DE19820777A1 - Electrode for light emitting semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die auf einer Oberfläche eines p-leitenden Verbund halbleiters auf GaN-Basis gebildet ist, und ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode.The present invention relates to an electrode for a light-emitting Semiconductor device on a surface of a p-type composite GaN-based semiconductor is formed, and a manufacturing method the electrode.
In den letzten Jahren haben Verbundhalbleitermaterialien auf GaN-Basis als ein Halbleitermaterial für lichtemittierende Vorrichtungen, die Licht mit kurzer Wellenlänge emittieren, Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Der Verbundhalbleiter auf GaN-Basis wird auf verschiedenen Oxidsubstraten, wie Saphireinkristall oder ein Verbundsubstrat der III-V-Gruppe durch das Metallorganische-Chemische-Vapor-Deposition-Verfahren (MOCVD-Verfahren), ein Molekularstrahlepitaxieverfahren (MBE-Verfahren) oder ein anderes derartiges Verfahren gebildet.In recent years, compound semiconductor materials have been based on GaN as a semiconductor material for light emitting devices that emit light emit with a short wavelength, attracting attention. Of the GaN-based compound semiconductors are made on various oxide substrates, such as sapphire crystal or a III-V group composite substrate the metal organic chemical vapor deposition process (MOCVD method), a molecular beam epitaxy method (MBE method) or a other such process is formed.
Ein Verbundhalbleiter auf GaN-Basis ist ein Verbundhalbleiter der III-V-Gruppe, die im allgemeinen durch AlxGayIn1-x-yN dargestellt werden, (O≦x≦1, O≦y≦1, O≦x+y≦1).A compound semiconductor based on GaN is a compound semiconductor of the III-V group, which are generally represented by Al x Ga y In 1-xy N, (O ≦ x ≦ 1, O ≦ y ≦ 1, O ≦ x + y ≦ 1).
Im Fall einer lichtemittierenden Vorrichtung, die durch Beschichten oder Laminieren von Schichten dieses Verbundhalbleiters auf GaN-Basis gebil det ist, der ein Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material, wie ein Saphirsubstrat, verwendet, kann auf der Rückfläche des Substrats keine Elektrode vorgesehen werden, im Gegensatz dazu, wenn ein Halb leitersubstrat, wie ein GaAs- oder GaP-Substrat verwendet wird, das elek trisch leitend ist. Dementsprechend werden zwei positive und negative Elektroden auf der gleichen Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung gebildet. Wenn Elektrizität durch die beiden Elektroden hindurchtritt, um eine Lichtemission zu erzeugen, wird das Licht von der Oberfläche emit tiert, auf der die Elektroden vorgesehen sind, weil das Saphir- oder andere derartige Substratmaterial ein Isolator ist. Das Licht wird nämlich nach oben emittiert.In the case of a light-emitting device that is coated or Laminating layers of this compound semiconductor based on GaN det, which is a substrate made of an electrically insulating material, such as a sapphire substrate, can be used on the back surface of the substrate no electrode is provided, as opposed to when a half conductor substrate, such as a GaAs or GaP substrate is used, the elek is tric leading. Accordingly, two positive and negative Electrodes on the same surface of the light emitting device educated. When electricity passes through the two electrodes to To produce a light emission, the light is emitted from the surface tiert on which the electrodes are provided because the sapphire or other such substrate material is an insulator. The light is after emitted above.
Eine Eigenschaft des Verbundhalbleitermaterials auf GaN-Basis ist, daß die Stromdiffusion in der Querrichtung klein ist. Selbst wenn Elektroden gebildet sind und Licht emittiert wird, indem Elektrizität zwischen diesen geleitet wird, findet aufgrund dieser Eigenschaft der Hauptteil des Strom flusses direkt unter den Elektroden statt, infolgedessen ist die Lichtemis sion auf den Bereich genau unter den Elektroden begrenzt und diffundiert nicht leicht zum Umfangsbereich der Elektroden. Deshalb wird in dem Fall von herkömmlichen undurchsichtigen Elektroden die Lichtemission durch die Elektrode selbst unterbrochen und kann nicht von der Ober seite der Elektrode entnommen werden. Infolgedessen wird die beabsich tigte Verbesserung der Lichtemissionsintensität nicht erreicht.A property of the GaN-based compound semiconductor material is that the current diffusion in the transverse direction is small. Even if electrodes are formed and light is emitted by electricity between them due to this property, the main part of the current takes place flow directly under the electrodes, consequently the light emis sion limited to the area just below the electrodes and diffuses not easily to the peripheral area of the electrodes. Therefore in the In the case of conventional opaque electrodes, light emission interrupted by the electrode itself and cannot be from the upper side of the electrode. As a result, the intention not achieved improvement in light emission intensity.
Um diesen Nachteil zu überwinden, offenbart die JP-A-6-314 822 eine Technik, die den Vorrichtungsaufbau betrifft, wodurch eine lichtdurchläs sige Elektrode, die ein sehr dünnes Metall umfaßt, als eine p-leitende Elektrode verwendet wird und über beinahe der gesamten vorderen Ober fläche der Vorrichtung gebildet ist, um dadurch zu gestatten, daß das emittierte Licht durch die lichtdurchlässige Elektrode hindurchtritt und von der oberen Seite nach außen emittiert wird. Bei dieser Offenbarung werden beispielsweise Au, Ni, Pt, In, Cr oder Ti als das Elektrodenmaterial verwendet, und der Metallfilm, der durch Vapor-Deposition gebildet wird, wird bei einer Temperatur von 500°C oder höher wärmebehandelt, um ei ne Sublimation des Metalls einzuleiten, so daß die Dicke auf zwischen 0,001 und 1 µm verringert wird, um dadurch Lichtdurchlässigkeit zu ver leihen. Der Ausdruck "lichtdurchlässig", wie er hierin in bezug auf die Elektrode verwendet wird, bezieht sich auf eine Elektrode, durch die eine Lichtemission, die unter der Elektrode erzeugt wird, beobachtet werden kann. Um zu ermöglichen, daß ein Beobachtung durch die Elektrode stattfindet, muß die Elektrode eine Lichttransmission von mindestens 10% aufweisen.In order to overcome this disadvantage, JP-A-6-314 822 discloses one Technology related to device construction which allows light to pass through sige electrode, which comprises a very thin metal, as a p-type Electrode is used and covers almost the entire front upper surface of the device is formed to thereby allow that emitted light passes through the translucent electrode and is emitted from the upper side to the outside. With this revelation For example, Au, Ni, Pt, In, Cr or Ti are used as the electrode material used and the metal film that is formed by vapor deposition is heat-treated at a temperature of 500 ° C or higher to ne sublimation of the metal so that the thickness on between 0.001 and 1 µm is reduced, thereby ver light transmission lend. The term "translucent" as used herein with respect to the Electrode used refers to an electrode through which one Light emission generated under the electrode can be observed can. To allow observation through the electrode takes place, the electrode must have a light transmission of at least Have 10%.
Jedoch weist ein derartiger dünner Metallfilm eine geringe Festigkeit auf, die es unmöglich macht, Drähte direkt an den Dünnfilm zu bonden oder zu kontaktieren, um elektrischen Strom von einer äußeren Quelle zu inji zieren. Aus diesem Grund wenden Elektroden zur Verwendung bei licht emittierenden Halbleitervorrichtungen im allgemeinen einen Aufbau an, der umfaßt, daß zusätzlich zu der lichtdurchlässigen Elektrode eine Drahtbonding- oder Drahtkontaktierungselektrode gebildet wird, die einen elektrischen Kontakt mit der lichtdurchlässigen Elektrode aufweist, und daß diese Drahtbondingelektrode verwendet wird, um den Draht anzu schließen, der benutzt wird, um Strom zur lichtdurchlässigen Elektrode zu transportieren.However, such a thin metal film has low strength, which makes it impossible to bond wires directly to the thin film or to inject to inject electrical power from an external source adorn. For this reason, electrodes are used for light emitting semiconductor devices generally have a structure which includes that in addition to the translucent electrode Wire bonding or wire bonding electrode is formed, the one has electrical contact with the translucent electrode, and that this wire bonding electrode is used to start the wire close, which is used to supply electricity to the translucent electrode to transport.
Wenn unter Verwendung eines dünnen Metallfilms eine lichtdurchlässige Elektrode gebildet wird, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, umfaßt der Aufbau im allgemeinen, daß die Drahtbondingelektrode 8 auf der lichtdurchlässigen Elektrode 7 gebildet wird. Jedoch ist es bei diesem Aufbau schwierig, eine Anhaftung zwischen der vorderen Oberfläche der lichtdurchlässigen Elek trode 7 und der unteren Oberfläche der Drahtbondingelektrode 8 sicher zustellen, was manchmal bewirkt, daß sich die Drahtbondingelektrode 8 während des Elektrodenherstellungsprozesses abschält.In general, when a transparent electrode is formed using a thin metal film as shown in Fig. 23, the structure includes that the wire bonding electrode 8 is formed on the transparent electrode 7 . However, it is difficult with this structure, adhesion between the front surface of the transparent elec trode 7 and the lower surface of the Drahtbondingelektrode 8 determine safe, which sometimes causes the Drahtbondingelektrode 8 peels off during the electrode production process.
Um dies zu überwinden, offenbart die JP-A-7-94782 eine Technik zur Ver besserung der Bondingeigenschaften, die in Fig. 24 veranschaulicht ist. Bei dieser Anordnung ist in der lichtdurchlässigen Elektrode 7 ein Fenster gebildet, über dem die Oberfläche des Halbleiters 9 freigelegt ist, die Drahtbondingelektrode ist auf dem Fenster 70 gebildet, um einen direkten Kontakt zwischen der Drahtbondingelektrode 8 und der Oberfläche des Halbleiters 9 zu bewirken.To overcome this, JP-A-7-94782 discloses a technique for improving the bonding properties, which is illustrated in Fig. 24. With this arrangement, a window is formed in the translucent electrode 7 , above which the surface of the semiconductor 9 is exposed, the wire bonding electrode is formed on the window 70 to cause direct contact between the wire bonding electrode 8 and the surface of the semiconductor 9 .
In den meisten Fällen wird ein Dickfilm mit einer Dicke von ungefähr 1 µm für die Drahtbondingelektrode als eine Möglichkeit verwendet, den Einfluß des Drahtbonders (der Kontaktierungsvorrichtung) zu absorbieren. Weil er dermaßen dick ist, kann der Drahtbondingelektrode keine Lichtdurchläs sigkeit verliehen werden. Dies bedeutet, daß die Lichtemission, die direkt unter der Drahtbondingelektrode auftritt, durch die Drahtbondingelektro de unterbrochen wird, und dadurch nicht nach außen emittiert werden kann. Um eine höhere Emissionshelligkeit zu erreichen, ist somit ein Auf bau erforderlich, durch den Strom nicht in den Halbleiterabschnitt direkt unterhalb der Drahtbondingelektrode injiziert wird, sondern statt dessen zu der lichtdurchlässigen Elektrode fließt.In most cases, a thick film with a thickness of about 1 micron used for the wire bonding electrode as a way to influence of the wire bonder (the contacting device). Because he is so thick, the wire bonding electrode can not let light through be awarded. This means that the light emission is direct occurs under the wire bonding electrode by the wire bonding electrode de is interrupted, and thus not be emitted to the outside can. In order to achieve a higher emission brightness, there is an upside construction required, through the current not directly into the semiconductor section is injected below the wire bonding electrode, but instead flows to the translucent electrode.
