JP2003174196A - 発光ダイオードの構造及び製造方法 - Google Patents
発光ダイオードの構造及び製造方法Info
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- JP2003174196A JP2003174196A JP2002023232A JP2002023232A JP2003174196A JP 2003174196 A JP2003174196 A JP 2003174196A JP 2002023232 A JP2002023232 A JP 2002023232A JP 2002023232 A JP2002023232 A JP 2002023232A JP 2003174196 A JP2003174196 A JP 2003174196A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/052—Light-emitting semiconductor devices having Schottky type light-emitting regions; Light emitting semiconductor devices having Metal-Insulator-Semiconductor type light-emitting regions
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】発光ダイオード（ＬＥＤ）の構造及び製造方法
を提供する。 【解決手段】ＬＥＤの製造方法は、基板の上にバッファ
層、第一閉じ込め層、活性層、第二閉じ込め層及びウィ
ンドウ層を順次形成するステップと、基板の下に第一金
属電極を形成するステップと、ウィンドウ層の上に、ウ
ィンドウ層との間にショットキー接触面５１８が存在す
る第二金属電極を形成するステップと、第二金属電極の
上に高融点の特徴を有する第三金属電極を形成するステ
ップと、第三電極及びウィンドウ層の上に、ウィンドウ
層との間にオーム接触面が存在する第四金属電極を形成
するステップと、第四金属電極の上に良好な密着性の特
徴を有する第五金属電極を形成するステップとを含む。
キャリヤは、ショットキー電極とウィンドウ層との間の
エネルギー障壁によって、下方への移動が阻止されるた
め大いに拡がり、発光ダイオードの発光効率が向上す
る。
を提供する。 【解決手段】ＬＥＤの製造方法は、基板の上にバッファ
層、第一閉じ込め層、活性層、第二閉じ込め層及びウィ
ンドウ層を順次形成するステップと、基板の下に第一金
属電極を形成するステップと、ウィンドウ層の上に、ウ
ィンドウ層との間にショットキー接触面５１８が存在す
る第二金属電極を形成するステップと、第二金属電極の
上に高融点の特徴を有する第三金属電極を形成するステ
ップと、第三電極及びウィンドウ層の上に、ウィンドウ
層との間にオーム接触面が存在する第四金属電極を形成
するステップと、第四金属電極の上に良好な密着性の特
徴を有する第五金属電極を形成するステップとを含む。
キャリヤは、ショットキー電極とウィンドウ層との間の
エネルギー障壁によって、下方への移動が阻止されるた
め大いに拡がり、発光ダイオードの発光効率が向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（以下、ＬＥＤ）の構造及び製造方法に関し、特に、シ
ョットキー接触している電極を有するＬＥＤ構造、及び
その製造方法に関するものである。前記電極下の領域の
キャリヤの数を削減することによって、キャリヤは活性
領域に効果的に分布される。その結果、光の出力強度を
向上させることができる。
（以下、ＬＥＤ）の構造及び製造方法に関し、特に、シ
ョットキー接触している電極を有するＬＥＤ構造、及び
その製造方法に関するものである。前記電極下の領域の
キャリヤの数を削減することによって、キャリヤは活性
領域に効果的に分布される。その結果、光の出力強度を
向上させることができる。
【０００２】
【従来の技術】今日では、ＬＥＤは、低製造原価、低製
造困難度、容易かつ簡便な設置、及び好適な開発将来と
いう利点を有しているため、ＬＥＤは、電子掲示板や表
示灯、及び自動車の尾灯など、日常生活に広く使用され
ている。しかしながら、如何にしてＬＥＤの照射効率(i
rradiation efficiency)をさらに向上させていくかにつ
いては、依然として技術者らが取り組んでいる目標とな
っている。
造困難度、容易かつ簡便な設置、及び好適な開発将来と
いう利点を有しているため、ＬＥＤは、電子掲示板や表
示灯、及び自動車の尾灯など、日常生活に広く使用され
ている。しかしながら、如何にしてＬＥＤの照射効率(i
rradiation efficiency)をさらに向上させていくかにつ
いては、依然として技術者らが取り組んでいる目標とな
っている。
【０００３】図１は、従来のＬＥＤの構造を示す断面図
である。この従来のＬＥＤは、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）または分子線エピタキシー（ＭＢＥ）によって
成長している。最初に、バッファ層１０２、第一閉じ込
め層１０４、活性層１０６、第二閉じ込め層１０８及び
ウィンドウ層１１０が基板上１００に順次形成され、次
に、蒸着のステップを実施することによって、上部金属
電極１１２が前記ウィンドウ層１１０上に形成され、ま
た背部電極１１４が基板１１０の下に蒸着によって形成
される。
である。この従来のＬＥＤは、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）または分子線エピタキシー（ＭＢＥ）によって
成長している。最初に、バッファ層１０２、第一閉じ込
め層１０４、活性層１０６、第二閉じ込め層１０８及び
ウィンドウ層１１０が基板上１００に順次形成され、次
に、蒸着のステップを実施することによって、上部金属
電極１１２が前記ウィンドウ層１１０上に形成され、ま
た背部電極１１４が基板１１０の下に蒸着によって形成
される。
【０００４】電流は、ＬＥＤ９０の上部金属電極１１２
を通ってウィンドウ層１１０から流出またはウィンドウ
層１１０へ流入し、そして、キャリヤは、拡散によって
均一に第二閉じ込め層１０８を通過した後、活性層１０
６へ到達する。したがって、キャリヤ再結合により、活
性層１０６は光子を放出し、それによってＬＥＤ９０が
