JPH10163530A

JPH10163530A - 窒化物半導体素子

Info

Publication number: JPH10163530A
Application number: JP31581696A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Senoo; 雅之妹尾; Shuji Nakamura; 修二中村
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: JP3087831B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板側より接触抵抗の低い電極を取り出すこ
とができて、さらに放熱性に優れた窒化物半導体素子を
実現する。【構成】第１の主面と第２の主面とを有する基板の第
１の主面側にｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体
層とが積層され、第１の主面側にあるそれらの窒化物半
導体層に、それぞれオーミック接触用のｎ電極と、ｐ電
極とが設けられており、さらに、基板の第２の主面側に
は、前記ｎ、ｐいずれか一方の電極と電気的に接続され
た第１の電極が、基板の側面と連続して形成されて、そ
の第１の電極が基板の第１の主面側の表面に形成された
絶縁膜によって、もう一方の電極と絶縁されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、あるい
は太陽電池、光センサー等の受光素子に使用される窒化
物半導体（Ｉｎ _XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋
Y≦１）よりなる素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号等で最近実用化されたばかりである。これ
らのＬＥＤは、基本的にはサファイア基板の上にｎ型窒
化物半導体層（以下、ｎ層という。）よりなるｎ型クラ
ッド層と、単一量子井戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum
-Well）を有するＩｎＧａＮよりなる活性層と、ｐ型窒
化物半導体層（以下、ｐ層という。）よりなるｐ型クラ
ッド層とが順に積層されたダブルへテロ構造を有してい
る。

【０００３】一般に窒化物半導体はサファイアのような
絶縁性基板の上に成長されることが多いため、ｎ層とｐ
層にそれぞれ形成されるｎ電極とｐ電極は、窒化物半導
体層の同一面側に設けられる。同一面側に設けられた両
電極はそれぞれワイヤーボンディングされて、外部の電
源と接続されるが、なにぶんワイヤーボンディング箇所
が複数となるため、ワイヤーが切れたり、電極からはが
れたりする確率が、一箇所でワイヤーボンドできる他の
素子に比べて高くなる。このため、窒化物半導体素子の
基板側から電極を取り出そうとする試みが成されてい
る。例えば特開平７−２２１３４７、特開平８−８３９
２９、特開平８−２５５９２６には基板に穴をあけて片
方の電極を形成する方法が記載されている。また特開平
８−１０２５４９、特開平８−１０２５５２には窒化物
半導体素子の側面に絶縁膜を設け、その絶縁膜を介して
基板裏面まで導電性の光反射膜を設けて、その光反射膜
を電極とする技術が記載されている。

【０００４】しかしながら、サファイア基板は非常に硬
い物質であるので、そのサファイア基板に穴を開けるの
は長い時間と、特殊な装置を必要とするため、あまり実
用的であるとはいえない。一方、半導体素子の側面に電
極を形成する手段は、半導体層がわずか数μｍの膜厚で
しかないので、数μｍの面積に電極を形成しても電流の
注入効率が悪い。また半導体側面は、半導体層を積層し
てからその側面を露出させなければならないため、成長
後の半導体層の平面に比較して表面に多くの欠陥があ
る。そのため、側面に電極を形成しても、電極と半導体
層とのオーミック接触を得ることが難しいという欠点が
ある。電極と半導体層とが良好なオーミック接触が得ら
れていないと、素子のＶｆ（順方向電圧）が上昇するの
で発熱量が大きくなり、素子の寿命に悪影響を与える。