Die JP-A-8-250 768 offenbart eine Technik, durch die kein Strom zu dem Bereich unter der Drahtbondingelektrode fließt. Dies wird erreicht, indem die Halbleiterschichten unter der Drahtbondingelektrode durch verschie dene Verfahren mit einem Bereich mit hohem Widerstand versehen wer den, wie beispielsweise indem eine Siliziumoxidschicht gebildet wird, in dem ein Bereich freigelassen wird, der keiner Behandlung zur p-Leiter-Aus bildung unterzogen wird, indem Wärmebehandlung oder Ionenimplan tation usw. verwendet wird. Der Bereich mit hohem Widerstand verhin dert, daß Strom unter der Drahtbondingelektrode fließt, wobei der Strom statt dessen direkt zu der lichtdurchlässigen Elektrode geleitet wird, um dadurch den Strom effizient zu nutzen.JP-A-8-250 768 discloses a technique by which there is no current to it Area under the wire bonding electrode flows. This is accomplished by the semiconductor layers under the wire bonding electrode by various process with a high resistance area such as by forming a silicon oxide layer in an area is left free of no treatment for p-wire off education undergoes by heat treatment or ion implant tation etc. is used. The area with high resistance prevails that current flows under the wire bonding electrode, the current instead is passed directly to the translucent electrode to thereby using the electricity efficiently.
Jedoch erfordert bei der Offenbarung der JP-A-8-250 768 der Aufbau, der den Bereich mit hohem Widerstand unter der Drahtbondingelektrode vor sieht, die Bildung von Siliziumoxidschichten und Schritte, um den Wider stand des Halbleiters zu vergrößern. Dadurch ist der Prozeß kompliziert und die Herstellung benötigt eine lange Zeitdauer. Um beispielsweise die Siliziumoxidschichten zu bilden, ist es notwendig, Photolithographie, um eine Musterung zu bewirken, oder Plasma-CVD-Prozesse und dergleichen zu verwenden. Ähnlich müssen Photolithographie, Ionenimplantation, Wärmebehandlung und andere derartige Prozesse verwendet werden, um einen Halbleiterbereich mit hohem Widerstand zu bilden. All diese Prozes se sind komplex und zeitraubend.However, in the disclosure of JP-A-8-250 768, the structure of the the high resistance area under the wire bonding electrode sees the formation of silicon oxide layers and steps to counter them to increase the size of the semiconductor. This makes the process complicated and it takes a long time to manufacture. For example, the To form silicon oxide layers, it is necessary to order photolithography to effect patterning, or plasma CVD processes and the like to use. Similarly, photolithography, ion implantation, Heat treatment and other such processes are used to to form a semiconductor region with high resistance. All of these processes They are complex and time consuming.
Wenn die oben beschriebene Anordnung mit einem Bereich mit hohem Widerstand auf die Ausgestaltung der obigen JP-A-7-94782 angewandt werden soll, bei der die Drahtbondingelektrode 8 auf dem Fenster 70 vor gesehen ist (Fig. 24), wird auch der Bereich mit hohem Widerstand in dem Halbleiter 9 unterhalb der Drahtbondingelektrode 8 gebildet. Dies erzeugt eine Anordnung, bei welcher der Strom von dem Umfangsabschnitt 8a der Drahtbondingelektrode 8 über die lichtdurchlässige Elektrode 7 in den Halbleiter 9 fließen muß, wobei eine Lichtemission in dem Injektionsbe reich 91 erzeugt wird. Weil der Umfangsabschnitt 8a als eine Barriere für das erzeugte Licht wirkt, kann die Lichtemission nicht nach oben ent nommen werden. Die Lichtemission wird deshalb vergeudet, wodurch der Emissionswirkungsgrad verringert wird.If the above-described arrangement having a high resistance area is to be applied to the configuration of JP-A-7-94782 above, in which the wire bonding electrode 8 is provided on the window 70 ( Fig. 24), the area becomes also high resistance is formed in the semiconductor 9 below the wire bonding electrode 8 . This creates an arrangement in which the current from the peripheral portion 8 a of the wire bonding electrode 8 must flow through the translucent electrode 7 in the semiconductor 9 , wherein a light emission in the injection area 91 is generated. Because the peripheral portion 8 a acts as a barrier to the light generated, the light emission can not be removed upwards. The light emission is therefore wasted, reducing the emission efficiency.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrode für lichtemittie rende Halbleitervorrichtungen bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau verwendet, der in der Lage ist, einen Stromfluß unter der Drahtbonding elektrode sicher zu blockieren und die den Lichtemissionswirkungsgrad verbessern kann.The aim of the present invention is to provide an electrode for light emitting rende semiconductor devices to provide a simple structure used, which is able to flow a current under the wire bonding to safely block the electrode and reduce the light emission efficiency can improve.
Die vorliegende Erfindung erreicht das obige Ziel, indem eine Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vorgesehen wird, die auf der Oberfläche eines p-leitenden Verbundhalbleiters auf GaN-Basis gebildet ist, umfassend: eine lichtdurchlässige Elektrode, die derart gebildet ist, daß sie in Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, und eine Drahtbondingelektrode, die in elektrischem Kontakt mit der lichtdurchläs sigen Elektrode steht und derart gebildet ist, daß sie in teilweisen Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, wobei mindestens ein Bereich, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, einen höheren Kontaktwiderstand pro Flächeneinheit in bezug auf den Halbleiter aufweist als ein Bereich der lichtdurchlässigen Elektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht.The present invention achieves the above object by using an electrode for a semiconductor light emitting device is provided on the Surface of a p-type compound semiconductor based on GaN is formed comprising: a translucent electrode formed so that it comes into contact with the surface of the semiconductor, and a Wire bonding electrode that is in electrical contact with the translucent Sigen electrode is and is formed such that it is in partial contact reaches the surface of the semiconductor, at least one area, which is in contact with the semiconductor has a higher contact resistance per unit area with respect to the semiconductor has as a range of translucent electrode that is in contact with the semiconductor.
Die Drahtbondingelektrode kann einen mehrschichtigen Aufbau aufwei sen, bei dem die oberste Schicht aus Al oder Au gebildet ist.The wire bonding electrode can have a multilayer structure in which the top layer is made of Al or Au.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann eine erste Schicht umfassen, die derart gebildet ist, daß sie in Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, und die mindestens einen Bestandteil umfaßt, der aus der Grup pe ausgewählt ist, die aus Au, Pt und Pd besteht, und sie kann eine zweite Schicht umfassen, die auf der ersten Schicht gebildet ist und ein licht durchlässiges Metalloxid umfaßt, das ein Oxid von mindestens einem Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg und In besteht.The translucent electrode may include a first layer that is formed such that it is in contact with the surface of the semiconductor arrives, and which comprises at least one component, which from the group pe is selected, which consists of Au, Pt and Pd, and it can be a second Include layer formed on the first layer and a light permeable metal oxide comprising an oxide of at least one Contains metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg and In exist.
Die zweite Schicht weist einen Sauerstoffanteil auf, der allmählich von der zweiten Schicht in Richtung der ersten Schicht in dem Bereich in der Nä he der Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und der ersten Schicht abnimmt.The second layer has an oxygen content that gradually decreases from that second layer towards the first layer in the area near he interface between the second layer and the first layer decreases.
Die erste Schicht kann ein Metallelement enthalten, das ein Hauptbe standteil des Metalloxids ist, das die zweite Schicht bildet.The first layer may contain a metal element which is a main element is part of the metal oxide that forms the second layer.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann derart gebildet sein, daß sie an ei nem Abschnitt über der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt, an dem die Drahtbondingelektrode angeordnet ist.The translucent electrode can be formed such that it on egg a portion above the top surface of the wire bonding electrode lies on which the wire bonding electrode is arranged.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann derart gebildet sein, daß sie über dem Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt.The transparent electrode can be formed such that it over the circumference of the top surface of the wire bonding electrode.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann derart gebildet sein, daß sie die ge samte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode bedeckt.The translucent electrode can be formed such that it ge entire upper surface of the wire bonding electrode is covered.
Ein Abschnitt der zweiten Schicht der lichtdurchlässigen Elektrode, der über der Drahtbondingelektrode liegt, kann entfernt sein, so daß die erste Schicht freigelegt ist.A portion of the second layer of the translucent electrode, the overlying the wire bonding electrode can be removed so that the first Layer is exposed.
Die Elektrode für eine erfindungsgemäße lichtemittierende Halbleitervor richtung umfaßt auch eine Elektrode, die auf der Oberfläche eines p-lei tenden Verbundhalbleiters auf GaN-Basis gebildet ist, die auch eine licht durchlässige Elektrode umfaßt, die derart gebildet ist, daß sie in Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, und die eine Drahtbonding elektrode umfaßt, die in elektrischem Kontakt mit der lichtdurchlässigen Elektrode steht und derart gebildet ist, daß eine untere Oberfläche in teil weisem Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters steht und die licht durchlässige Elektrode über einer oberen Oberfläche liegt.The electrode for a light-emitting semiconductor according to the invention direction also includes an electrode placed on the surface of a p-lei tendency compound semiconductor is formed based on GaN, which is also a light permeable electrode formed to be in contact with the surface of the semiconductor, and the one wire bonding includes electrode that is in electrical contact with the translucent Electrode stands and is formed such that a lower surface in part wise contact with the surface of the semiconductor and the light permeable electrode lies over an upper surface.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann derart gebildet sein, daß sie über dem Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt.The transparent electrode can be formed such that it over the circumference of the top surface of the wire bonding electrode.