発光することになる。
を通ってウィンドウ層１１０から流出またはウィンドウ
層１１０へ流入し、そして、キャリヤは、拡散によって
均一に第二閉じ込め層１０８を通過した後、活性層１０
６へ到達する。したがって、キャリヤ再結合により、活
性層１０６は光子を放出し、それによってＬＥＤ９０が
発光することになる。
【０００５】前述のように、主電流通路は、上部金属電
極１１２の下の領域であり、その領域は多数のキャリヤ
を含むため、キャリヤをウィンドウ層１１０全体に、ま
た、チップ全体に、効率良く拡げることはできない。そ
の結果、主放射結合領域（main radiation combining a
rea)１１６は、活性層１０６の中心（上部金属電極１１
２の下の領域）に位置することとなる。
極１１２の下の領域であり、その領域は多数のキャリヤ
を含むため、キャリヤをウィンドウ層１１０全体に、ま
た、チップ全体に、効率良く拡げることはできない。そ
の結果、主放射結合領域（main radiation combining a
rea)１１６は、活性層１０６の中心（上部金属電極１１
２の下の領域）に位置することとなる。
【０００６】しかしながら、ＬＥＤの作動中に、殆どの
キャリヤは上部金属電極１１２の下の位置に注入されて
いるだけであるために、また、キャリヤが上部金属電極
１１２の下に集中する電流込合い現象（Current Crowdi
ng Phenomenon）のために、活性層１０６の別の位置に
おいて放射再結合が行われるには、キャリヤは充分では
ない。このように、活性層１０６から発光される殆どの
光は、上部金属電極１１２によってブロックされて反射
されるか、もしくは半導体によって吸収されてしまうた
め、ＬＥＤ９０の発光効率(emitting efficiency)は低
下し、不満足なものとなってしまう。
キャリヤは上部金属電極１１２の下の位置に注入されて
いるだけであるために、また、キャリヤが上部金属電極
１１２の下に集中する電流込合い現象（Current Crowdi
ng Phenomenon）のために、活性層１０６の別の位置に
おいて放射再結合が行われるには、キャリヤは充分では
ない。このように、活性層１０６から発光される殆どの
光は、上部金属電極１１２によってブロックされて反射
されるか、もしくは半導体によって吸収されてしまうた
め、ＬＥＤ９０の発光効率(emitting efficiency)は低
下し、不満足なものとなってしまう。
【０００７】図２は、別の従来のＬＥＤの構造を示す断
面図である。上述の問題点を解決するために、ウィンド
ウ層の厚さは、拡散電流を増進するために、厚くなる。
電流込合い現象を改善する別の方法は、図１の第二閉じ
込め層１０８を形成した後に、図１に示されているよう
に、次の工程において上部金属電極１１２の下に電流ブ
ロック層１１８を形成することである。電流ブロック層
１１８の空乏領域で誘発されたエネルギー障壁及び電場
を用いることによって、キャリヤは下方への移動をブロ
ックされるため、上部金属電極１１２の下のキャリヤ
は、チップ全面に亘って分散されるように強いられ、主
放射結合領域１１６は、上部金属電極１１２の下ではな
い、活性層１０６の他の領域に位置することとなる。し
たがって、活性層１０６から放出された光子は、不透明
な上部金属電極によってブロックされることがないた
め、光出力強度が向上することとなる。
面図である。上述の問題点を解決するために、ウィンド
ウ層の厚さは、拡散電流を増進するために、厚くなる。
電流込合い現象を改善する別の方法は、図１の第二閉じ
込め層１０８を形成した後に、図１に示されているよう
に、次の工程において上部金属電極１１２の下に電流ブ
ロック層１１８を形成することである。電流ブロック層
１１８の空乏領域で誘発されたエネルギー障壁及び電場
を用いることによって、キャリヤは下方への移動をブロ
ックされるため、上部金属電極１１２の下のキャリヤ
は、チップ全面に亘って分散されるように強いられ、主
放射結合領域１１６は、上部金属電極１１２の下ではな
い、活性層１０６の他の領域に位置することとなる。し
たがって、活性層１０６から放出された光子は、不透明
な上部金属電極によってブロックされることがないた
め、光出力強度が向上することとなる。
【０００８】それにも関わらず、拡散電流を増進するた
めに、ウィンドウ層１１０の厚さを厚くする方法では、
ウィンドウ層１１０の厚さは、約５μm以上でなければ
ならず、エピタキシの形成のためにより長い製造時間を
所要することとなる。第二閉じ込め層１０８上の電流ブ
ロック層１１８を形成する別の方法では、電流ブロック
層はＭＯＣＶＤを二度行って、形成されなければならな
い。第二閉じ込め層１０８が形成された後、チップは電
流ブロック層１１８を形成するために、チャンバの外に
移動される必要があり、さらに、電流ブロック層１１８
が形成された後で、そのチップは、残りの構造を完成す
るために、その後に続くステップを行うため再びチャン
バ内に移動させられる。電流ブロック層１１８を形成す
るためのステップを追加することにより、生産時間の延
長、生産費の増加及び収率の低下を結果として生じてし
まう。
めに、ウィンドウ層１１０の厚さを厚くする方法では、
ウィンドウ層１１０の厚さは、約５μm以上でなければ
ならず、エピタキシの形成のためにより長い製造時間を
所要することとなる。第二閉じ込め層１０８上の電流ブ
ロック層１１８を形成する別の方法では、電流ブロック
層はＭＯＣＶＤを二度行って、形成されなければならな
い。第二閉じ込め層１０８が形成された後、チップは電
流ブロック層１１８を形成するために、チャンバの外に
移動される必要があり、さらに、電流ブロック層１１８
が形成された後で、そのチップは、残りの構造を完成す
るために、その後に続くステップを行うため再びチャン
バ内に移動させられる。電流ブロック層１１８を形成す
るためのステップを追加することにより、生産時間の延
長、生産費の増加及び収率の低下を結果として生じてし
まう。
【０００９】上述の発明の背景を考慮して、高効率を備
えたＬＥＤは、切望されており、ＬＥＤの光効率を向上
するための多くの従来方法が開発されている。従来のＬ
ＥＤ製造工程では、電流込合い現象を改善するために、
電流ブロック層が、キャリヤの下方への移動をブロック
し、チップの周りにキャリヤを拡散させるために、第二
閉じ込め層上に形成される。しかしながら、電流ブロッ