【０００５】ところで、本出願人は、最近窒化物半導体
を用いてパルス電流において、室温での４１０ｎｍのレ
ーザ発振を発表した（例えば、Jpn.J.Appl.Phys. Vol.3
5 (1996) pp.L74-76）。このレーザ素子はパルス電流
（パルス幅２μｓ、パルス周期２ｍｓ）において、閾値
電流６１０ｍＡ、閾値電流密度８．７ｋＡ／cm²、閾値
電圧２１Ｖと、閾値での電流、電圧がかなり高い。レー
ザ素子の改良により閾値電流、閾値電圧の低下が実現さ
れるようになると、連続発振のためにはレーザ素子の放
熱性を高めることが非常に重要なファクターの一つとな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明はこのよ
うな事情を鑑みて成されたものであって、その目的とす
るところは、基板側より接触抵抗の低い電極を取り出す
ことができて、さらに放熱性に優れた窒化物半導体素子
を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子は、第１の主面と第２の主面とを有する基板の第１の
主面側にｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層と
が積層され、第１の主面側にあるそれらの窒化物半導体
層に、それぞれオーミック接触用のｎ電極と、ｐ電極と
が設けられており、さらに、基板の第２の主面側には、
前記ｎ、ｐいずれか一方の電極と電気的に接続された第
１の電極が、基板の側面と連続して形成されて、その第
１の電極が基板の第１の主面側の表面に形成された絶縁
膜によって、もう一方の電極と絶縁されていることを特
徴とする。

【０００８】さらに、本発明の素子では、前記ｎ型窒化
物半導体層が第１の主面に接近した側にあり、前記第１
の電極がｎ電極と電気的に接続されていることを特徴と
する。つまり基板の第１の主面にｎ層が形成され、その
上部にｐ層が形成された素子で、ｎ層の表面にｎ型のオ
ーミック電極が設けられて、第１の電極がそのｎ層と電
気的に接続している。

【０００９】前記絶縁膜の表面には、第１の電極と逆の
導電型の電極と電気的に接続された第２の電極が形成さ
れていることを特徴とする。この第２の電極はｎ層とｐ
層とが基板から順に積層された素子の最上層にあるｐ電
極と接続されていることが最も望ましい。

【００１０】さらに、第１の電極とは別に、もう一方の
電極と電気的に接続された第２の電極を有する本発明の
素子では、その第２の電極が支持体表面と対向するよう
にしてボンディングされていることを特徴とする。さら
に好ましくは第２の電極はｐ電極と接続されていること
が望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係る窒
化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、具
体的にはレーザ素子の構造を示している。このレーザ素
子は基板１の上に、ｎ型コンタクト層２、ｎ型クラッド
層３、活性層４、ｐ型クラッド層５、ｐ型コンタクト層
６とが積層された構造を有しており、ｐ型クラッド層５
とｐコンタクト層６とがリッジ形状でストライプ状にエ
ッチングされて、最上層のコンタクト層６のほぼ全面に
オーミック接触用のｐ電極１１ａが形成されている。一
方、ｐ型窒化物半導体から基板方向に向かってエッチン
グされて露出されたｎ型コンタクト層４の表面には、ス
トライプ状のｐ層と左右対称にオーミック接触用のｎ電
極１０ａ、１０ａ’が形成されている。このレーザ素子
はｐ電極１１ａを下にした形状（フェースダウン）で、
例えばＡｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉのような導電性接着剤３
１を介して、例えばサブマウント、ヒートシンクのよう
な支持体３０に接着されている。

【００１２】ｎ電極１０ａと１０ａ’はｎ型コンタクト
層２にオーミック接触しており、ｐ電極１１ａも同じく
ｐ型コンタクト層６にオーミック接触している。ｎ電極
１０ａ、１０ａ’の材料としては例えば、Ａｌ、Ｔｉ、
Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等のｎ型窒化物半導体に対
して比較的仕事関数の小さい材料が選択でき、ｐ電極１
１ａの材料としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｔｉ等のｐ型窒化物半導体に対して比較的仕事関数の大
きい材料が選択できる。

【００１３】このレーザ素子では基板１の第２の主面、
即ち窒化物半導体層が成長されていない基板の表面側
に、ｎ電極１０ａ、１０ａ’と電気的に接続された第１
の電極１０ｂが形成されており、その第１の電極１０ｂ
は、基板１の側面と連続して形成されている。第１の電
極１０ｂはｎ型コンタクト層２の側面にも接している
が、第１の電極１０ｂはｎ型コンタクト層２にはオーミ
ック接触しておらず、あくまでもオーミック電極はｎ電
極１０ａ、１０ａ’であって、単にｎ電極１０ａ、１０
ａ’と電気的に接続しているのみである。従って、第１
の電極１０ｂの材料は特に問うものではなく、導電性を
有して、ｎ電極１０ａ、１０ａ’と接着性の良い金属を
選択できる。例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−
Ｇｅ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｚｎ等の金属若しくは合金を第１の
電極１０ｂに使用することができる。