Die lichtdurchlässige Elektrode kann derart gebildet sein, daß sie die ge samte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode bedeckt.The translucent electrode can be formed such that it ge entire upper surface of the wire bonding electrode is covered.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereit, die auf einer Oberfläche eines p-leitenden Verbundhalbleiters auf GaN-Basis ge bildet wird, umfassend: einen ersten Schritt, daß eine Drahtbondingelek trode an einem Abschnitt der Oberfläche des Halbleiters gebildet wird, ei nen zweiten Schritt, daß eine erste Schicht auf der Oberfläche des Halb leiters gebildet wird, wobei die erste Schicht mindestens einen Bestandteil umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Pt und Pd be steht, und derart gebildet ist, daß sie an einem Abschnitt über der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt, an dem die Drahtbonding elektrode angeordnet ist, einen dritten Schritt, daß auf der ersten Schicht eine zweite Schicht gebildet wird, die mindestens ein Metall umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg und In besteht, und einen vierten Schritt, daß eine lichtdurchlässige Elektrode gebildet wird, indem die erste und die zweite Schicht in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt werden. The present invention also provides a method of making a Electrode for a semiconductor light-emitting device ready on a surface of a p-type compound semiconductor based on GaN comprising: a first step that a wire bond elec trode is formed on a portion of the surface of the semiconductor, ei NEN second step that a first layer on the surface of the half conductor is formed, wherein the first layer at least one component which is selected from the group consisting of Au, Pt and Pd stands, and is formed such that it is at a portion above the upper Surface of the wire bonding electrode lies on which the wire bonding electrode is arranged, a third step that on the first layer forming a second layer comprising at least one metal which is selected from the group consisting of Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg and In, and a fourth step is that a translucent electrode is formed by placing the first and second layers in an oxygen containing atmosphere can be heat treated.
Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann statt dessen umfassen: einen ersten Schritt, daß eine Drahtbondingelektrode an einem Abschnitt der Oberfläche des Halbleiters gebildet wird, einen zweiten Schritt, daß eine Legierungsschicht auf der Oberfläche des Halbleiters ge bildet wird, wobei die Legierungsschicht eine Legierung umfaßt, die min destens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Pt und Pd besteht, und die mindestens ein Metall enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg und In be steht, und die derart gebildet ist, daß sie an einem Abschnitt über der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt, an dem die Drahtbon dingelektrode angeordnet ist, und einen dritten Schritt, daß eine licht durchlässige Elektrode gebildet wird, indem die Legierungsschicht in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt wird, um auf der Halbleiterseite eine erste Schicht zu bilden, die aus Metall oder einer Le gierung besteht, und eine zweite Schicht zu bilden, die aus einem licht durchlässigen Metalloxid besteht, das auf der ersten Schicht gebildet ist.The method of manufacturing an electrode for a light emitting Semiconductor device according to the present invention can instead comprise: a first step that a wire bonding electrode on a Section of the surface of the semiconductor is formed, a second Step that an alloy layer on the surface of the semiconductor ge is formed, wherein the alloy layer comprises an alloy which min contains at least one metal selected from the group consisting of Au, Pt and Pd, and which contains at least one metal that consists of the Group is selected from Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg and In be stands, and which is formed such that it is at a portion above the top surface of the wire bonding electrode, on which the wire receipt thing electrode is arranged, and a third step that a light permeable electrode is formed by the alloy layer in a Oxygen containing atmosphere is heat treated to on the Semiconductor side to form a first layer made of metal or an Le alloy, and to form a second layer consisting of a light permeable metal oxide formed on the first layer.
Wie es im vorangehenden beschrieben wurde, ist der Bereich der Draht bondingelektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, derart gebildet, daß er einen höheren Kontaktwiderstand pro Flächeneinheit in bezug auf den Halbleiter aufweist als der Bereich der lichtdurchlässigen Elektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, was es möglich macht, sicher zu verhindern, daß Strom unter der Drahtbondingelektrode fließt, so daß der gesamte Strom von um die Drahtbondingelektrode herum in die licht durchlässige Elektrode injiziert wird, aus der er in den Schichtkörper ein tritt und zur Lichtemissionsfunktion beiträgt. Das heißt, es wird keine Lichtemission unter der Drahtbondingelektrode erzeugt, so daß, indem das Licht nicht durch die Drahtbondingelektrode behindert wird, im we sentlichen das gesamte erzeugte Licht von der lichtdurchlässigen Elektro de nach oben emittiert werden kann. Dadurch kann der Strom effektiv ausgenutzt und der Lichtemissionswirkungsgrad verbessert werden.As described above, the area is the wire bonding electrode, which is in contact with the semiconductor, formed in such a way that he has a higher contact resistance per unit area with respect to has the semiconductor as the region of the transparent electrode, which is in contact with the semiconductor, which makes it possible to prevent current from flowing under the wire bonding electrode, so that the total current from around the wire bonding electrode into the light permeable electrode is injected, from which it enters the laminate occurs and contributes to the light emission function. That means it won't Light emission generated under the wire bonding electrode, so that by the light is not obstructed by the wire bonding electrode, we sentlich all the light generated by the translucent electro de can be emitted upwards. This allows the electricity to be effective exploited and the light emission efficiency can be improved.
Diese Elektrodenausgestaltung, die eine Drahtbondingelektrode und eine lichtdurchlässige Elektrode aufweist, kann gebildet werden, indem Dünn filme unter Verwendung eines Verfahrens, wie eines Vapor-Deposition-Ver fahrens, aufgewachsen werden. Der Prozeß ist sehr einfach, indem er nur die Vapor-Deposition des Metallmaterials umfaßt, so daß die Bildung der Filme schnell bewirkt werden kann. Das heißt, ein Stromfluß unter der Drahtbondingelektrode kann sicher mittels eines einfachen Aufbaus blockiert werden, der leicht gebildet werden kann ohne komplexe Prozesse vornehmen zu müssen.This electrode design, which is a wire bonding electrode and a having translucent electrode can be formed by thin films using a method such as a vapor deposition ver driving, growing up. The process is very simple by only includes the vapor deposition of the metal material so that the formation that films can be made quickly. That is, a current flow under The wire bonding electrode can be securely attached using a simple structure blocked, which can be easily formed without complex processes to have to make.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung be schrieben, in dieser zeigt:The invention will be exemplified below with reference to the drawing wrote in this shows:
Fig. 1 eine Gesamtansicht des Aufbaus der Elektrode der Erfindung, Fig. 1 is an overall view of the structure of the electrode of the invention,
Fig. 2 einen Graph, der die Kontaktwiderstandseigenschaften (Span nung-Strom-Eigenschaften) jedes Metalls oder jeder Legierung in bezug auf einen p-leitenden GaN-Halbleiter zeigt, Fig. 2 is a graph (Span-current voltage characteristics) of each metal or any alloy with respect to a p-type GaN semiconductor shows the contact resistance properties,
Fig. 3 den zweischichtigen Aufbau der Drahtbondingelektrode der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 shows the two-layer structure of Drahtbondingelektrode of the present invention,
Fig. 4 die Gesamtheit der oberen Oberfläche der Drahtbondingelek trode von Fig. 3, über der die lichtdurchlässige Elektrode liegt, Fig. 4 shows the entirety of the upper surface of the Drahtbondingelek trode of Fig. 3, on which the transparent electrode is located,
Fig. 5 den Umfangsabschnitt der oberen Oberfläche der Drahtbon dingelektrode von Fig. 3, über dem die lichtdurchlässige Elektrode liegt, Fig. 5 shows the peripheral portion of the upper surface of the Drahtbon ding electrode of Fig. 3, on which the transparent electrode is located,
Fig. 6 den zweischichtigen Aufbau der lichtdurchlässigen Elektrode der vorliegenden Erfindung, Fig. 6 shows the two-layer structure of the transparent electrode of the present invention,
Fig. 7 ein zweites Verfahren zur Herstellung der zweischichtigen lichtdurchlässigen Elektrode von Fig. 6, wobei Fig. 7(a) das er ste Stadium zeigt und Fig. 7(b) das zweite Stadium zeigt, FIG. 7 shows a second method for producing the two-layer transparent electrode of FIG. 6, FIG. 7 (a) showing the first stage and FIG. 7 (b) showing the second stage,
Fig. 8 die Gesamtheit der oberen Oberfläche der Drahtbondingelek trode von Fig. 3, über der eine zweischichtige lichtdurchlässi ge Elektrode liegt, Fig. 8, the whole of the upper surface of the Drahtbondingelek trode of FIG. 3, over which a two-layer electrode is lichtdurchlässi ge,
Fig. 9 eine Anordnung, bei der über die Gesamtheit der oberen Ober fläche der Drahtbondingelektrode von Fig. 3 eine zweischichti ge lichtdurchlässige Elektrode gelegt und die zweite Schicht entfernt worden ist,Has been removed in the over the entirety of the upper surface of the upper Drahtbondingelektrode of FIG. 3 placed a zweischichti ge transparent electrode and the second layer Fig. 9 an arrangement
Fig. 10 den Umfangsabschnitt der oberen Oberfläche der Drahtbon dingelektrode von Fig. 3, über dem die zweischichtige licht durchlässige Elektrode liegt, Fig. 10 shows the peripheral portion of the upper surface of the Drahtbon ding electrode of Fig. 3, on which the transparent electrode is two-layered light,
Fig. 11 eine Draufsicht, welche die Anordnung der Elektrode für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 11 is a plan view showing the arrangement of the approximate shape electrode for a light-emitting device according to a first exporting the present invention,
Fig. 12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 von Fig. 11, Fig. 12 is a sectional view taken along line 12-12 of Fig. 11,
Fig. 13 eine Ansicht, die das Tiefenprofil der jeweiligen Elemente der lichtdurchlässigen Elektrode der ersten Ausführungsform zeigt, das durch Auger-Elektronen-Spektroskopie gemessen wurde, Fig. 13 is a view showing the depth profile of the respective elements of the transparent electrode of the first embodiment obtained by Auger electron spectroscopy was measured
Fig. 14 ein Dünnfilm-XRD-Spektrum der zweiten Schicht der licht durchlässigen Elektrode der ersten Ausführungsform, Fig. 14 is a thin-film XRD pattern of the second layer of the transparent electrode of the first embodiment,
Fig. 15 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der Elektrode für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Fig. 15(a) das erste Stadium zeigt, Fig. 15(b) das zweite Stadium zeigt und Fig. 15(c) den Endzustand zeigt, Fig. 15 is a cross-sectional view according to the guide form the structure of the electrode for a light-emitting device of a second one of the present invention, wherein FIG 15 (a). The first stage, Fig. 15 (b) shows the second stage, and FIG. 15 (c) shows the final state,
Fig. 16 eine Ansicht, die das Tiefenprofil der jeweiligen Elemente der lichtdurchlässigen Elektrode der zweiten Ausführungsform zeigt, das durch Auger-Elektronen-Spektroskopie gemessen wurde, Fig. 16 is a view showing the depth profile of the respective elements of the transparent electrode of the second embodiment obtained by Auger electron spectroscopy was measured
Fig. 17 eine Draufsicht, welche die Anordnung der Elektrode für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 17 is a plan view showing the arrangement of the approximate shape electrode for a light-emitting device according to a third exporting the present invention,
Fig. 18 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18-18 von Fig. 17, Fig. 18 is a cross-sectional view taken along line 18-18 of Fig. 17,
Fig. 19 eine Draufsicht, welche die Anordnung der Elektrode für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer vierten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 19 is a plan view showing the arrangement of the approximate shape electrode for a light-emitting device according to a fourth exporting the present invention,
Fig. 20 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20-20 von Fig. 19, Fig. 20 is a sectional view taken along line 20-20 of Fig. 19,
Fig. 21 eine Draufsicht, welche die Anordnung der Elektrode für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer fünften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 21 is a plan view showing the arrangement of the approximate shape electrode for a light-emitting device according to a fifth embodiment of the present invention;
Fig. 22 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 22-22 von Fig. 21, Fig. 22 is a cross sectional view taken along line 22-22 of Fig. 21,
Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen p-leitenden Elektrode und Fig. 23 is a cross-sectional view of a conventional p-type electrode, and
Fig. 24 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen p-leitenden Elektrode, wobei ein Fenster mit einer Drahtbondingelektrode versehen ist. Fig. 24 is a sectional view of a conventional p-type electrode, wherein a window is provided with a Drahtbondingelektrode.
