厚さが厚い場
合には、腐食液に含まれている塩酸がTi層3bの周囲
から(矢視V方向)Ti層3bに侵入してTiと容易に
反応し、図4の3p、3qに示すようにTi層3bの一
部が溶けてしまい、p側電極3からTi層3bがはがれ
てしまうことがある。このため、Ti層3bは数十〜数
百オングストロ−ム程度に薄く形成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このようにTi層3b
の厚さが薄く形成されているので、発光ダイオ−ドに熱
処理等を施すと、図3に示すようにTi層3bからTi
が上下層(矢視X方向及び矢視Y方向)に拡散し、拡散
したTiが下層のAuBe層3aに混入する。このた
め、AuBe層3aとp型GaPエピタキシャル成長層
2cとのコンタクト抵抗値が高くなり、オ−ミック性が
低下するという問題があった。
【0008】また、前記下層に拡散したTiがAuBe
層3aのBeと反応することにより、Tiの拡散障壁作
用が低下する。このため、GaP系の化合物半導体領域
のガリウム(Ga)が電極3の表層方向(矢視Z方向)
に拡散してAu層3cの表面に析出し、酸化物を形成す
る。このように酸化物が形成された電極3の表面に、金
線5がワイヤボンデングにより接続されるので、ワイヤ
ボンデングの機械的強度が低下するという問題があっ
た。
【0009】本発明はこのような問題に鑑み、オ−ミッ
ク性を向上させると共に、化合物半導体領域のGaが電
極表面に析出することを防止して、ワイヤボンデングの
機械的強度を向上させた発光ダイオ−ドを提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、請
求項1に係る発明において、発光ダイオ−ドを、ガリウ
ム(Ga)を含む化合物半導体領域上に電極を設けた発
光ダイオ−ドにおいて、前記電極が、前記化合物半導体
領域にオ−ミック接触しているオ−ミック接触層と、金
属線とワイヤボンデングにより接続される接続層と、該
接続層とオ−ミック接触層との間に設けられたチタン
(Ti)層と、該Ti層とオ−ミック接触層との間に、
TiおよびGaに対する拡散障壁層を設ける構成とする
ことによって達成される。
【0011】また、請求項2に係る発明においては、請
求項1に係る発光ダイオ−ドにおいて、前記オ−ミック
接触層が金ベリリウム(AuBe)からなり、かつ、前
記拡散障壁層が金(Au)からなることを特徴としてい
る。
【0012】請求項1に係る発明の上記特徴によれば、
化合物半導体領域とのオ−ミック接触を図るオ−ミック
接触層と、前記化合物半導体領域からのGaの拡散を防
止するTi層との間に、オ−ミック接触層へのTiの拡
散およびGaの接続層への拡散を防止する拡散障壁層を
設けている。このため、Ti層のTiが拡散してオ−ミ
ック接触層に混入する量を低減し、オ−ミック接触層と
化合物半導体領域とのコンタクト抵抗値が高くなること
を防止でき、オ−ミック性を向上させることができる。
【0013】また、化合物半導体領域のGaが拡散して
接続層の表面に析出する量を低減し、ワイヤボンデング
の機械的強度の低下を防止することができる。更に、T
i層を薄く形成することができるので、塩酸を含む腐食
液でエッチング処理する際にTiの溶解によるTi層の
はがれを防止することができる。
【0014】請求項2に係る発明の上記特徴によれば、
電極のオ−ミック接触層をAuBeで形成しているの
で、化合物半導体領域と電極とを良好にコンタクトでき
る。また、電極に設けた拡散障壁層をAuで形成してい
るので、拡散障壁層とオ−ミック接触層、および拡散障
壁層とTi層との接続が良くなる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の
GaP系発光ダイオ−ドの電極を示す縦断側面図であ
る。図1に示すように、p型GaPエピタキシャル成長
層2cの上に形成されるp側電極30は、AuBe層3
1、Au層32、Ti層33、Au層34が下層から順
次積層されている。
【0016】図3で説明したように、AuBe層31は
p型GaPエピタキシャル成長層2cと接触するオ−ミ
ック接触層、Ti層33は化合物半導体領域のGaの拡
散障壁作用および接続を良好にするために設けられる。
また、Au層34はワイヤボンデングを良好にするため
の接続用金属層(接続層)として形成される。
【0017】図1の例では、AuBe層31とTi層3
3との間にAu層32を形成している点で図3の従来例
とは相違している。このAu層32は、Ti層33のT
iがAuBe層31に拡散する際の障壁として作用す
る。また、p型GaPエピタキシャル成長層2cのGa
が、接続用金属層としてのAu層34側に拡散する際の
障壁として作用する。
【0018】このように、TiおよびGaに対する拡散
障壁層としてAu層32を形成しているので、Ti層3
3のTiが拡散してAuBe層2aに混入する量を低減
させる。このため、AuBe層31とp型GaPエピタ
キシャル成長層2cとのコンタクト抵抗値が高くなるこ
とを防止し、オ−ミック性を向上させることができる。
また、拡散障壁層をAuで形成しているので、拡散障壁
層とオ−ミック接触層、および拡散障壁層とTi層との
接続が良くなる。
【0019】さらに、電極30にAu層32で拡散障壁
層を形成することにより、化合物半導体領域のGaが拡
散して接続用金属層としてのAu層34の表面に析出す
る量を低減させ、該Au層34と金線5などの金属線と
のワイヤボンデングの機械的強度を向上させることがで
きる。
【0020】図1のp側電極30の一例として、AuB
e層31は1000〜5000オングストロ−ム程度、
Au層32は1000〜2000オングストロ−ム程