【００１４】さらに第１の電極１０ｂは第１の主面の表
面に形成された絶縁膜２０によって、もう一方の電極、
ｐ電極１１ａと絶縁されている。絶縁膜２０は例えばＳ
ｉＯ ₂、ＴｉＯ₂、ポリイミドのような絶縁性の材料を用
いて、蒸着、スパッタリングのような通常のＣＶＤ法に
よる薄膜成長装置を用いて薄膜形成できる。この絶縁膜
２０はｎ電極１０ａ、ａ’とｐ電極１１ａのショートを
防止すると共に、露出された窒化物半導体層の表面を保
護する作用がある。

【００１５】このように、本発明の窒化物半導体素子で
は、予めオーミック用の電極がそれぞれの窒化物半導体
層の表面に先に形成されているので、製造工程のばらつ
き、特に電極形成工程によるばらつきに対して、非常に
安定した素子を実現できる。さらにまた、基板の第２の
主面側に形成された第１の電極１０ａ、ａ’は絶縁膜２
０によって電気的に他方の電極と絶縁されているため、
信頼性の高い素子を得ることができる。

【００１６】さらに本発明の好ましい態様として、絶縁
膜２０の表面には、第１の電極１０ａ、ａ’と逆の導電
型のｐ電極１１ａと電気的に接続された第２の電極１１
ｂが形成されている。第２の電極１１ｂもｐ電極１１ａ
と電気的に接続されていれば良く、たとえその電極の一
部がｐ層に接していてもオーミック接触する必要はな
い。第２の電極１１ｂはこのようにレーザ素子のｐ電極
１１ａと電気的に接続され、さらに絶縁膜で絶縁され
て、ｐ電極１１ａよりも広い表面積で形成されることは
非常に好ましい。窒化物半導体素子の場合、前記のよう
に同一面側に電極が形成されることが多い。そのため、
フェースダウンボンディング（電極側と支持体とが向か
い合った状態）するには、電極間のショートを防止する
ために電極間を離してチップサイズを大きくしなければ
ならない。しかしながら、本発明のように絶縁膜で電極
間の短絡を防止して、片方の電極を基板の裏面にまで延
長すると、一方の電極を支持体に導電性接着剤を用いて
ダイボンディングして、もう一方の電極をワイヤーボン
ディングできる形状となる。つまり、通常の半導体素子
と同一のボンディング形状とできる。

【００１７】さらに、この図に示すように、その第２の
電極１１ｂが支持体３０表面と対向するようにして、素
子がボンディングされている。このようにｐ電極１１ａ
の電極面積を第２の電極１１ｂでもって広げているため
に、ｐ電極１１ａを下にしたボンディングができる。レ
ーザ素子の場合発振する層は活性層である。活性層から
基板までの距離と、活性層からｐ電極までの距離を比較
すると、圧倒的にｐ電極の方が距離が短い。ｐ電極１１
ａを下にしてボンディングすると、活性層からの距離が
短いため、熱を迅速に支持体に伝えることができるの
で、放熱性が向上して、レーザ素子の寿命が延びるとい
う作用がある。しかも、ｐ電極１１ａと接続した第２の
電極１１ｂはｐ電極１１ａよりも表面積が大きいので、
効率よく支持体に放熱できる。