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Be zugnahme auf die Zeichnung beschrieben.Embodiments of the present invention will now be described under Be described on the drawing.
Fig. 1 ist eine Gesamtansicht, die den Aufbau der Elektrode für eine licht emittierende Halbleitervorrichtung der Erfindung zeigt. In der Zeichnung umfaßt die Elektrode 1 für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung eine lichtdurchlässige Elektrode 10, die auf der oberen Schichtseite eines Schichtkörpers 3 angeordnet ist, der eine lichtemittierende Halbleitervor richtung bildet, wo sie derart gebildet ist, daß sie in Kontakt mit der Ober fläche eines p-leitenden Halbleiters auf GaN-Basis 30 steht, und eine Drahtbondingelektrode 20, die in elektrischem Kontakt mit der licht durchlässigen Elektrode 10 steht und derart gebildet ist, daß sie in teil weisen Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters 30 gelangt. Die Draht bondingelektrode 20 ist derart gebildet, daß mindestens ein Bereich 20a, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht, einen höheren Kontaktwider stand pro Flächeneinheit in bezug auf den Halbleiter 30 aufweist als ein Bereich 10a der lichtdurchlässigen Elektrode 10, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht. Fig. 1 is an overall view showing the structure of the electrode for a semiconductor light-emitting device of the invention. In the drawing, the electrode 1 for a light-emitting semiconductor device includes a light-transmissive electrode 10 which is arranged on the upper layer side of a laminated body 3 which forms a light-emitting semiconductor device where it is formed so as to be in contact with the surface of a p conductive semiconductor based on GaN 30 , and a wire bonding electrode 20 which is in electrical contact with the light-permeable electrode 10 and is formed such that it comes into partial contact with the surface of the semiconductor 30 . The wire bonding electrode 20 is formed such that at least one area 20 a, which is in contact with the semiconductor 30 , has a higher contact resistance per unit area with respect to the semiconductor 30 than an area 10 a of the translucent electrode 10 , which is in contact with the semiconductor 30 .
Bei der in Fig. 1 gezeigten Elektrode 1 sind zwei positive und negative Elektroden auf der Seite des Halbleiters 30 des Schichtkörpers 3 gebildet. Jedoch ist die negative Elektrode aus Fig. 1 weggelassen.In the embodiment shown in FIG. 1, electrode 1 has two positive and negative electrodes are formed on the side of the semiconductor layer 30 of the body 3. However, the negative electrode is omitted from FIG. 1.
Der Bereich 20a der Drahtbondingelektrode 20, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht, ist aus einem Metall oder einer Legierung aus zwei oder mehr Metallen gebildet, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Tl, In, Mn, Ti, Al, Ag, Sn, AuBe, AuZn, AuMg, AlSi, TiSi und TiBe besteht. Eine anschließende Wärmebehandlung kann die feste Anhaftung zwischen der Elektrode 1 und dem Halbleiter 30 steigern.The area 20 a of the wire bonding electrode 20 , which is in contact with the semiconductor 30 , is formed from a metal or an alloy of two or more metals, which are selected from the group consisting of Tl, In, Mn, Ti, Al, Ag, Sn, AuBe, AuZn, AuMg, AlSi, TiSi and TiBe. Subsequent heat treatment can increase the firm adhesion between the electrode 1 and the semiconductor 30 .
Von diesen Metallen und Legierungen ermöglicht die Auswahl von Ti, TiSi, TiBe, Al, AlSi oder AuBe oder dergleichen, daß eine stärkere Anhaftung an der Oberfläche des Halbleiters 30 bewahrt werden kann.Of these metals and alloys, the selection of Ti, TiSi, TiBe, Al, AlSi or AuBe or the like enables stronger adhesion to the surface of the semiconductor 30 to be preserved.
Im Gegensatz dazu ist der Bereich 10a der lichtdurchlässigen Elektrode 10 aus einem Metall gebildet, das aus einer Gruppe von Metallen ausgewählt ist, die jeweils einen niedrigeren Kontaktwiderstand relativ zu dem Halb leiter 30 aufweisen, wie Au, Pd, Pt, Ni und Cr. Dem Metall kann eine Lichtdurchlässigkeit verliehen werden, indem das Metall als ein Dünnfilm ausgebildet wird, der eine Dicke von 1 nm bis 1000 nm aufweist.In contrast, the area 10 a of the transparent electrode 10 is formed from a metal that is selected from a group of metals, each having a lower contact resistance relative to the semiconductor 30 , such as Au, Pd, Pt, Ni and Cr. The metal can be given light transmittance by forming the metal as a thin film having a thickness of 1 nm to 1000 nm.
Fig. 2 zeigt die Kontaktwiderstandseigenschaften (Spannung-Strom-Eigen schaften) jedes Metalls oder jeder Legierung in bezug auf einen p-leitenden GaN-Halbleiter. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weisen Ni und Au einen niedri gen Kontaktwiderstand in bezug auf einen p-leitenden GaN-Halbleiter auf, während die Legierung AuBe einen äußerst hohen Kontaktwiderstand aufweist, was ihre Eignung als ein Material für den Drahtbondingelektro denbereich 20a zeigt, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht. Fig. 2 shows the contact resistance properties (voltage-current properties) of each metal or alloy with respect to a p-type GaN semiconductor. As shown in FIG. 2, Ni and Au have a low contact resistance with respect to a p-type GaN semiconductor, while the AuBe alloy has an extremely high contact resistance, which makes it suitable as a material for the wire bonding electrode region 20 a shows that is in contact with the semiconductor 30 .
Weil der Bereich 20a, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht, derart gebildet ist, daß er einen höheren Kontaktwiderstand in bezug auf den Halbleiter 30 als der lichtdurchlässige Elektrodenbereich 10a aufweist, der in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht, wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, sicher zu verhindern, daß Strom unter der Drahtbondingelektro de 20 fließt, wodurch sichergestellt ist, daß der gesamte Strom von um die Drahtbondingelektrode 20 herum in die lichtdurchlässige Elektrode 10 injiziert wird, von wo er in den Schichtkörper 3 eintritt und zum Licht emissionseffekt beiträgt. Das heißt, unter der Drahtbondingelektrode 20 wird keine Lichtemission erzeugt, so daß, indem das Licht nicht durch die Drahtbondingelektrode 20 behindert wird, im wesentlichen das gesamte erzeugte Licht von der lichtdurchlässigen Elektrode 10 nach außen emit tiert werden kann (nach oben in bezug auf Fig. 1). Dies ermöglicht, daß der Strom effektiv ausgenutzt wird und der Lichtemissionswirkungsgrad verbessert ist.Because the area 20 a, which is in contact with the semiconductor 30, is formed such that it has a higher contact resistance with respect to the semiconductor 30 than the translucent electrode area 10 a, which is in contact with the semiconductor 30 , as described above it is possible to safely prevent current from flowing under the wire bonding electrode 20 , thereby ensuring that all of the current is injected from around the wire bonding electrode 20 into the translucent electrode 10 , from where it enters the laminate 3 and contributes to the light emission effect. That is, no light emission is generated under the wire bonding electrode 20 , so that by not obstructing the light by the wire bonding electrode 20 , substantially all of the generated light can be emitted outward from the translucent electrode 10 (upward with respect to FIG . 1). This enables the power to be effectively used and the light emission efficiency is improved.
Der Elektrodenaufbau, der aus der Drahtbondingelektrode 20 und der lichtdurchlässigen Elektrode 10 besteht, kann gebildet werden, indem Dünnfilme unter Verwendung eines Vakuumablagerungsverfahrens oder dergl. aufgewachsen werden. Der Prozeß ist sehr einfach, indem er nur die Auswahl und Vapor-Deposition der Metallmaterialien umfaßt, so daß die Filme in einem kurzen Zeitraum aufgewachsen werden können. Das heißt, daß der Stromfluß unter der Drahtbondingelektrode 20 mittels eines ein fachen Aufbaus sicher blockiert werden kann, der leicht gebildet werden kann, ohne komplexe Prozesse vornehmen zu müssen.The electrode structure consisting of the wire bonding electrode 20 and the transparent electrode 10 can be formed by growing thin films using a vacuum deposition method or the like. The process is very simple, involving only the selection and vapor deposition of the metal materials so that the films can be grown in a short period of time. That is, the current flow under the wire bonding electrode 20 can be securely blocked by a simple structure that can be easily formed without having to carry out complex processes.
In den meisten Fällen wird Golddraht verwendet, um die Spannungsver sorgung mit der Drahtbondingelektrode 20 zu verbinden. Genauer werden kleine Goldbondingkugeln verwendet, um die Verbindung zwischen dem Golddraht und der Drahtbondingelektrode 20 unter Verwendung von Ul traschallwellen zu bewirken und somit die Bondingkugeln mit dem Elek trodenmaterial zu erwärmen und zu verschmelzen. Die Elektrodenmate rialien, die mit den Bondingkugeln verschmelzen, sind begrenzt, wobei Au und Al bekannte Materialien sind. Wenn ein Metall oder eine Legierung verwendet wird, die geeignet ist, einen Kontakt mit dem Halbleiter 30 zu bilden, jedoch nicht gut mit den Bondingkugeln verschmilzt, kann ein mehrschichtiger Aufbau für die Drahtbondingelektrode 20 verwendet wer den, um die Drahtbondingelektrode 20 mit einer Oberfläche zu versehen, die aus einem Metall gebildet ist, das gut mit den Bondingkugeln ver schmilzt.In most cases, gold wire is used to connect the power supply to the wire bonding electrode 20 . More specifically, small gold bonding balls are used to effect the connection between the gold wire and the wire bonding electrode 20 using ultrasonic waves, and thus to heat and fuse the bonding balls with the electrode material. The electrode materials that fuse with the bonding balls are limited, with Au and Al being known materials. If a metal or alloy is used which is suitable for making contact with the semiconductor 30 but does not fuse well with the bonding balls, a multilayer structure for the wire bonding electrode 20 can be used to provide the surface of the wire bonding electrode 20 provided, which is formed from a metal that melts well with the bonding balls ver.