ク層の形成するためには、次のステップを実行する前
に、ＭＯＣＶＤを二度用いなければならない。ＬＥＤの
従来の製造方法において電流ブロック層を形成するため
に追加されるステップにより、生産時間は延長され、ま
た生産費は増加されることとなってしまう。
えたＬＥＤは、切望されており、ＬＥＤの光効率を向上
するための多くの従来方法が開発されている。従来のＬ
ＥＤ製造工程では、電流込合い現象を改善するために、
電流ブロック層が、キャリヤの下方への移動をブロック
し、チップの周りにキャリヤを拡散させるために、第二
閉じ込め層上に形成される。しかしながら、電流ブロッ
ク層の形成するためには、次のステップを実行する前
に、ＭＯＣＶＤを二度用いなければならない。ＬＥＤの
従来の製造方法において電流ブロック層を形成するため
に追加されるステップにより、生産時間は延長され、ま
た生産費は増加されることとなってしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
ＬＥＤの構造とその製造方法を提供することであり、特
に、ショットキー接触を有する電極を備えているＬＥＤ
の構造を提供し、またそのようなＬＥＤの構造を製造す
るための方法を提供することである。本発明では、金属
電極とウィンドウ層との間にショットキー接触を形成す
ることによって、キャリヤはエネルギー障壁を利用によ
り下方への移動がブロックされ、拡がって行くように強
いられるため、光出力強度が向上する。
ＬＥＤの構造とその製造方法を提供することであり、特
に、ショットキー接触を有する電極を備えているＬＥＤ
の構造を提供し、またそのようなＬＥＤの構造を製造す
るための方法を提供することである。本発明では、金属
電極とウィンドウ層との間にショットキー接触を形成す
ることによって、キャリヤはエネルギー障壁を利用によ
り下方への移動がブロックされ、拡がって行くように強
いられるため、光出力強度が向上する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的を解
決するために、本発明はＬＥＤの構造と製造方法を提供
しており、その製造方法は、タイプＩの基板を提供する
ステップと、前記タイプＩの基板の上に、タイプＩのバ
ッファ層を形成するステップと、前記タイプＩのバッフ
ァ層の上に、タイプＩの第一閉じ込め層を形成するステ
ップと、前記タイプＩの第一閉じ込め層の上に、活性層
を形成するステップと、前記活性層の上に、タイプＩＩ
の閉じ込め層を形成するステップと、前記タイプＩＩの
閉じ込め層の上に、タイプＩＩのウィンドウ層を形成す
るステップと、前記タイプＩの基板の下に、前記タイプ
Ｉの基板ととの間に第一オーム接触面が存在する第一金
属電極を形成するステップと、前記タイプＩＩのウィン
ドウ層の上に、前記タイプＩＩウィンドウ層との間にシ
ョットキー接触面が存在する第二金属電極を形成するス
テップと、前記第二金属電極上に、高融点の特徴を有す
る第三金属電極を形成するステップと、前記第三金属電
極の上に、前記タイプＩＩのウィンドウ層との間に第二
オーム接触面が存在する第四電極を形成するステップ
と、前記第四電極の上に、良好な密着性の特徴を有する
第五金属電極をに形成するステップと、を含み、前記タ
イプＩの基板と前記タイプＩのバッファ層と前記タイプ
Ｉの第一閉じ込め層がｎ型である時には、前記タイプＩ
Ｉの第二閉じ込め層と前記タイプＩＩのウィンドウ層は
ｐ型であり、前記タイプＩの基板と前記タイプＩのバッ
ファ層と前記タイプＩの第一閉じ込め層がｐ型である時
には、前記タイプＩＩの第二閉じ込め層と前記タイプＩ
Ｉのウィンドウ層はｎ型であること、を特徴としてい
る。
決するために、本発明はＬＥＤの構造と製造方法を提供
しており、その製造方法は、タイプＩの基板を提供する
ステップと、前記タイプＩの基板の上に、タイプＩのバ
ッファ層を形成するステップと、前記タイプＩのバッフ
ァ層の上に、タイプＩの第一閉じ込め層を形成するステ
ップと、前記タイプＩの第一閉じ込め層の上に、活性層
を形成するステップと、前記活性層の上に、タイプＩＩ
の閉じ込め層を形成するステップと、前記タイプＩＩの
閉じ込め層の上に、タイプＩＩのウィンドウ層を形成す
るステップと、前記タイプＩの基板の下に、前記タイプ
Ｉの基板ととの間に第一オーム接触面が存在する第一金
属電極を形成するステップと、前記タイプＩＩのウィン
ドウ層の上に、前記タイプＩＩウィンドウ層との間にシ
ョットキー接触面が存在する第二金属電極を形成するス
テップと、前記第二金属電極上に、高融点の特徴を有す
る第三金属電極を形成するステップと、前記第三金属電
極の上に、前記タイプＩＩのウィンドウ層との間に第二
オーム接触面が存在する第四電極を形成するステップ
と、前記第四電極の上に、良好な密着性の特徴を有する
第五金属電極をに形成するステップと、を含み、前記タ
イプＩの基板と前記タイプＩのバッファ層と前記タイプ
Ｉの第一閉じ込め層がｎ型である時には、前記タイプＩ
Ｉの第二閉じ込め層と前記タイプＩＩのウィンドウ層は
ｐ型であり、前記タイプＩの基板と前記タイプＩのバッ
ファ層と前記タイプＩの第一閉じ込め層がｐ型である時
には、前記タイプＩＩの第二閉じ込め層と前記タイプＩ
Ｉのウィンドウ層はｎ型であること、を特徴としてい
る。
【００１２】第二金属電極とタイプＩＩのウィンドウ層
との間にショットキー接触面があり、高融点の特徴を有
する第三金属電極が、第二金属電極と第四金属電極との
間に配置されているため、キャリヤは下方への移動がブ
ロックされて、拡がるように強いられており、また、エ
ネルギーバリヤを用いることにより、光出力強度を増強
させるために、ショットキー接触を維持することができ
る。従って、電流拡散層(currenrt-spreading layer)の
厚さを、電流ブロック層がもはや必要とされない工程を
適切に調整することによって減少させることができると
同時に、チップ周りに拡散しているキャリヤの効率を同
時に維持することことができる。その結果、追加されて
いた電流ブロック層が必要とされないため、エピタキシ
ャル材料費及び生産時間を削減することことができ、そ
れによって、処理能力と収率が増加する。
との間にショットキー接触面があり、高融点の特徴を有
する第三金属電極が、第二金属電極と第四金属電極との
間に配置されているため、キャリヤは下方への移動がブ
ロックされて、拡がるように強いられており、また、エ
ネルギーバリヤを用いることにより、光出力強度を増強