【００１８】図２は本発明の他の実施例に係る窒化物半
導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、具体的に
はＬＥＤ素子の構造を示している。基本的には図１と同
一符号は同一部材を示している。このＬＥＤ素子も基板
１の上に、ｎ型コンタクト層２（この素子ではｎ型コン
タクト層が、キャリアを閉じこめるクラッド層としても
作用している。）、活性層４、ｐ型クラッド層５、ｐ型
コンタクト層６とが順に積層された構造を有しており、
最上層のコンタクト層６にオーミック接触用のｐ電極１
１ａと、ｐ電極１１ａの電流をｐ層全面に拡散させるオ
ーミック接触用で透光性を有する拡散電極１１ｃが形成
されている。拡散電極１１ｃはｐ型コンタクト層６とオ
ーミック接触すると共に、活性層の発光を透過する作用
を有する。一方、ｐ層から基板方向に向かってエッチン
グされて露出されたｎ型コンタクト層４の表面には、オ
ーミック接触用のｎ電極１０ａが形成されている。この
ＬＥＤ素子は、素子の側面側を発光観測面側としてお
り、ｎ電極１０ａと電気的に接続された第１の電極１０
ｂと、ｐ電極１１ａと電気的に接続された第２の電極１
１ｂとは、それぞれ別個に導電性接着剤３１、３１’を
介して、例えば電極パターンが形成されたアルミナより
なるグリーンシートのような支持体３０のキャビティー
内に、電極同士が接続されて収容されている。図２では
支持体３０が別々であるかのように示しているが、この
支持体３０は連続したものである。

【００１９】このＬＥＤ素子も同様に、基板１の第２の
主面側に、ｎ電極１０ａと電気的に接続された第１の電
極１０ｂが形成されており、その第１の電極１０ｂは、
基板１の側面と連続して形成されていることにより、基
板側から電極が取り出せる構造となっている。しかも、
第１の電極１０ｂは第１の主面の表面に形成された絶縁
膜２０でもってｐ電極１１ａと絶縁されている。

【００２０】また、絶縁膜２０の表面には、ｐ電極１１
ａと電気的に接続された第２の電極１１ｂが形成されて
おり、その第２の電極１１ｂでもって、ｐ電極１１ａの
表面積を広げているので、チップの発熱を効率的に支持
体に伝えて、ＬＥＤチップの寿命を向上させることがで
きる。このように、本発明の素子を用いると、従来の窒
化物半導体素子では作製不可能であった、側面発光観測
型の発光デバイスを作製できる。端面発光観測型の発光
デバイスは、例えばディスプレイを構成した際に、高精
細度のディスプレイが実現できる。

【００２１】

【実施例】

［実施例１］以下、図１の構造と類似したレーザ素子を
作製する方法について述べる。Ａ・・サファイア（Ｃ面）よりなる基板の上にＢ・・ＧａＮよりなるバッファ層Ｃ・・Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層Ｄ・・Ｓｉドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラッ
ク防止層Ｅ・・Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型ク
ラッド層Ｆ・・ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型光ガイド層Ｇ・・ＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２
５オングストロームと、ＳｉドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎ
よりなる障壁層を５０オングストロームと３ペア積層し
て最後に井戸層を積層した活性層Ｈ・・Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型キ
ャップ層Ｉ・・Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層Ｊ・・Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型ク
ラッド層Ｋ・・Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を順に積層する。

【００２２】Ａ・・基板にはサファイアＣ面の他、Ｒ
面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピネル
（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性の基板を用いることが
できる。その他ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用い
て、本発明のような構造の素子とすることもできる。

【００２３】Ｂ・・バッファ層はＡｌＮ、ＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ等が、９００℃以下の温度で、膜厚数十オングス
トローム〜数百オングストロームで形成できる。このバ
ッファ層は基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩和
するために形成されるが、窒化物半導体の成長方法、基
板の種類等によっては省略することも可能である。

【００２４】Ｃ・・ｎ型コンタクト層はＩｎ_XＡｌ_YＧａ
_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することが
でき、特にＧａＮ、ＩｎＧａＮ、その中でもＳｉ若しく
はＧｅをドープしたＧａＮで構成することにより、キャ
リア濃度の高いｎ型層が得られ、またｎ電極と好ましい
オーミック接触が得られる。