Fig. 3 zeigt eine Drahtbondingelektrode, die einen zweischichtigen Aufbau aufweist. In der Zeichnung besteht die Drahtbondingelektrode 21 aus ei ner unteren Schicht 21a, die aus AuBe gebildet ist, das einen hohen Kon taktwiderstand zu dem Halbleiter 30 aufweist, während die obere Schicht 21b aus Au gebildet ist, das gute Verschmelzungseigenschaften in bezug auf die Bondingkugeln aufweist. Fig. 3 shows a Drahtbondingelektrode which has a two-layer structure. In the drawing, the wire bonding electrode 21 is made of a lower layer 21 a formed of AuBe which has a high contact resistance to the semiconductor 30 , while the upper layer 21 b is formed of Au which has good fusion properties with respect to the Has bonding balls.
In Fällen, in denen es eine schlechte Anhaftung zwischen dem Metall, das für die obere Schicht 21b verwendet wird, und dem Metall gibt, das für die untere Schicht 21a verwendet wird, kann ein dreischichtiger Aufbau oder ein Aufbau mit mehr als drei Schichten benutzt werden. Die Verwendung eines derartigen mehrschichtigen Aufbaus macht es möglich, eine Draht bondung zu verwirklichen, die sowohl einen hohen Kontaktwiderstand zu dem Halbleiter 30 als auch eine gute Verschmelzbarkeit mit Bondingku geln aufweist.In cases where there is poor adhesion between the metal used for the upper layer 21b and the metal used for the lower layer 21b , a three-layer structure or a structure with more than three layers can be used to be used. The use of such a multilayer structure makes it possible to realize a wire bond that has both a high contact resistance to the semiconductor 30 and a good fusibility with Bondingku gels.
Wenn ein Metall, wie beispielsweise Al, verwendet wird, das einen hohen Kontaktwiderstand relativ zu dem Halbleiter 30 und eine hohe Bonding kugelverschmelzbarkeit aufweist, kann die gesamte Drahtbondingelektro de 20 als eine einzige Schicht aus Al gebildet sein.If a metal such as Al is used, which has a high contact resistance relative to the semiconductor 30 and a high bonding ball-fusibility, the entire wire bonding electrode 20 can be formed as a single layer of Al.
Bei den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Anordnungen ist die lichtdurchlässi ge Elektrode 10 gezeigt, wie sie um die äußere Umfangsoberfläche der Drahtbondingelektrode 20 oder 21 herum gebildet ist und mit dieser in Kontakt steht. Jedoch kann die lichtdurchlässige Elektrode 10 statt dessen derart gebildet sein, daß sie über der Drahtbondingelektrode 20 oder 21 liegt.In the arrangements shown in Figs. 1 and 3, the translucent electrode 10 is shown as it is formed around the outer peripheral surface of the wire bonding electrode 20 or 21 and is in contact therewith. However, the translucent electrode 10 may instead be formed so that it overlies the wire bonding electrode 20 or 21 .
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die lichtdurchlässige Elektrode über der gesamten oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt. Indem die lichtdurchlässige Elektrode 10 derart gebildet ist, daß sie die gesamte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 bedeckt, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, kontaktiert die lichtdurchlässige Elektrode 10, die früher nur die Seitenumfangsoberfläche der Drahtbondingelektrode 20 kontaktierte, nun das gesamte Äußere der Drahtbondingelektrode 20 mit Ausnahme der unteren Oberfläche, wodurch eine Hauptverbesserung bei der Anhaftung zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 10 und der Drahtbondingelektrode 20 erzeugt wird. Selbst wenn es eine geringe An haftung zwischen dem Material, das verwendet wird, um die lichtdurch lässige Elektrode 10 zu bilden, und dem Material gibt, das verwendet wird, um die Drahtbondingelektrode 20 zu bilden, kann infolgedessen ein Ab schälen oder Ablösen der lichtdurchlässigen Elektrode 10 von der Draht bondingelektrode 20 verhindert werden. Fig. 4 shows an arrangement in which the translucent electrode lies over the entire upper surface of the wire bonding electrode. By forming the translucent electrode 10 to cover the entire upper surface of the wire bonding electrode 20 as shown in the drawing, the translucent electrode 10 , which previously only contacted the side peripheral surface of the wire bonding electrode 20 , now contacts the entire exterior of the wire bonding electrode 20 except for the lower surface, thereby producing a major improvement in the adhesion between the light-transmitting electrode 10 and the wire-bonding electrode 20 . As a result, even if there is little adhesion between the material used to form the translucent electrode 10 and the material used to form the wire bonding electrode 20 , peeling or peeling of the translucent electrode may result 10 can be prevented by the wire bonding electrode 20 .
Selbst wenn während der Maskenausrichtung eine gewisse Abweichung des Musters auftritt, wird auch der Kontakt zwischen der lichtdurchlässi gen Elektrode 10 und der Drahtbondingelektrode 20 nicht beeinträchtigt, weil die lichtdurchlässige Elektrode die gesamte Drahtbondingelektrode mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt.Even if there is some deviation of the pattern during mask alignment, the contact between the translucent electrode 10 and the wire bonding electrode 20 is not affected because the translucent electrode covers the entire wire bonding electrode except for its lower surface.
Weil die lichtdurchlässige Elektrode 10 außerdem die Drahtbondingelek trode 20 nach unten in Richtung des Halbleiters 30 drückt, ist die An haftung zwischen der Drahtbondingelektrode 20 und dem Halbleiter 30 vergrößert, was auch verhindert, daß sich die Drahtbondingelektrode 20 von dem Halbleiter 30 löst.In addition, because the transparent electrode 10 trode the Drahtbondingelek 20 downwards in the direction of the semiconductor 30 presses, is the of adhesion between the Drahtbondingelektrode 20 and the semiconductor 30 increases, which also prevents the Drahtbondingelektrode 20 separates from the semiconductor 30th
Wenn die lichtdurchlässige Elektrode 10 derart gebildet werden soll, daß sie die gesamte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 bedeckt und falls die lichtdurchlässige Elektrode 10 aus einem Material gebildet ist, das eine gute Bondingkugelverschmelzbarkeit, d. h. gute Bondingei genschaften, aufweist, wie Au oder Al, können die Drahtbondingelektrode 20 und der Abschnitt der lichtdurchlässigen Elektrode 10 auf der Ober seite der Drahtbondingelektrode 20 als eine integrierte Drahtbondingelek trode 20 betrachtet werden, und ihre obere Oberfläche kann für das Bon den verwendet werden, wie es oben beschrieben ist.If the translucent electrode 10 is to be formed such that it covers the entire upper surface of the wire bonding electrode 20 and if the translucent electrode 10 is formed of a material which has good bonding ball fusibility, ie good bonding properties, such as Au or Al, can the Drahtbondingelektrode 20 and the portion of the transparent electrode 10 on the upper side of the Drahtbondingelektrode 20 as an integrated Drahtbondingelek trode 20 are considered, and its upper surface can be used for the receipt, as described above.
Wenn andererseits die lichtdurchlässige Elektrode 10 aus einem Material gebildet ist, das schlechte Bondingeigenschaften aufweist, kann eine An ordnung, wie diejenige, die in Fig. 5 gezeigt ist, verwendet werden, bei der ein Abschnitt der lichtdurchlässigen Elektrode 10, der dem mittleren Ab schnitt der Drahtbondingelektrode 20 entspricht, entfernt ist, wobei nur der Teil der lichtdurchlässigen Elektrode 10 um den Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 herum zurückbleibt, wodurch die Drahtbondingelektrode 20 freigelegt ist, wo der mittlere Abschnitt der Drahtbondingelektrode 20 entfernt worden ist. Ein Bonden an die Draht bondingelektrode 20 wird an dem freigelegten Abschnitt bewirkt, oder der freigelegte Abschnitt kann auch mit einem Material mit guten Bondingei genschaften beschichtet sein, wie Au oder Al, wobei ein beschichteter Ab schnitt 20c gebildet wird, der als ein integraler Teil der Drahtbondingelek trode 20 betrachtet werden kann, was es gestattet, daß die obere Oberflä che des beschichteten Abschnitts 20c zum Bonden verwendet werden kann.On the other hand, when the translucent electrode 10 is formed of a material having poor bonding properties, an arrangement such as that shown in Fig. 5 can be used in which a portion of the translucent electrode 10 that cuts the middle portion of the wire bonding electrode 20 is removed, leaving only the portion of the translucent electrode 10 around the circumference of the upper surface of the wire bonding electrode 20 , thereby exposing the wire bonding electrode 20 where the central portion of the wire bonding electrode 20 has been removed. Bonding to the wire bondingelektrode 20 is effected at the exposed portion, or the exposed portion may also be coated properties with a material having good Bondingei, such as Au or Al, with a coated From section 20 c is formed of the integral as a part the wire bonding electrode 20 can be viewed, which allows the upper surface of the coated portion 20 c to be used for bonding.
Die Verwendung einer derartigen Anordnung macht es möglich, gute Bon dingeigenschaften sicherzustellen, selbst wenn die lichtdurchlässige Elek trode 10 aus einem Material mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet ist. Selbst wenn der Abschnitt der lichtdurchlässigen Elektrode 10 ent fernt ist, bleibt dennoch die lichtdurchlässige Elektrode 10 in Kontakt um die obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 herum, so daß, wenn die lichtdurchlässige Elektrode 10 über die Drahtbondingelektrode 20 ge legt ist, das Verhindern eines Lösens, die Verringerung der Auswirkung einer Musterfehlausrichtung und andere derartige Effekte bewahrt werden können.The use of such an arrangement makes it possible to ensure good ticket properties even if the translucent electrode 10 is formed of a material with poor bonding properties. Even if the portion of the translucent electrode 10 is removed, the translucent electrode 10 still remains in contact around the upper surface of the wire bonding electrode 20 , so that when the translucent electrode 10 is placed over the wire bonding electrode 20 , preventing loosening, the reduction in the impact of pattern misalignment and other such effects can be preserved.
Nun wird die Verwendung einer zweischichtigen Ausbildung für die licht durchlässige Elektrode 10 erläutert.The use of a two-layer design for the transparent electrode 10 will now be explained.
Fig. 6 zeigt eine lichtdurchlässige Elektrode 10 mit einem zweischichtigen Aufbau. In Fig. 6 besteht eine lichtdurchlässige Elektrode 11 aus einer er sten Schicht 11a aus einem lichtdurchlässigen Metall, die auf der Oberflä che des Halbleiters 30 gebildet ist, und einer zweiten Schicht 11b, die ein lichtdurchlässiges Metalloxid enthält und auf der ersten Schicht 11a ge bildet ist. Fig. 6 shows a transparent electrode 10 having a two-layer structure. In Fig. 6, a translucent electrode 11 consists of a first layer 11 a made of a translucent metal, which is formed on the surface of the semiconductor 30 , and a second layer 11 b, which contains a translucent metal oxide and on the first layer 11 a ge is formed.