させるために、ショットキー接触を維持することができ
る。従って、電流拡散層(currenrt-spreading layer)の
厚さを、電流ブロック層がもはや必要とされない工程を
適切に調整することによって減少させることができると
同時に、チップ周りに拡散しているキャリヤの効率を同
時に維持することことができる。その結果、追加されて
いた電流ブロック層が必要とされないため、エピタキシ
ャル材料費及び生産時間を削減することことができ、そ
れによって、処理能力と収率が増加する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の前述の特徴は、添付図面
参照した以下の説明を考慮することにより、さらに明ら
かに理解されるであろう。
参照した以下の説明を考慮することにより、さらに明ら
かに理解されるであろう。
【００１４】図３は、本発明の一実施態様によって製造
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。まずはじめに
基板５００が設けられ、その次にバッファ層５０２、第
一閉じ込め層５０４、活性層５０６、第二閉じ込め層５
０８及びウィンドウ層５１０が、ＭＯＣＶＤ法またはＭ
ＢＥ法を利用することによって、上記基板５００上に順
次形成される。
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。まずはじめに
基板５００が設けられ、その次にバッファ層５０２、第
一閉じ込め層５０４、活性層５０６、第二閉じ込め層５
０８及びウィンドウ層５１０が、ＭＯＣＶＤ法またはＭ
ＢＥ法を利用することによって、上記基板５００上に順
次形成される。
【００１５】前述の構造において、基板５００は、Ｇａ
ＡｓまたはＳｉからなっても良い。バッファ層５０２
は、ＧａＡｓ、またはＧａＡｓ／ＡｌxＧａ1-xＡｓyＰ
1-y（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、またはＧａＡｓ／
（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰzＡｓ1 -z（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなっても良く、その材料は
また、単一または複数の量子井戸の構造を有する、ある
いは超格子構造のものである。第一閉じ込め層５０４
は、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなっても良い。活性
層５０６の材料は、ＧａＡｓ／（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなっても良く、その材料は、ダブルヘテロ接
合、または、単一または複数の量子井戸の構造を有して
いる。第二閉じ込め層５０８は、（ＡｌxＧａ1-x） yＩ
ｎ1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなっても良い。ウィンドウ層５１０は、Ｇａ
Ｐ、またはＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）からなって
も良い。さらに、基板５００、バッファ層５０２及び第
一閉じ込め層５０４がｎ型である場合は、第二閉じ込め
層５０８及びウィンドウ層がｐ型であり、基板５００、
バッファ層５０２及び第一閉じ込め層５０４がｐ型であ
る場合は、第二閉じ込め層５０８及びウィンドウ層がｎ
型である。
ＡｓまたはＳｉからなっても良い。バッファ層５０２
は、ＧａＡｓ、またはＧａＡｓ／ＡｌxＧａ1-xＡｓyＰ
1-y（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、またはＧａＡｓ／
（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰzＡｓ1 -z（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなっても良く、その材料は
また、単一または複数の量子井戸の構造を有する、ある
いは超格子構造のものである。第一閉じ込め層５０４
は、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなっても良い。活性
層５０６の材料は、ＧａＡｓ／（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなっても良く、その材料は、ダブルヘテロ接
合、または、単一または複数の量子井戸の構造を有して
いる。第二閉じ込め層５０８は、（ＡｌxＧａ1-x） yＩ
ｎ1-yＰzＡｓ1-z（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなっても良い。ウィンドウ層５１０は、Ｇａ
Ｐ、またはＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）からなって
も良い。さらに、基板５００、バッファ層５０２及び第
一閉じ込め層５０４がｎ型である場合は、第二閉じ込め
層５０８及びウィンドウ層がｐ型であり、基板５００、
バッファ層５０２及び第一閉じ込め層５０４がｐ型であ
る場合は、第二閉じ込め層５０８及びウィンドウ層がｎ
型である。
【００１６】次に、図４は、本発明の一実施態様によっ
て製造されたＬＥＤの構造を示す断面図である。金属電
極５１２は、熱蒸着またはＥビーム蒸着またはスパッタ
リングなどを利用して、基板５００の下に形成されてい
るため、金属電極５１２と基板５００との間にはオーム
接触面５１４が形成されている。金属電極５１２と基板
５００との間の抵抗は、さらに熱アニーリングを利用す
ることによって、減少させることができる。
て製造されたＬＥＤの構造を示す断面図である。金属電
極５１２は、熱蒸着またはＥビーム蒸着またはスパッタ
リングなどを利用して、基板５００の下に形成されてい
るため、金属電極５１２と基板５００との間にはオーム
接触面５１４が形成されている。金属電極５１２と基板
５００との間の抵抗は、さらに熱アニーリングを利用す
ることによって、減少させることができる。
【００１７】図５は、本発明の一実施態様によって製造
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。後で熱蒸着ま
