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公開番号2025042858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150035
出願日2023-09-15
発明の名称発光素子および発光素子の製造方法
出願人豊田合成株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H10H 20/831 20250101AFI20250321BHJP()
要約【課題】p側電極がオーミック接触可能としつつ、紫外線反射率を高くすることができる発光素子を提供する。
【解決手段】フリップチップ型で紫外発光の発光素子1は、n型のIII族窒化物半導体からなるn型層11と、n型層11上に設けられたIII族窒化物半導体からなる活性層12と、活性層12上に設けられたp型のIII族窒化物半導体からなるp型層15と、p型層15上に設けられ、Ru、Rh、またはそれらを主成分とする合金からなりp型層15に接する層を含み、発光波長の紫外光を透過する厚さに設定されたp側電極17と、p側電極17の一部の上に接して設けられ、発光波長の紫外光を反射する絶縁性のDBR層19と、DBR層19のうちp側電極17上の領域に形成された孔25を介して、p側電極17と電気的に接続する第2のp側電極22とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
フリップチップ型で紫外発光の発光素子において、
ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型層と、
前記ｎ型層上に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層上に設けられたｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型層と、
前記ｐ型層上に設けられ、Ｒｕ、Ｒｈ、またはそれらを主成分とする合金からなり前記ｐ型層に接する層を含み、発光波長の紫外光を透過する厚さに設定されたｐ側電極と、
前記ｐ側電極の一部の上に接して設けられ、発光波長の紫外光を反射する絶縁性のＤＢＲ層と、
前記ＤＢＲ層のうち前記ｐ側電極上の領域に形成された孔を介して、前記ｐ側電極と電気的に接続する第２のｐ側電極と、
を有する、発光素子。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記ＤＢＲ層は、前記ｐ側電極の一部の上に接して設けられ、かつ、前記ｎ型層、前記活性層および前記ｐ型層の少なくとも１つの側面に接して設けられる、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
発光波長が２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記ＤＢＲ層は、ＨｆＯ
２
を含む、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側電極の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項６】
前記ｐ型層は、前記ｐ側電極と接し、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を有し、
前記ｐ型コンタクト層の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型層は、前記ｐ側電極と接し、Ａｌ組成比が５０％以下のＡｌＧａＮからなるｐ型コンタクト層を有し、
前記ｐ型コンタクト層の厚さは、２０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項８】
フリップチップ型で紫外発光の発光素子の製造方法において、
ｎ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型層を形成するｎ型層形成工程と、
前記ｎ型層上に、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層上に、ｐ型のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型層を形成するｐ型層形成工程と、
前記ｐ型層上に、Ｒｕ、Ｒｈ、またはそれらを主成分とする合金からなり前記ｐ型層に接する層を含み、発光波長の紫外光を透過する厚さのｐ側電極を形成するｐ側電極形成工程と、
前記ｐ側電極の一部の上に接するように、発光波長の紫外光を反射する絶縁性のＤＢＲ層を形成するＤＢＲ層形成工程と、
前記ＤＢＲ層のうち前記ｐ側電極上の領域に形成された孔を介して、前記ｐ側電極と電気的に接続するように第２のｐ側電極を形成する第２のｐ側電極形成工程と、
を有する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、発光素子および発光素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた固体発光素子の紫外光の波長は約２１０～４００ｎｍの範囲の波長帯に対応している。一方、ＵＶＣ（波長１００～２８０ｎｍ）は効率的に殺菌、除菌できることが知られており、水や空気などの殺菌、消毒に使用することが注目されている。そのため、発光波長がＵＶＣに対応する紫外光を放射するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の需要が高まっており、高効率化に向けた研究、開発が盛んに行われている。
【０００３】
特許文献１には、ＵＶＣ発光のＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子におけるｐ側電極として、ｐ型半導体層に接触し、厚さが１０ｎｍ以下のＲｈ層と、Ｒｈ層に接触し、厚さが２０ｎｍ以上のＡｌ層とを有した構造が記載されている。このような構造とすることでコンタクト抵抗を低減するとともに反射率を向上できることが記載されている。また、ｐ電極をアニールすることでＲｈ層とＡｌ層が混ざり合い、Ｒｈ層単層に比べて反射率が向上することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ＵＶＣ発光のＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子におけるｐ側電極として、透明電極と、ｐ電極と、ｐ側接合電極とを有した構造が記載されている。透明電極は、ｐ型半導体層上に接触して設けられ、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電性材料からなる。ｐ電極は、透明電極上に接触して設けられ、Ｎｉ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｌなどからなる。ｐ側接合電極は、ｐ電極上に接触して設けられ、Ａｕなどからなる。
【０００５】
特許文献２には、さらに、透明電極上およびｐ層上にわたって、ＳｉＯ
２
、ＳｉＮ、ＳｉＯ
２
／Ａｌ／ＳｉＯ
２
、分散ブラッグ反射層（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）などからなる反射絶縁膜を設けて、半導体層を構成する活性層から放射される光を反射させて光取り出しを向上させることが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、赤色、緑色及び青色を発光するＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子が、ｐ型半導体層上に接触して設けられ発光波長に対して透過率の高い伝導層と、伝導層上に接触して設けられた導電性の反射層と、反射層上に接触して設けられた絶縁層と、絶縁層上に絶縁層を貫通する形状に設けられた電極部とを有する構造が記載されている。
【０００７】
伝導層は、発光波長に対して透過率の高い透明な酸化物系物質、例えば、ＩＴＯ、ＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＧＺＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうちの１つ以上を用いている。反射層は、高い電気伝導度を有する反射金属またはこれらの合金、例えば、Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｈｆ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，ＣｕまたはＲｈのうち少なくとも１つを含む。絶縁層は、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ＳｉＯ
２
、Ｓｉ
３
Ｎ
４
、ＴｉＯ
２
、またはＡｌＮのうち少なくとも１つで形成することができ、ＤＢＲを含むことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２２－３０９４８号公報
特開２０２３－３４２２７号公報
特開２０１５－２２０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現状、ｐ－ＡｌＧａＮやｐ－ＧａＮに対してオーミック接触可能な材料は紫外領域（特にＵＶＣ）の光に対して反射率が低い。Ａｌは紫外線領域の光に対して高い反射率を有しているが、ｐ－ＡｌＧａＮやｐ－ＧａＮに対してオーミック接触できない。そのため、ｐ側電極がオーミック接触可能としつつ、紫外線反射率を高くすることが望まれていた。
【００１０】
また、特許文献１では、Ａｌの拡散によりｐ層とＡｌとが接する可能性があり、コンタクト抵抗が悪化してしまう可能性があった。特許文献２では、オーミック接触および反射率の観点で改善の余地があった。特許文献３は、紫外発光の発光素子を対象としていないため、紫外線領域において、オーミック接触を向上させ、かつ、紫外線反射率を高くするためには、検討の余地があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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