Die erste Schicht 11a, die den p-leitenden Halbleiter 30 kontaktiert, kann aus einem Metall gebildet sein, daß, wenn es wärmebehandelt wird, einen guten ohmschen Kontakt liefert, wobei das Metall aus einer ersten Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Pt und Pd besteht. Die erste Schicht 11a kann auch aus einer Legierung aus mindestens zweien der Metallen aus der er sten Gruppe gebildet sein.The first layer 11 a, which contacts the p-type semiconductor 30 , can be formed from a metal that, when heat-treated, provides good ohmic contact, the metal being selected from a first group consisting of Au, Pt and Pd exists. The first layer 11 a can also be formed from an alloy of at least two of the metals from the first group.
Um einen guten ohmschen Kontakt zu erreichen, kann eine Legierung verwendet werden, die erhalten wird, indem zu dem oben beschriebenen Metall eine geringe Menge von mindestens einem Metall, wie Zn, Ge, Sn, Be oder Mg, als eine Verunreinigung hinzugefügt wird.An alloy can be used to achieve good ohmic contact can be used, which is obtained by adding to that described above Metal a small amount of at least one metal, such as Zn, Ge, Sn, Be or Mg, as an impurity is added.
Das Metalloxid, das in der zweiten Schicht 11b enthalten ist, ist ein Oxid, das eine relativ gute Lichtdurchlässigkeit und eine überlegene Anhaf tungseigenschaft an der ersten Schicht 11a aufweist, und es kann ein Oxid von mindestens einem Metall verwendet werden, das aus einer zwei ten Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg und In besteht. Von diesen ist es weitläufig bekannt, daß NiO, TiO2, SnO, Cr2O3, CoO, ZnO, Cu2O, MgO, In2O3 lichtdurchlässig sind, und es sind haupt sächlich diejenigen nützlich, die ein Oxid umfassen, bei dem das oben be schriebene Metalloxid und ein anderes Metallelement zusammen vorhan den sind. Es ist auch bevorzugt, ein Oxid zu verwenden, das eine gute An haftungseigenschaft an das Backing der ersten Schicht 11a aufweist.The metal oxide contained in the second layer 11 b is an oxide which has a relatively good light transmittance and a superior adhesive property to the first layer 11 a, and it can be used an oxide of at least one metal made of a second group is selected, which consists of Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg and In. Of these, it is widely known that NiO, TiO 2 , SnO, Cr 2 O 3 , CoO, ZnO, Cu 2 O, MgO, In 2 O 3 are translucent, and those which comprise an oxide are mainly useful, in which the above-described metal oxide and another metal element together are present. It is also preferred to use an oxide that has good adhesion to the backing of the first layer 11 a.
Der Ausdruck "Metalloxid", wie er bei der vorliegenden Erfindung verwen det wird, bezieht sich auf eine Mischung aus Oxiden, bei denen sich die Oxidationszahl der Metalle unterscheidet, und umfaßt den Fall, in dem ein nichtoxidiertes Metall enthalten ist. Ein Metall, das nicht oxidiert ist, kann unter diesen eingeschlossen sein. Die zweite Schicht ist durch Lichtdurch lässigkeit gekennzeichnet, und dementsprechend ist es natürlich vorteil haft, daß von den Oxiden, deren Zusammensetzung sich unterscheidet, daß am stärksten lichtdurchlässige Material als der Hauptbestandteil verwendet wird.The term "metal oxide" as used in the present invention det refers to a mixture of oxides in which the Oxidation number of the metals differs, and includes the case in which a non-oxidized metal is included. A metal that is not oxidized can be included among them. The second layer is translucent casualness, and accordingly it is of course an advantage that the oxides, the composition of which differs, that most translucent material as the main ingredient is used.
Dies ist unten beschrieben, wobei Ni als ein Beispiel genommen wird. Be kannte Oxide von Ni umfassen NiO, Ni2O3, NiO2 und Ni3O4. Jedes von die sen oder deren Mischung kann als die Zusammensetzung des Materials verwendet werden, das die zweite Schicht 11b bildet, oder es kann Ni selbst, das ein nichtoxidiertes Metall ist, enthalten sein. Jedoch ist es be kannt, daß von diesen mehreren Oxidsorten NiO die Lichtdurchlässigkeit am wirksamsten zur Geltung bringt, und deshalb ist eine zweite Schicht vorteilhaft, die NiO als einen Hauptbestandteil umfaßt.This is described below, taking Ni as an example. Known oxides of Ni include NiO, Ni 2 O 3 , NiO 2 and Ni 3 O 4 . Each be contained by the sen or a mixture thereof may be used as the composition of the material forming the second layer 11b, or it may even Ni, which is a non-oxidized metal. However, of these several types of oxide, it is known that NiO is most effective in promoting light transmittance, and therefore a second layer comprising NiO as a main component is advantageous.
Bei herkömmlichen lichtdurchlässigen Elektroden, die aus einer sehr dünnen einzelnen Metallfilmschicht gebildet sind, bewirkt eine Wärmebe handlung, um einen ohmschen Kontakt mit dem Backing (Halbleiter) zu verwirklichen, ein "Kugelbildung" (ball up) genanntes Phänomen, welches das Metall aufgrund der Tatsache zu einer Kugel koaguliert, daß die Ober flächenspannung des Metalls größer als dessen Anhaftung an dem Backing ist. Dieses Kugelbildungsphänomen erzeugt vereinzelt Spalten und Risse in dem dünnen Metallfilm, was zu einem Verlust der elektrischen Verbindung und zu einem Verlust der Funktion als eine lichtdurchlässige Elektrode führt.With conventional translucent electrodes, which consist of a very thin individual metal film layer are formed, causes a heat act to make ohmic contact with the backing (semiconductor) realize a phenomenon called "ball up", which the metal coagulates into a ball due to the fact that the upper surface tension of the metal is greater than its adherence to the backing is. This spherical formation phenomenon occasionally creates gaps and Cracks in the thin metal film, resulting in a loss of electrical Connection and a loss of function as a translucent Leads electrode.
Es ist vorstellbar, daß als ein Mittel, um das Kugelbildungsphänomen zu verhindern, die Dicke der Metallelektrode vergrößert wird. Jedoch führt dies die Verringerung der Transmission ein, woraus resultiert, daß die Elektrode ihre Transmissionseigenschaften verlieren wird.It is conceivable that as a means to the ball formation phenomenon prevent the thickness of the metal electrode from being enlarged. However, leads this is a reduction in transmission, resulting in that Electrode will lose its transmission properties.
Deshalb ist es eines der Ziele der vorliegenden Erfindung, eine lichtdurch lässige Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereitzu stellen, die Transmissionseigenschaften und einen Aufbau aufweist, der in der Lage ist, das Kugelbildungsphänomen wirksam zu verhindern, und ein Verfahren zur Herstellung der lichtdurchlässigen Elektrode bereitzustel len.Therefore, one of the objects of the present invention is to transmit light through casual electrode for a semiconductor light emitting device provide transmission properties and a structure that in is able to effectively prevent the ball formation phenomenon, and a To provide a method for manufacturing the translucent electrode len.
Daher ist bei der Anordnung dieser Ausführungsform die lichtdurchlässi ge Elektrode 11 als eine Schichtanordnung gebildet, die aus der zweiten Schicht 11b besteht, die aus einem Metalloxid gebildet ist, das auf die er ste Schicht 11a aus Metall beschichtet ist, die auf dem Halbleiter 30 ge bildet ist. Dies macht es möglich, das Kugelbildungsphänomen zu verhin dern, das auftritt, wenn ein herkömmlicher einschichtiger Aufbau verwen det wird. Dadurch ist es möglich, eine Hauptverbesserung der ohmschen Eigenschaften zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 11 und dem Halbleiter 30 zu erreichen, und es kann auch eine wesentliche Vergröße rung der Zweiwegbondingfestigkeit erreicht werden.Therefore, in the arrangement of this embodiment, the light-transmissive electrode 11 is formed as a layer arrangement consisting of the second layer 11 b, which is formed of a metal oxide, which is coated on the first layer 11 a of metal, which is on the semiconductor 30 ge is formed. This makes it possible to prevent the ball formation phenomenon that occurs when a conventional single-layer structure is used. This makes it possible to achieve a major improvement in the ohmic properties between the transparent electrode 11 and the semiconductor 30 , and it is also possible to achieve a substantial increase in the two-way bonding strength.
Weil die zweite Schicht 11b aus Metalloxid gebildet ist, kann außerdem eine gute Durchlässigkeit verliehen werden, um die Gesamtheit der licht durchlässigen Elektrode 11 mit einer überlegenen Durchlässigkeit zu ver sehen.Because the second layer 11 b formed of metal, also good permeability can be imparted to see the entirety of the light transmitting electrode 11 with a superior permeability to ver.
Die erste Schicht 11a, die ein Metall umfaßt, und die zweite Schicht 11b, die ein lichtdurchlässiges Metalloxid umfaßt, weisen jeweils vorzugsweise gute Anhaftungseigenschaften auf. Dazu weist die Elektrode vorzugsweise einen Aufbau auf, so daß der Sauerstoffanteil allmählich von der zweiten Schicht 11b in Richtung der ersten Schicht 11a in dem Bereich in der Nä he der Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht 11b und der ersten Schicht 11a abnimmt, so daß die Zusammensetzung einer kontinuierliche Änderung von der Zusammensetzung, die ein Metalloxid enthält, zu der Zusammensetzung erfährt, die ein Metall umfaßt.The first layer 11 a, which comprises a metal, and the second layer 11 b, which comprises a translucent metal oxide, each preferably have good adhesion properties. For this purpose, the electrode preferably has a structure so that the oxygen content gradually decreases from the second layer 11 b in the direction of the first layer 11 a in the region near the interface between the second layer 11 b and the first layer 11 a, so that the composition undergoes a continuous change from the composition containing a metal oxide to the composition comprising a metal.
Um eine starke Anhaftung zwischen der ersten Schicht 11a und der zwei ten Schicht 11b zu erlangen, enthält die erste Schicht 11a vorzugsweise einen Metallbestandteil des Metalloxids, das in der zweiten Schicht 11b enthalten ist. Der Bestandteil der zweiten Schicht 11b kann in der ersten Schicht 11a in einer konstanten Konzentration in der ganzen ersten Schicht 11a enthalten sein, oder die Konzentration kann einen Gradienten aufweisen, so daß die Konzentration entlang der Richtung von der Grenz fläche 11c mit der zweiten Schicht 11b in Richtung der Oberfläche des Halbleiters 30 geringer wird. Der Bestandteil der zweiten Schicht 11b kann in der gesamten ersten Schicht 11a enthalten sein, oder er kann in nur einem Teil der Seite der Grenzfläche 11c mit der zweiten Schicht 11b enthalten sein.In order to achieve strong adhesion between the first layer 11 a and the second layer 11 b, the first layer 11 a preferably contains a metal component of the metal oxide which is contained in the second layer 11 b. The constituent of the second layer 11 b can be contained in the first layer 11 a in a constant concentration in the entire first layer 11 a, or the concentration can have a gradient, so that the concentration along the direction of the interface 11 c with the second layer 11 b in the direction of the surface of the semiconductor 30 becomes smaller. The component of the second layer 11 b can be contained in the entire first layer 11 a, or it can be contained in only part of the side of the interface 11 c with the second layer 11 b.