たはＥビーム蒸着またはスパッタリングなどを利用する
ことによって、リソグラフィーや金属マスクなどの方法
を通してウィンドウ層５１０上にショットキー電極５１
６が形成されて画定されるため、ショットキー接触表面
５１８は、ウィンドウ層５１０とショットキー電極５１
６との間に形成されている。さらに、ウィンドウ層５１
０がｎ型の場合には、ショットキー電極５１６は、ウィ
ンドウ層５１０とショットキー接触表面５１８を形成す
ることができるＡｕ、Ｚｎ、Ｂｅ、及び、他の金属また
は合金からなる族から選択されることができ、ウィンド
ウ層５１０がｐ型の場合には、ショットキー電極５１６
は、ウィンドウ層５１０とショットキー接触表面５１８
を形成することができるＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉ、及び、他の
金属または合金からなる族から選択されることができ、
さらにショットキー電極５１６の表面パターンは、制限
されておらず、ＬＥＤ４９０の設計に基づいている。
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。後で熱蒸着ま
たはＥビーム蒸着またはスパッタリングなどを利用する
ことによって、リソグラフィーや金属マスクなどの方法
を通してウィンドウ層５１０上にショットキー電極５１
６が形成されて画定されるため、ショットキー接触表面
５１８は、ウィンドウ層５１０とショットキー電極５１
６との間に形成されている。さらに、ウィンドウ層５１
０がｎ型の場合には、ショットキー電極５１６は、ウィ
ンドウ層５１０とショットキー接触表面５１８を形成す
ることができるＡｕ、Ｚｎ、Ｂｅ、及び、他の金属また
は合金からなる族から選択されることができ、ウィンド
ウ層５１０がｐ型の場合には、ショットキー電極５１６
は、ウィンドウ層５１０とショットキー接触表面５１８
を形成することができるＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉ、及び、他の
金属または合金からなる族から選択されることができ、
さらにショットキー電極５１６の表面パターンは、制限
されておらず、ＬＥＤ４９０の設計に基づいている。
【００１８】図６は、本発明の一実施態様によって製造
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。熱蒸着やＥビ
ーム蒸着やスパッタリングなどを用いることによって、
ショットキー電極５１６が形成された後、高融点と相互
貫入防止の特徴を有する金属電極５２０が、リソグラフ
ィーや金属マスクなどを通して、ショットキー電極５１
６上に形成され、画定されるため、ショットキー電極５
１６は、金属電極５２０によって全体的、または部分的
に覆われる。
されたＬＥＤの構造を示す断面図である。熱蒸着やＥビ
ーム蒸着やスパッタリングなどを用いることによって、
ショットキー電極５１６が形成された後、高融点と相互
貫入防止の特徴を有する金属電極５２０が、リソグラフ
ィーや金属マスクなどを通して、ショットキー電極５１
６上に形成され、画定されるため、ショットキー電極５
１６は、金属電極５２０によって全体的、または部分的
に覆われる。
【００１９】オーム電極は、次に続く工程で、金属電極
５２０及びウィンドウ層５１０の上に形成されなければ
ならないため、金属電極５２０が、ショットキー電極５
１６が形成された後、及びオーム電極が形成される前
に、ショットキー電極５１６とオーム電極を絶縁するた
めに用いられることが要求される。従って、金属電極５
２０は、高融点と、ショットキー電極５１６とオーム電
極との間のショットキーの電流−整流の特徴に影響を与
える浸透を防ぐ不浸透性能との特徴を有することが必要
である。金属電極５１６の材料は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｉ
ＴＯ及びＴｉＮと言った、金属、導電性金属酸化物及び
導電性金属窒化物から成る族から選択され得る。
５２０及びウィンドウ層５１０の上に形成されなければ
ならないため、金属電極５２０が、ショットキー電極５
１６が形成された後、及びオーム電極が形成される前
に、ショットキー電極５１６とオーム電極を絶縁するた
めに用いられることが要求される。従って、金属電極５
２０は、高融点と、ショットキー電極５１６とオーム電
極との間のショットキーの電流−整流の特徴に影響を与
える浸透を防ぐ不浸透性能との特徴を有することが必要
である。金属電極５１６の材料は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ、Ｉ
ＴＯ及びＴｉＮと言った、金属、導電性金属酸化物及び
導電性金属窒化物から成る族から選択され得る。
【００２０】図７は、本発明の一実施態様により製造さ
れたＬＥＤの構造を示す断面図である。金属電極５２０
が熱蒸着やＥビーム蒸着やスパッタリングなどの利用に
よって、ショットキー電極５１６の全体または一部を覆
うように形成された後、オーム電極５２２は、金属電極
５２０とウィンドウ層５１０各々の全体の部分を覆うよ
うに、リソグラフィーや金属マスクなどを通して金属電
極５２０及びウィンドウ層上に形成されて、画定され
る。従って、オーム接触面５２４は、オーム電極５２２
とウィンドウ層５１０との間に形成される。さらに、オ
ーム電極５２２の表面パターンは、制限されておらず、
ＬＥＤ４９０の設計に基づいている。
れたＬＥＤの構造を示す断面図である。金属電極５２０
が熱蒸着やＥビーム蒸着やスパッタリングなどの利用に
よって、ショットキー電極５１６の全体または一部を覆
うように形成された後、オーム電極５２２は、金属電極
５２０とウィンドウ層５１０各々の全体の部分を覆うよ
うに、リソグラフィーや金属マスクなどを通して金属電
極５２０及びウィンドウ層上に形成されて、画定され
る。従って、オーム接触面５２４は、オーム電極５２２
とウィンドウ層５１０との間に形成される。さらに、オ
ーム電極５２２の表面パターンは、制限されておらず、
ＬＥＤ４９０の設計に基づいている。
【００２１】ウィンドウ層５１０がｎ型である場合、オ
ーム電極５２２は、ウィンドウ層５１０とオーム接触面
５２４を形成し得るＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉや他の金属または
合金からなる族から選択される材料から成ることができ