度、Ti層33は50〜500オングストロ−ム程度、
Au層34は6000〜12000オングストロ−ム程
度に形成するのがより効果的で、生産性の面でも好まし
い。
【0021】TiおよびGaの拡散障壁層として形成さ
れるAu層32は、厚さが薄くなるとTiおよびGaの
拡散防止効果が十分に得られない場合がある。また、厚
さが厚くなると電極30が大型になり、発光ダイオ−ド
小型化の要請に対応できない。このため、拡散防止効果
と小型化の要請等を考慮して、Au層32の厚さを10
00〜2000オングストロ−ム程度に選定している。
また、Ti層33を50〜500オングストロ−ム程度
に薄く形成しているので、塩酸を含む腐食液でエッチン
グ処理する際に、Ti層の周囲からTiが溶解してはが
れることを防止することができる。
【0022】このようなp側電極30のAuBe層3
1、Au層32、Ti層33、Au層34は、各金属を
連続蒸着することにより、最下層のAuBe層31から
最上層のAu層34まで順次積層して形成することがで
きる。また、蒸着後の各金属のシンタリングは、350
〜450℃程度の温度で30〜90秒間程度、急速加熱
を行なうことにより実施する。
【0023】本発明は、特にGaP系のLEDのように
電極形成後に素子表面をエッチングにより粗化する場合
に有効であるが、図2に示したようなGaP系のLED
の電極として用いられる他に、化合物半導体領域の表面
に電極を形成するLEDにおいて、電極の下層にGaを
含む化合物半導体からなるLEDに広く適用できる。
【0024】また、本発明は、図2においてp型GaP
エピタキシャル成長層2cに電流阻止層を形成するLE
Dの電極としても適用することができる。図2の構成で
は発光素子部2の出力光がp側電極3の影になり外部に
放射できなくなり、電極3の直下の電流は無駄になる
が、このような電流阻止層を形成することにより、出力
光を有効に外部に取り出せる部分にのみ電流を流す構成
とすることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に係る発明
は、化合物半導体領域とのオ−ミック接触を図るオ−ミ
ック接触層と、前記化合物半導体領域からのGaの拡散
を防止するTi層との間に、オ−ミック接触層へのTi
の拡散およびGaの接続層への拡散を防止する拡散障壁
層を設けている。このため、Ti層のTiが拡散してオ
−ミック接触層に混入する量を低減し、オ−ミック接触
層と化合物半導体領域とのコンタクト抵抗値が高くなる
ことを防止でき、オ−ミック性を向上させることができ
る。
【0026】また、化合物半導体領域のGaが拡散して
接続層の表面に析出する量を低減し、ワイヤボンデング
の機械的強度の低下を防止することができる。更に、T
i層を薄く形成することができるので、塩酸を含む腐食
液でエッチング処理する際にTiの溶解によるTi層の
はがれを防止することができる。
【0027】請求項2に係る発明は、電極のオ−ミック
接触層をAuBeで形成しているので、化合物半導体領
域と電極とを良好にコンタクトできる。また、電極に設
けた拡散障壁層をAuで形成しているので、拡散障壁層
とオ−ミック接触層、および拡散障壁層とTi層との接
続が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る発光ダイオ−ドの電
極を示す縦断側面図である。
【図2】発光ダイオ−ドの一例を示す縦断側面図であ
る。
【図3】従来の発光ダイオ−ドの電極を示す縦断側面図
である。
【図4】発光ダイオ−ドの電極のTiがはがれる状態を
示す縦断側面図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオ−ド 2 発光素子部 3 p側電極 4 n側電極 5 金線 30 p側電極 31 AuBe層 32 Au層 33 Ti層 34 Au層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガリウム(Ga)を含む化合物半導体領
    域上に電極を設けた発光ダイオ−ドにおいて、前記電極
    が、前記化合物半導体領域にオ−ミック接触しているオ
    −ミック接触層と、金属線とワイヤボンデングにより接
    続される接続層と、該接続層とオ−ミック接触層との間
    に設けられたチタン(Ti)層と、該Ti層とオ−ミッ
    ク接触層との間に、TiおよびGaに対する拡散障壁層
    を設けたことを特徴とする発光ダイオ−ド。
  2. 【請求項2】 前記オ−ミック接触層が金ベリリウム
    (AuBe)からなり、かつ、前記拡散障壁層が金(A
    u)からなることを特徴とする請求項1に記載の発光ダ
    イオ−ド。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057212B2 (en) 2004-01-19 2006-06-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Flip chip nitride semiconductor light emitting diode
US8143643B2 (en) * 2002-11-16 2012-03-27 Lg Innotek Co., Ltd. Light device and fabrication method thereof
CN104851951B (zh) * 2014-02-14 2019-03-08 晶元光电股份有限公司 发光元件

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