Die erste Schicht 11a ist vorzugsweise derart gebildet, daß sie eine Dicke von 1 nm bis 500 nm aufweist, um eine Lichtdurchlässigkeit zu erhalten. Es ist bevorzugt, die Schichtdicke derart einzustellen, daß eine Licht transmission erlangt wird, die aus dem Absorptionskoeffizienten als ein Wert einer einem Metall eigenen physikalischen Eigenschaft von 10% bis 90% berechnet wird.The first layer 11 a is preferably formed such that it has a thickness of 1 nm to 500 nm in order to obtain a light transmittance. It is preferable to adjust the layer thickness so that light transmission is obtained which is calculated from the absorption coefficient as a value of a physical property inherent in a metal from 10% to 90%.
Die zweite Schicht 11b weist vorzugsweise eine Dicke von 1 nm bis 1000 nm auf, wodurch eine Lichtdurchlässigkeit verwirklicht ist, eine ausge zeichnete Kugelbildungsschutzwirkung erreicht ist und eine gute Licht durchlässigkeit erlangt ist. Es ist bevorzugt, sicherzustellen, daß die licht durchlässige Elektrode 11, die aus der ersten Schicht 11a und der zweiten Schicht 11b besteht, eine Transmission von mindestens 10%, und insbe sondere bevorzugt mindestens 30% aufweist.The second layer 11 b preferably has a thickness of 1 nm to 1000 nm, whereby a light transmittance is realized, an excellent spherical protective effect is achieved and good light transmittance is achieved. It is preferred to ensure that the translucent electrode 11 , which consists of the first layer 11 a and the second layer 11 b, has a transmission of at least 10%, and particularly preferably at least 30%.
Die obige zweischichtige lichtdurchlässige Elektrode 11 kann durch eines von zwei Verfahren hergestellt werden. Das erste Verfahren umfaßt die Verwendung gewöhnlicher Widerstandsheizablagerung, Elektronenstrahl heizablagerung, Sputtern oder ein anderes derartiges Verfahren, um die untere Schicht aus Metall aus der ersten Gruppe und die obere Schicht aus Metall aus der zweiten Gruppe zu bilden. In diesem Stadium weist der Dünnfilm, der jede der beiden Schichten umfaßt, eine dunkle Farbe mit einem metallischen Glanz auf.The above two-layer translucent electrode 11 can be manufactured by one of two methods. The first method involves the use of conventional resistive heat deposition, electron beam heat deposition, sputtering, or other such method to form the lower layer of metal from the first group and the upper layer of metal from the second group. At this stage, the thin film comprising each of the two layers has a dark color with a metallic sheen.
Als nächstes wird eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoff enthalten den Atmosphäre verwendet, um die obere Schicht zu oxidieren, die aus einem Metall aus der zweiten Gruppe besteht. Eine Sauerstoff enthaltende Atmosphäre, bedeutet eine Atmosphäre, die Sauerstoffgas (O2) oder Dampf (H2O) oder dergl. enthält. Durch diese Wärmebehandlung wird das Metall aus der zweiten Gruppe, aus dem die obere Schicht gebildet ist, oxidiert, wodurch es ein lichtdurchlässiges Metalloxid wird.Next, heat treatment in an oxygen-containing atmosphere is used to oxidize the upper layer, which is made of a metal from the second group. An oxygen-containing atmosphere means an atmosphere containing oxygen gas (O 2 ) or steam (H 2 O) or the like. This heat treatment oxidizes the metal from the second group from which the upper layer is formed, making it a translucent metal oxide.
Mittels des obigen Verfahrens werden, von der Seite des Halbleiters 30 ausgehend, eine lichtdurchlässige erste Schicht 11a mit einem guten ohmschen Kontakt mit dem Halbleiter 30 und eine zweite Schicht 11b ge bildet, die aus Metalloxid mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit besteht, um dadurch die lichtdurchlässige Elektrode 11 zu bilden, die einen zwei schichtigen Aufbau aufweist.By means of the above method, starting from the side of the semiconductor 30 , a translucent first layer 11 a with good ohmic contact with the semiconductor 30 and a second layer 11 b ge, which consists of metal oxide with a high light transmittance, thereby forming the To form transparent electrode 11 , which has a two-layer structure.
Bei dem ersten Herstellungsverfahren diffundiert die Wärmebehandlung das Metall aus der zweiten Gruppe, das verwendet wird, um das Metall oxid der zweiten Schicht 11b zu bilden, effektiv in die erste Schicht 11a, was zu einem zweischichtigen Aufbau mit einer guten Anhaftfähigkeit führt.In the first manufacturing method, the heat treatment diffuses the metal from the second group, which is used to the metal oxide of the second layer 11 to form b, effectively, resulting in the first layer 11 a to a two-layer structure with a good adhesiveness.
Wenn Metalle aus der ersten und der zweiten Gruppe ausgewählt werden, die leicht durch Wärmebehandlung legiert werden können, kann die Wär mebehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre gleichzeitig als die Wärmebehandlung diesen, die verwendet wird, um eine Oxidation der zweiten Schicht 11b zu einem Metalloxid zu bewirken, und als die Wärmebehandlung, die durchgeführt wird, um den Metallbestandteil aus der zweiten Gruppe, den die zweite Schicht 11b umfaßt, in die erste Schicht 11a einzudiffundieren. Da eine kleine Menge des Metalls aus der zweiten Gruppe, das in die erste Schicht 11a eindiffundiert ist, die Grenz fläche 11d zwischen dem Halbleiter 30 und der ersten Schicht 11a er reicht und an der Oberfläche des Halbleiters 30 mit der Oxidschicht rea giert, kann diesem die Funktion eines Zerstörens der Oxidschicht verlie hen werden.If metals from the first and second group are selected, which can readily be alloyed by heat treatment, the Wär can mebehandlung in an atmosphere containing oxygen at the same time as the heat treatment thereof, which is used to oxidation of the second layer 11b to a metal oxide to cause, and as the heat treatment, which is carried out to diffuse the metal component from the second group, which comprises the second layer 11 b, into the first layer 11 a. Since a small amount of the metal from the second group, which is diffused into the first layer 11 a, the interface 11 d between the semiconductor 30 and the first layer 11 a it reaches and reacts on the surface of the semiconductor 30 with the oxide layer , this can be given the function of destroying the oxide layer.
Dies kann verwendet werden, um die Oxidschicht effektiv zu entfernen, welche die Eigenschaften des Kontaktes zwischen dem Halbleiter 30 und der ersten Schicht 11a verschlechtert und den Stromfluß verhindert. Da durch kann die Wärmebehandlung, die verwendet wird, um das Metall aus der zweiten Gruppe zu oxidieren, gleichzeitig als Wärmebehandlung dienen, um die Eigenschaften des Kontakts zwischen der lichtdurchlässi gen Elektrode 11 und dem Halbleiter 30 zu verbessern.This can be used to effectively remove the oxide layer, which deteriorates the properties of the contact between the semiconductor 30 and the first layer 11 a and prevents the flow of current. As a result, the heat treatment used to oxidize the metal from the second group can also serve as the heat treatment to improve the properties of the contact between the translucent electrode 11 and the semiconductor 30 .
Nun wird das zweite Verfahren zur Herstellung einer lichtdurchlässigen Elektrode mit einem zweischichtigen Aufbau unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Zuerst wird ein Dünnfilm 11m auf der Oberfläche des Halb leiters 30 gebildet, wobei der Dünnfilm 11m eine Legierung ist, die ein Metall aus der ersten Gruppe, das eine geringe Reaktionsfähigkeit mit Sauerstoff aufweist, und ein Metall aus der zweiten Gruppe umfaßt, das mit Sauerstoff reagiert hat, um das lichtdurchlässige Metalloxid zu bilden (Fig. 7(a)). Der Dünnfilm 11m kann durch gewöhnliche Widerstandsheiz ablagerung, Elektronenstrahlheizablagerung, Sputtern oder ein anderes derartiges Verfahren gebildet werden. In diesem Stadium weist der Dünn film 11m eine dunkle Farbe mit einem metallischen Glanz auf.The second method of manufacturing a transparent electrode having a two-layer structure will now be described with reference to FIG. 7. First, a thin film 11 m is formed on the surface of the semiconductor 30 , the thin film 11 m being an alloy comprising a metal from the first group which has low reactivity with oxygen and a metal from the second group which has reacted with oxygen to form the translucent metal oxide ( Fig. 7 (a)). The thin film 11 m can be formed by ordinary resistance heating deposition, electron beam heating deposition, sputtering or another such method. At this stage, the thin film 11 m has a dark color with a metallic sheen.
Als nächstes wird, wie es in Fig. 7(b) gezeigt ist, der Dünnfilm 11m einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre unterzo gen, um eine Oxidation des Metalls aus der zweiten Gruppe einzuleiten und einen Metalloxidfilm auf der Oberfläche des Dünnfilms 11m zu bil den. Wie bei dem ersten Herstellungsverfahren bedeutet eine Sauerstoff enthaltende Atmosphäre eine Atmosphäre, die Sauerstoffgas (O2) oder Dampf (H2O) oder dergl. enthält.Next, as shown in Fig. 7 (b), the thin film 11 m is subjected to heat treatment in an oxygen-containing atmosphere to initiate oxidation of the metal from the second group and a metal oxide film on the surface of the thin film 11 m to build. As in the first manufacturing method, an oxygen-containing atmosphere means an atmosphere containing oxygen gas (O 2 ) or steam (H 2 O) or the like.
Dieses Verfahren erzeugt die zweischichtige lichtdurchlässige Elektrode 11 durch Trennen des Dünnfilms 11m in eine lichtdurchlässige erste Schicht 11a, die ein Metall aus der ersten Gruppe umfaßt, das in Kontakt mit dem Halbleiter 30 steht und einen guten ohmschen Kontakt erzeugt, und in eine lichtdurchlässige zweite Schicht 11b, die ein Oxid des Metalls aus der zweiten Gruppe umfaßt, das die Oberfläche der ersten Schicht 11a be deckt.This method produces the two-layer translucent electrode 11 by separating the thin film 11 m into a translucent first layer 11 a, which comprises a metal from the first group, which is in contact with the semiconductor 30 and produces a good ohmic contact, and in a translucent second layer 11 b, which comprises an oxide of the metal from the second group, which covers the surface of the first layer 11 a be.