る。ウィンドウ層５１０がｐ型である場合には、オーム
電極５２２は、ウィンドウ層５１０とオーム接触面５２
４を形成し得るＡｕ、Ｚｎ、Ｂｅや他の金属または合金
からなるグループから選択される材料から成ることがで
きる。さらに、ＬＥＤ４９０の発光効率は、透明なオー
ム電極を利用することによって、増加され得る。
ーム電極５２２は、ウィンドウ層５１０とオーム接触面
５２４を形成し得るＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉや他の金属または
合金からなる族から選択される材料から成ることができ
る。ウィンドウ層５１０がｐ型である場合には、オーム
電極５２２は、ウィンドウ層５１０とオーム接触面５２
４を形成し得るＡｕ、Ｚｎ、Ｂｅや他の金属または合金
からなるグループから選択される材料から成ることがで
きる。さらに、ＬＥＤ４９０の発光効率は、透明なオー
ム電極を利用することによって、増加され得る。
【００２２】図８は、本発明の一実施例により製造され
たＬＥＤの構造を示す断面図である。ウィンドウ層５１
０とショットキー電極５１６との間に形成されたショッ
トキー接触面５１８によって誘発されたより高いエネル
ギーギャップのために、また、ウィンドウ層５１０とオ
ーム電極５２２との間に形成されたオーム接触面５２４
によって誘発されたより低いエネルギーギャップのため
に、電流は、その電流通路がより高いエネルギーギャッ
プによってブロックされるために、流れがブロックさ
れ、また、キャリヤは、より低いエネルギーギャップを
通して拡散するよう強いられて、ウィンドウ層５１０へ
流入する。そのため、キャリヤの量が大幅に削減され
て、主放射結合領域がショットキー電極５１６の下の領
域に未だ集中されていないため、放出している光子はシ
ョットキー電極５１６によってブロックされず、光出力
強度は増大され得る。高融点と不浸透性能の特徴を有す
る金属電極は、ショットキー電極５１６とオーム電極５
２２との間の浸透を防ぐために、また、ショットキー接
触面５１８における高い方のエネルギーギャップの低下
と、オーム接触面５２４での低い方のエネルギーギャッ
プの増加とを防ぐために用いられている。
たＬＥＤの構造を示す断面図である。ウィンドウ層５１
０とショットキー電極５１６との間に形成されたショッ
トキー接触面５１８によって誘発されたより高いエネル
ギーギャップのために、また、ウィンドウ層５１０とオ
ーム電極５２２との間に形成されたオーム接触面５２４
によって誘発されたより低いエネルギーギャップのため
に、電流は、その電流通路がより高いエネルギーギャッ
プによってブロックされるために、流れがブロックさ
れ、また、キャリヤは、より低いエネルギーギャップを
通して拡散するよう強いられて、ウィンドウ層５１０へ
流入する。そのため、キャリヤの量が大幅に削減され
て、主放射結合領域がショットキー電極５１６の下の領
域に未だ集中されていないため、放出している光子はシ
ョットキー電極５１６によってブロックされず、光出力
強度は増大され得る。高融点と不浸透性能の特徴を有す
る金属電極は、ショットキー電極５１６とオーム電極５
２２との間の浸透を防ぐために、また、ショットキー接
触面５１８における高い方のエネルギーギャップの低下
と、オーム接触面５２４での低い方のエネルギーギャッ
プの増加とを防ぐために用いられている。
【００２３】熱蒸着やＥビーム蒸着やスパッタリングな
どを利用することによってオーム電極５２２が形成され
た後、金属電極２５６（金属電極パッド）がオーム電極
５２２の一部または全体を覆うように、リソグラフィー
や金属マスクなどを通してオーム電極５２２上に形成さ
れて画定され、また、金属電極５２６の表面パターンは
制限されておらず、ＬＥＤ４９０の設計に基づいてい
る。
どを利用することによってオーム電極５２２が形成され
た後、金属電極２５６（金属電極パッド）がオーム電極
５２２の一部または全体を覆うように、リソグラフィー
や金属マスクなどを通してオーム電極５２２上に形成さ
れて画定され、また、金属電極５２６の表面パターンは
制限されておらず、ＬＥＤ４９０の設計に基づいてい
る。
【００２４】金属電極５２６は、オーム電極５２２と、
またワイヤボンディングで形成される金属球と高い密着
性の特徴を有するＡｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ａｌ
や他の金属または合金からなる族から選択された材料か
ら製造されることができる。さらに、金属電極５２６の
材料は、オーム電極５２２の透明度の低下を避けるため
に、オーム電極５２２へ拡散するべきではない。
またワイヤボンディングで形成される金属球と高い密着
性の特徴を有するＡｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｐｔ、Ａｌ
や他の金属または合金からなる族から選択された材料か
ら製造されることができる。さらに、金属電極５２６の
材料は、オーム電極５２２の透明度の低下を避けるため
に、オーム電極５２２へ拡散するべきではない。
【００２５】また、基板５００が研磨やケミカルエッチ
ングなどで除去される場合、またＬＥＤが永久的あるい
は一時的に他の基板上に配置される場合には、ショット
キー電極５１６、金属電極５２０、オーム電極５２２及
び金属電極５２６は、本発明によって提供されたＬＥＤ
の製造方法を利用して、同様に形成されることができ
る。
ングなどで除去される場合、またＬＥＤが永久的あるい
は一時的に他の基板上に配置される場合には、ショット
キー電極５１６、金属電極５２０、オーム電極５２２及
び金属電極５２６は、本発明によって提供されたＬＥＤ
の製造方法を利用して、同様に形成されることができ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明の効果は、ＬＥＤの構造及び製造
方法を提供することであり、特に、ショットキー接触を
有する電極を備えたＬＥＤの構造及びその製造方法を提
供することにある。本発明によって提供されるＬＥＤの
製造方法では、電流ブロック層が第二閉じ込め層上に形
成される必要が無く、またショットキー電極とウィンド
ウ層との間のエネルギー障壁によってキャリヤが下方へ
移動することが防止されている。従って、キャリヤはか
なり周辺に拡がるよう強いられるため、ＬＥＤの従来の
構造の場合よりも優れたキャリヤ拡散効率が、より優れ