【００２５】Ｄ・・クラック防止層はＩｎを含むｎ型の
窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させること
により、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層を厚
膜で成長させることが可能となり、非常に好ましい。Ｌ
Ｄの場合は、光閉じ込め層となる層を、好ましくは０．
１μｍ以上の膜厚で成長させる必要がある。従来ではＧ
ａＮ、ＡｌＧａＮ層の上に直接、厚膜のＡｌＧａＮを成
長させると、後から成長させたＡｌＧａＮにクラックが
入るので素子作製が困難であったが、このクラック防止
層が、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層にクラ
ックが入るのを防止することができる。クラック防止層
は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚
で成長させることが好ましい。１００オングストローム
よりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しに
くく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾
向にある。なお、このクラック防止層は成長方法、成長
装置等の条件によっては省略することもできるがＬＤを
作製する場合には成長させる方が望ましい。このクラッ
ク防止層はｎ型コンタクト層内に成長させても良い。

【００２６】Ｅ・・ｎ型クラッド層はキャリア閉じ込め
層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒化物
半導体、好ましくはＡｌＧａＮを成長させることが望ま
しく、１００オングストローム以上、２μｍ以下、さら
に好ましくは５００オングストローム以上、１μｍ以下
で成長させることにより、結晶性の良いキャリア閉じ込
め層が形成できる。

【００２７】Ｆ・・ｎ型光ガイド層は、活性層の光ガイ
ド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させるこ
とが望ましく、通常１００オングストローム〜５μｍ、
さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍの膜
厚で成長させることが望ましい。

【００２８】Ｇ・・活性層は膜厚７０オングストローム
以下のＩｎを含む窒化物半導体よりなる井戸層と、膜厚
１５０オングストローム以下の井戸層よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層と
を積層した多重量子井戸構造とするとレーザ発振しやす
い。

【００２９】Ｈ・・ｐ型キャップ層はｐ型としたが、膜
厚が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償
されたｉ型としても良く、最も好ましくはｐ型とする。
ｐ型キャップ層の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好まし
くは５００オングストローム以下、最も好ましくは３０
０オングストローム以下に調整する。０．１μｍより厚
い膜厚で成長させると、ｐ型キャップ層中にクラックが
入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長し
にくいからである。またキャリアがこのエネルギーバリ
アをトンネル効果により通過できなくなる。Ａｌの組成
比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子は発振
しやすくなる。例えば、Y値が０．２以上のＡｌ_YＧａ
_1-YＮであれば５００オングストローム以下に調整する
ことが望ましい。ｐ型キャップ層８の膜厚の下限は特に
限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形成
することが望ましい。

【００３０】Ｉ・・ｐ型光ガイド層は、ｎ型光ガイド層
と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが望まし
い。また、この層はｐ型クラッド層を成長させる際のバ
ッファ層としても作用し、１００オングストローム〜５
μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μ
ｍの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド層
として作用する。

【００３１】Ｊ・・ｐ型クラッド層はｎ型クラッド層と
同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として
作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａ
Ｎを成長させることが望ましく、１００オングストロー
ム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングス
トローム以上、１μｍ以下で成長させることにより、結
晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。

【００３２】実施例のようにＩｎＧａＮよりなる井戸層
を有する量子構造の活性層の場合、その活性層に接し
て、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含むｐ型キャップ層を
設け、そのｐ型キャップ層よりも活性層から離れた位置
に、ｐ型キャップ層よりもバンドギャップエネルギーが
小さいｐ型光ガイド層を設け、そのｐ型光ガイド層より
も活性層から離れた位置に、ｐ型光ガイド層よりもバン
ドギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体よりなるｐ
型クラッド層を設けることは非常に好ましい。しかもｐ
型キャップ層の膜厚を０．１μｍ以下と薄く設定してあ
るため、キャリアのバリアとして作用することはなく、
ｐ層から注入された正孔が、トンネル効果によりｐ型キ
ャップ層を通り抜けることができて、活性層で効率よく
再結合し、ＬＤの出力が向上する。つまり、注入された
キャリアは、ｐ型キャップ層のバンドギャップエネルギ
ーが大きいため、半導体素子の温度が上昇しても、ある
いは注入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオー
バーフローせず、ｐ型キャップ層で阻止されるため、キ
ャリアが活性層に貯まり、効率よく発光することが可能
となる。従って、半導体素子が温度上昇しても発光効率
が低下することが少ないので、閾値電流の低いＬＤを実
現することができる。