た照射効率を得るという結果を生じ得る。
方法を提供することであり、特に、ショットキー接触を
有する電極を備えたＬＥＤの構造及びその製造方法を提
供することにある。本発明によって提供されるＬＥＤの
製造方法では、電流ブロック層が第二閉じ込め層上に形
成される必要が無く、またショットキー電極とウィンド
ウ層との間のエネルギー障壁によってキャリヤが下方へ
移動することが防止されている。従って、キャリヤはか
なり周辺に拡がるよう強いられるため、ＬＥＤの従来の
構造の場合よりも優れたキャリヤ拡散効率が、より優れ
た照射効率を得るという結果を生じ得る。
【００２７】本発明の別の効果は、ＬＥＤの構造と製造
方法を提供することである。本発明によって提供される
ＬＥＤの製造方法では、キャリヤはショットキー電極と
第二閉じ込め層との間でブロックされ、周囲に拡がるよ
う強いられるため、ウィンドウ層とエピタキシャル材料
の厚さは、チップ周辺に拡がるキャリヤの効率を維持し
つつ、工程を適当に調整することによって、薄くするこ
とができる。従って、本発明によるＬＥＤの製造方法
は、簡単で時間が節約できるため、さらに処理能力を増
加させるために、エピタキシャル材料費と生産時間費を
削減することが可能となる。
方法を提供することである。本発明によって提供される
ＬＥＤの製造方法では、キャリヤはショットキー電極と
第二閉じ込め層との間でブロックされ、周囲に拡がるよ
う強いられるため、ウィンドウ層とエピタキシャル材料
の厚さは、チップ周辺に拡がるキャリヤの効率を維持し
つつ、工程を適当に調整することによって、薄くするこ
とができる。従って、本発明によるＬＥＤの製造方法
は、簡単で時間が節約できるため、さらに処理能力を増
加させるために、エピタキシャル材料費と生産時間費を
削減することが可能となる。
【００２８】当業者によって理解され得るように、本発
明の上記の好適な実施態様は、本発明に限定されている
よりもむしろ例証されているものである。添付の請求範
囲の精神及び目的の範囲内に含まれている様々な変更や
同じ構成を包含することが意図されており、その目的は
そのような変更及び同じ構成の全てを包含するように、
最も広い解釈が与えられるべきものである。
明の上記の好適な実施態様は、本発明に限定されている
よりもむしろ例証されているものである。添付の請求範
囲の精神及び目的の範囲内に含まれている様々な変更や
同じ構成を包含することが意図されており、その目的は
そのような変更及び同じ構成の全てを包含するように、
最も広い解釈が与えられるべきものである。
【図１】従来のＬＥＤの構造を示す断面図である。
【図２】別の従来のＬＥＤの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施態様によって製造されたＬＥＤ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
９０ ＬＥＤ
１００ 基板
１０２ バッファ層
１０４ 第一閉じ込め層
１０６ 活性層
１０８ 第二閉じ込め層
１１０ ウィンドウ層
１１２ 上部金属電極
１１４ 背部電極
１１６ 主放射結合領域
１１８ 電流ブロック層
４９０ ＬＥＤ
５００ 基板
５０２ バッファ層
５０４ 第一閉じ込め層
５０６ 活性層
５０８ 第二閉じ込め層
５１０ ウィンドウ層
５１２ 金属電極
５１４ オーム接触面
５１６ ショットキー電極
５１８ ショットキー接触面
５２０ 金属電極
５２２ オーム電極
５２４ オーム接触面
５２６ 金属電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 シー ミン チェン
台湾 台南市 東區 東光里 東平路23號
９樓
Ｆターム(参考） 4M104 AA01 AA05 BB04 BB05 BB09
BB36 CC01 CC03 DD34 DD35
DD37 DD78 FF03 FF13 GG04
HH05 HH15
5F041 AA03 AA08 AA24 CA04 CA05
CA12 CA65 CA66 CA85 CB02
Claims (2)
- 【請求項１】タイプＩの伝導性能を有する基板と、 前記基板の一側面の上にあり、ＩＩＩ族からＶ族化合物
の複数のエピタキシャル半導体層を有し、電流が注入さ
れると複数の光子が生成されるエピタキシャル構造と、 前記エピタキシャル構造の上にある電極構造と、を含
み、 前記電極構造は、 前記エピタキシャル構造の上にあり、第一表面パターン
を有し、かつ前記エピタキシャル構造との間にショット
キー接触表面が存在する第一電極と、 前記第一電極の上にあり、第二表面パターンを有する第
二電極と、 前記第二電極及び前記エピタキシャル構造の上にあり、
第三表面パターンを有し、かつ前記エピタキシャル構造
との間に第一オーム接触表面が存在する第三電極と、 前記第三電極の上にある第四電極と、を含む発光ダイオ
ードの構造。 - 【請求項２】タイプＩの導電性能を有する基板を提供す
るステップと、 前記基板上に、前記タイプＩの導電性能を有するバッフ
ァ層を形成するステップと、 前記バッファ層の上に、前記タイプＩの導電性能を有す
る第一閉じ込め層を形成するステップと、 前記閉じ込め層の上に、活性層を形成するステップと、 前記活性層の上に、タイプＩＩの導電性能を有する第二
閉じ込め層を形成するステップと、 前記第二閉じ込め層の上に、前記タイプＩＩの導電性能
を有するウィンドウ層を形成するステップと、 前記基板の下に、前記基板との間に第一オーム接触面が
形成されている第一電極を形成するステップと、 前記ウィンドウ層の上に、前記ウィンドウ層との間にシ
ョットキー接触面が形成されている第二電極を形成する
ステップと、 前記第二電極の上に第三電極を形成するステップと、 前記第三電極及び前記ウィンドウ層の上に、前記ウィン
ドウ層との間に第二オーム接触面が形成されている第四
電極を形成するステップと、 前記第四電極の上に、第五電極を形成するステップと、
を含むＬＥＤの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW90130035 | 2001-12-04 | ||