【００３３】Ｋ・・ｐ型コンタクト層はｐ型のＩｎ_XＡ
ｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成する
ことができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれ
ば、ｐ電極１１ａと最も好ましいオーミック接触が得ら
れる。

【００３４】以上の構成で基板の上に窒化物半導体積層
後、窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、ア
ニーリングを行い、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層
中に含まれる水素の一部を除去し、ｐ型層をさらに低抵
抗化する。

【００３５】次に、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
装置で、図１に示すように、最上層のｐ型コンタクト層
と、ｐ型クラッド層とをエッチングして、４μｍのスト
ライプ幅を有するリッジ形状とする。リッジ形成後、リ
ッジ表面にマスクを形成し、図１に示すようにストライ
プ状のリッジに対して左右対称にして、ｎ型コンタクト
層の表面を露出させる。

【００３６】次にリッジ最上部のｐ型コンタクト層の表
面にＮｉとＡｕよりなるオーミック用のｐ電極１１ａを
ストライプ状に形成する。一方、ＴｉとＡｌよりなるオ
ーミック用のｎ電極１０ａをストライプ状のｎ型コンタ
クト層のほぼ全面に形成する。なおほぼ全面とは８０％
以上の面積をいう。電極形成後アニールを行い、電極と
窒化物半導体とをオーミック接触させる。

【００３７】次に、図１に示すように、ｎ電極１０ａと
ｐ電極１１ａとの間に露出した窒化物半導体層の表面に
ＳｉＯ₂よりなる絶縁膜２０を形成し、この絶縁膜２０
を介してｐ電極１１ａと電気的に接続したＡｕよりなる
第２の電極１１ｂを形成する。

【００３８】以上のようにして、ｎ電極とｐ電極とを形
成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨
剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサファ
イア基板をラッピングし、基板の厚さを５０μｍとす
る。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μｍポリシ
ングして基板表面を鏡面状とする。

【００３９】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
ｐ電極に対して左右対称な位置で、ｎ電極が形成された
形状となるように、ウェーハをバー状に切断する。

【００４０】ウェーハをバー状にした後、窒化物半導体
形成面を上にして、サファイア基板側と窒化物半導体層
の側面にわたって、Ａｕメッキを施し、基板の裏面（第
２の主面）と窒化物半導体の側面とに、図１に示すよう
な形状で第１の電極１０ｂを形成する。

【００４１】第２の電極形成後、ストライプ状の電極に
垂直な方向でバーを劈開し、劈開面に共振器を作製す
る。なお劈開面はサファイア基板の上に成長した窒化物
半導体面のＭ面とする。Ｍ面とは窒化物半導体を正六角
柱の六方晶系で近似した場合に、その六角柱の側面に相
当する四角形の面に相当する面である。この他、ＲＩＥ
等のドライエッチング手段により端面をエッチングして
共振器を作製することもできる。またこの他、劈開面を
鏡面研磨して作製することも可能である。

【００４２】劈開後、共振器面にＳｉＯ₂とＴｉＯ₂より
なる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向
で、バーを切断してレーザチップとした。次にチップを
Ａｕ／Ｓｎよりなる導電性接着剤３１を用いて、フェー
スダウン（第２の電極１１ｂとヒートシンクとが対向す
る状態）でヒートシンクにボンディングした後、第１の
電極１０ｂをワイヤーボンディングして、室温でレーザ
発振を試みたところ、室温において、閾値電流密度１．
５ｋＡ／cm²、閾値電圧６Ｖで、発振波長４０５ｎｍの
連続発振が確認され、１日間の連続発振を確認した。

【００４３】［実施例２］以下、図２に類似したＬＥＤ
素子を作製する方法について述べる。サファイアよりな
る基板の上に、ＧａＮよりなるバッファ層２００オング
ストロームと、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタク
ト層４μｍ、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる単一量子井戸構
造の活性層３０オングストローム、Ｍｇドープｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層０．２μｍ、Ｍｇ
ドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層０．５μｍ
を順に積層する。

【００４４】積層後、同じくアニーリングを行い、ｐ層
をさらに低抵抗化した後、図２に示すように、ＲＩＥ装
置で最上層のｐ型コンタクト層側からエッチングを行
い、ｎ電極１０ａを形成すべきｎ型コンタクト層の表面
を露出させる。

【００４５】次に、ｐ型コンタクト層のほぼ全面にＮｉ
とＡｕよりなるオーミック用の透光性の拡散電極１１ｃ
を２００オングストロームの膜厚で形成し、その拡散電
極１１ｃの上にｐ電極１１ａを形成する。一方、露出し
たｎ型コンタクト３にはＴｉとＡｌよりなるｎ電極１０
ａを形成する。

【００４６】電極形成後、ｎ電極１０ａ、ｐ電極１１ａ
が上方に露出している部分以外の面全体にＳｉＯ2より
なる絶縁膜２０を形成する。絶縁膜２０形成後、ｐ層の
上にある絶縁膜の表面にｐ電極１１ａと電気的に接続さ
れた第２の電極１１ｂを形成する。

【００４７】次にウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤ
モンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成していない
側のサファイア基板１をラッピングし、基板の厚さを９
０μｍとして、サファイア基板側をスクライブして３５
０μｍの幅のバー状のウェーハを得る。

【００４８】そのバーの側面、及びサファイア基板側を
実施例１と同様に金メッキすることにより、ｎ電極１０
ａと電気的に接続した第１の電極１０ｂを得る。

【００４９】後は、３５０μｍ角のＬＥＤチップとなる
ようにスクライバーで切断する。このＬＥＤチップを、
５００μｍ角のアルミナよりなるキャビティー内に、図
２に示すようにチップ側面から発光を観測できる状態
で、半田を介して接続し、順方向電流（Ｉｆ）２０ｍ
Ａ、Ｖｆが３．４Ｖで発光波長５２０ｎｍの発光を示
し、寿命は従来の同一面側に電極を設けたものに比較し
て１．５倍以上に向上した。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の素子で
は、オーミック用のｎ電極、ｐ電極に電気的に接続され
て、互いに絶縁されている第１の電極、第２の電極を有
している。素子でのオーミックは予めｎ電極と、ｐ電極
によって得られているので、電流特性に対しても安定し
た素子が得られる。また基板側から電極を取り出す構造
とできるので、あらゆる発光デバイスに応用可能とな
る。またレーザ素子のように放熱性が求められるデバイ
スに応用すると、ｐ電極側の第２の電極が放熱性がよい
のでヒートシンク側に接する側とすると、放熱性の良い
素子が得られ、レーザ素子が長寿命となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る窒化物半導体素子の
一構造を示す模式断面図。

【図２】本発明の他の実施例に係る窒化物半導体素子
の一構造を示す模式断面図。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・ｎ型コンタクト層３・・・ｎ型クラッド層４・・・活性層５・・・ｐ型クラッド層６・・・ｐ型コンタクト層１０ａ、１０ａ’・・・ｎ電極１０ｂ・・・第１の電極１１ａ・・・ｐ電極１１ｂ・・・第２の電極３１・・・導電性接着剤３０・・・支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の主面と第２の主面とを有する基板
の第１の主面側にｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半
導体層とが積層され、第１の主面側にあるそれらの窒化
物半導体層に、それぞれオーミック接触用のｎ電極と、
ｐ電極とが設けられており、さらに、基板の第２の主面
側には、前記ｎ、ｐいずれか一方の電極と電気的に接続
された第１の電極が、基板の側面と連続して形成され
て、その第１の電極が基板の第１の主面側の表面に形成
された絶縁膜によって、もう一方の電極と絶縁されてい
ることを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】前記ｎ型窒化物半導体層が第１の主面に
接近した側にあり、前記第１の電極がｎ電極と電気的に
接続されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化
物半導体素子。
【請求項３】前記絶縁膜の表面には、第１の電極と逆
の導電型の電極と電気的に接続された第２の電極が形成
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
窒化物半導体素子。
【請求項４】前記第２の電極が支持体表面と対向する
ようにしてボンディングされていることを特徴とする請
求項３に記載の窒化物半導体素子。