| TW090130035A TWI276230B (en) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | Structure and manufacturing method of light emitting diode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003174196A true JP2003174196A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=21679861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002023232A Pending JP2003174196A (ja) | 2001-12-04 | 2002-01-31 | 発光ダイオードの構造及び製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6486500B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003174196A (ja) |
| TW (1) | TWI276230B (ja) |
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| JP2007157778A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| WO2010024375A1 (ja) | 2008-08-29 | 2010-03-04 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
| JP2012054570A (ja) * | 2004-06-30 | 2012-03-15 | Cree Inc | 電流阻止構造を有する発光デバイスおよび電流阻止構造を有する発光デバイスを作製する方法 |
| US8541788B2 (en) | 2005-01-24 | 2013-09-24 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
| US8704240B2 (en) | 2004-06-30 | 2014-04-22 | Cree, Inc. | Light emitting devices having current reducing structures |
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| US7450311B2 (en) | 2003-12-12 | 2008-11-11 | Luminus Devices, Inc. | Optical display systems and methods |
| US7598531B2 (en) * | 2005-11-18 | 2009-10-06 | Luminus Devices, Inc. | Electronic device contact structures |
| CN102037575B (zh) * | 2008-03-27 | 2013-04-10 | 宋俊午 | 发光元件及其制造方法 |
| KR100992728B1 (ko) * | 2008-10-20 | 2010-11-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| CN101752477A (zh) * | 2008-11-28 | 2010-06-23 | 清华大学 | 发光二极管 |
| KR101585102B1 (ko) * | 2009-04-16 | 2016-01-13 | 삼성전자 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| CN102280552B (zh) * | 2010-06-14 | 2015-06-03 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 发光二极管晶粒及其制作方法 |
| KR20120032258A (ko) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화갈륨계 반도체소자 및 그 제조방법 |
| JP5433609B2 (ja) | 2011-03-03 | 2014-03-05 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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| CN104409595B (zh) * | 2014-12-03 | 2017-05-03 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 具有电流阻挡结构的垂直发光二极管及其制造方法 |
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| CN113921677A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 南昌大学 | 一种AlGaInN发光二极管的接触结构 |
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| JPH0945890A (ja) * | 1995-05-25 | 1997-02-14 | Sharp Corp | オーミック電極構造、半導体装置およびその製造方法 |
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-
2001
- 2001-12-04 TW TW090130035A patent/TWI276230B/zh not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-01-28 US US10/055,953 patent/US6486500B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 JP JP2002023232A patent/JP2003174196A/ja active Pending
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|---|---|
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