Wenn das zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, enthält der Legie rungsdünnfilm 11m, der auf der Oberfläche des Halbleiters 30 gebildet ist, als einen Bestandteil das Metall aus der zweiten Gruppe, das mit Sauer stoff stark reaktionsfähig ist. So wird bei dem Wärmebehandlungsprozeß die Oxidschicht auf der Oberfläche des Halbleiters 30 zerstört, was zu gu ten elektrischen Kontakteigenschaften zwischen dem Metall aus der ersten Gruppe und dem Halbleiter 30 führt. Gleichzeitig reagiert das Metall aus der zweiten Gruppe mit Dampfphasensauerstoff, der weitläufig auf die Oberfläche des Dünnfilms 11m diffundiert ist, wobei es ein lichtdurchläs siges Metalloxid wird, das sich an der Oberfläche des Dünnfilms 11m fi xiert, so daß die zweite Schicht 11b gebildet wird. Dadurch dient die Wär mebehandlung, die verwendet wird, um das Metall aus der zweiten Grup pe zu oxidieren, auch als eine Wärmebehandlung, um die Eigenschaften des Kontakts zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 11 und dem Halbleiter 30 zu verbessern.When the second manufacturing method is used, the alloy thin film 11 m formed on the surface of the semiconductor 30 contains , as a component, the metal from the second group, which is highly reactive with oxygen. Thus, in the heat treatment process, the oxide layer on the surface of the semiconductor 30 is destroyed, which leads to good electrical contact properties between the metal from the first group and the semiconductor 30 . At the same time, the metal from the second group reacts with vapor phase oxygen which has diffused extensively onto the surface of the thin film 11 m, whereby it becomes a translucent metal oxide which is fixed on the surface of the thin film 11 m so that the second layer 11 b is formed. Thereby, the heat treatment used to oxidize the metal from the second group also serves as a heat treatment to improve the properties of the contact between the transparent electrode 11 and the semiconductor 30 .
Wenn das zweite Herstellungsverfahren verwendet wird, ist es erwünscht, Metalle aus der ersten und aus der zweiten Gruppe auszuwählen, die zu sammen als eine Legierung verwendet werden können, um einen Dünn film zu bilden.When using the second manufacturing method, it is desirable to Select metals from the first and from the second group, too can be used together as an alloy to make a thin to form film.
Der Ausdruck "Legierung", wie er hierin verwendet wird, bedeutet nicht nur Metalle, die auf dem atomaren Niveau verbunden sind, sondern auch ein Gemisch oder eine Mischung aus feinen Kristallkörnern. Dadurch kann beispielsweise ein Sputtertarget, das aus einer Mischung aus zwei Metallen besteht, verwendet werden, um eine Mischung aus Kristallen aus zwei Metallen an ein Substrat anzuhaften, selbst wenn die Metalle welche sind, die keine Legierung bilden, wenn sie miteinander verschmolzen wer den. Das Wort "Legierung", wie es hierin verwendet wird, umschließt auch diesen Typ einer Mischung aus feinen Kristallen.The term "alloy" as used herein does not mean only metals that are connected at the atomic level, but also a mixture or a mixture of fine crystal grains. Thereby For example, a sputtering target that consists of a mixture of two Metals are used to make a mixture of crystals two metals to adhere to a substrate, even if the metals are are not an alloy when they are fused together the. The word "alloy" as used herein also includes this type of a mixture of fine crystals.
Das Mischungsverhältnis der Metalle aus der ersten und der zweiten Gruppe in der Legierung 11m, die der Dünnfilm 11m umfaßt, kann be stimmt werden, indem aus den Dickenverhältnissen der Schichten, die nach der Wärmebehandlung gebildet worden sind, zurückgerechnet wird.The mixing ratio of the metals from the first and second groups in the alloy 11 m, which includes the thin film 11 m, can be determined by calculating back from the thickness ratios of the layers which have been formed after the heat treatment.
Bei dem obigen ersten und dem obigen zweiten Herstellungsverfahren muß die Konzentration des Sauerstoffs in der Atmosphäre, in der die Wärmebehandlung durchgeführt wird, auf der Grundlage der Eigenschaf ten des Metalls aus der zweiten Gruppe, das oxidiert werden soll, be stimmt werden. Auf der Grundlage verschiedener Studien wurde heraus gefunden, daß, welche Moleküle auch immer verwendet werden, um die Sauerstoffatome einzuführen, die lichtdurchlässige Elektrode 11 die Licht durchlässigkeit nicht beständig zeigen konnte, wenn die Sauerstoffkon zentration kleiner als 1 ppm war. Daher wurde nachgewiesen, daß es not wendig ist, daß die Wärmebehandlungsatmosphäre mindestens 1 ppm Sauerstoff enthält. In the above first and second manufacturing methods, the concentration of oxygen in the atmosphere in which the heat treatment is carried out must be determined based on the properties of the metal from the second group to be oxidized. Based on various studies, it was found that whichever molecules were used to introduce the oxygen atoms, the translucent electrode 11 could not consistently show the translucency when the oxygen concentration was less than 1 ppm. Therefore, it has been demonstrated that it is necessary that the heat treatment atmosphere contain at least 1 ppm oxygen.
Insbesondere bevorzugt sollte der Sauerstoffgehalt der Wärmebehand lungsatmosphäre kleiner als 25% sein. Mehr als 25% Sauerstoff kann zu einer Beschädigung des Verbundhalbleiters auf GaN-Basis während des Wärmebehandlungsprozesses führen.The oxygen content of the heat treatment should be particularly preferred atmosphere must be less than 25%. More than 25% oxygen can be too damage to the GaN-based compound semiconductor during the Heat treatment process.
Die Temperatur und die Zeit der Wärmebehandlung müssen gemäß dem zu oxidierenden Metall aus der zweiten Gruppe ausgewählt werden. Ge mäß Studien von den Erfindern konnten Metalle aus der zweiten Gruppe nicht vollständig und gleichmäßig oxidiert werden, wie lange auch immer die Wärmebehandlung andauerte, wenn die Wärmebehandlungstempera tur unter 300°C lag. Andererseits konnten die Metalle bei einer Wärmebe handlungstemperatur von 450°C oder höher in weniger als einer Stunde gleichmäßig oxidiert werden. Da das Metall bei höheren Wärmebehand lungstemperaturen beständig oxidiert werden kann, kann irgendeine Temperatur über 300°C verwendet werden. Jedoch sollten natürlich eine Temperatur verwendet werden, die keine Zersetzung des Halbleiters 30 bewirkt.The temperature and the time of the heat treatment must be selected from the second group according to the metal to be oxidized. According to studies by the inventors, metals from the second group could not be completely and evenly oxidized, however long the heat treatment lasted if the heat treatment temperature was below 300 ° C. On the other hand, the metals could be oxidized uniformly in less than an hour at a heat treatment temperature of 450 ° C or higher. Since the metal can be continuously oxidized at higher heat treatment temperatures, any temperature above 300 ° C can be used. However, a temperature should of course be used which does not cause the semiconductor 30 to decompose.
Ungeachtet wie hoch die Temperatur innerhalb des obigen Bereiches ein gestellt ist, kann auch keine vollständige und gleichmäßige Oxidation er reicht werden, wenn die Wärmebehandlungszeit kürzer als 1 Minute ist. Dementsprechend muß die Wärmebehandlung für 1 Minute oder länger durchgeführt werden.Regardless of how high the temperature is within the above range is set, he can not complete and uniform oxidation be sufficient if the heat treatment time is less than 1 minute. Accordingly, the heat treatment must be for 1 minute or longer be performed.
Die Dünnfilme können in einem Ofen unter normalen atmosphärischen Druckbedingungen oder bei einem niedrigeren Druck wärmebehandelt werden. Jedoch ist ein Druck von mindestens 1 Torr wünschenswert. Wenn der Druck kleiner als 1 Torr ist, ist es schwierig, während der Wär mebehandlung eine hohe Sauerstoffkonzentration in dem Ofen aufrecht zuerhalten, was es unmöglich macht, beständig Lichtdurchlässigkeit zu erreichen.The thin films can be placed in an oven under normal atmospheric conditions Pressure conditions or heat treated at a lower pressure will. However, a pressure of at least 1 torr is desirable. If the pressure is less than 1 torr, it is difficult during the heat treatment maintains a high oxygen concentration in the furnace to get what makes it impossible to constantly transmit light to reach.
Das "Lift-Off-Verfahren" kann als das Musterungsverfahren verwendet werden, das benutzt wird, um die Form der lichtdurchlässigen Elektrode 11 zu bilden, oder es kann ein Verfahren verwendet werden, das umfaßt, daß ein dünner Metallfilm über der gesamten Oberfläche gebildet wird, daß ein Resist verwendet wird, um ein Negativ des Musters auf dem dün nen Metallfilm zu bilden, und daß dann ein Ätzmittel verwendet wird, um die freigelegten Abschnitte des dünnen Metallfilms wegzuätzen.The "lift-off method" can be used as the patterning method used to form the shape of the light-transmissive electrode 11 , or a method that includes forming a thin metal film over the entire surface that a resist is used to form a negative of the pattern on the thin metal film, and then an etchant is used to etch away the exposed portions of the thin metal film.
Das Bilden einer Schicht aus Ni auf der Halbleiteroberfläche gefolgt von einer Schicht aus Au auf der Ni-Schicht, und anschließend das Durchfüh ren einer Wärmebehandlung, um eine Inversion der Elementverteilung in der Tiefe zu bewirken, ist ein Beispiel eines bekannten herkömmlichen Verfahrens, das verwendet wird, um einen zweischichtigen Aufbau zu bil den. Dieser zweischichtige Aufbau hilft, den ohmschen Kontakt mit der Halbleiteroberfläche zu steigern, den Widerstand zu verringern und die Bondingfestigkeit zu vergrößern.Forming a layer of Ni on the semiconductor surface followed by a layer of Au on the Ni layer, and then the implementation heat treatment to reverse the inversion of the element distribution effecting depth is an example of a known conventional one Process used to build a two-layer structure the. This two-layer structure helps to make ohmic contact with the Increase semiconductor surface, reduce the resistance and the Increase bonding strength.
Jedoch muß die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur durch geführt werden, um eine Wanderung des Au nach oben zur Oberfläche der Elektrodenschicht und eine Diffusion über einen weiten Bereich zu bewir ken, und um eine Inversion der Elementverteilung zu bewirken. Als eine Folge ist es schwierig, die Diffusionsreaktion beständig zu steuern und ei ne beständige Qualität für die ohmschen Eigenschaften und Lichtdurch lässigkeit zu erreichen, die für die lichtdurchlässige Elektrode erforderlich sind. Im Gegensatz dazu können die beiden obigen Herstellungsverfahren dieser Erfindung mit nur einem geringen Grad an Diffusion durchgeführt werden, was es möglich macht, die Diffusionsreaktion bei noch niedrige ren Temperaturen zu steuern, und können so verwendet werden, um lichtdurchlässige Elektroden mit einer beständigen Qualität über einen noch weiteren Bereich von Wärmebehandlungstemperaturen zu erreichen.However, the heat treatment must be carried out at a high temperature be led to a hike up the Au to the surface of the Electrode layer and to cause diffusion over a wide range ken, and to cause an inversion of the element distribution. As one As a result, it is difficult to control the diffusion reaction constantly and egg a stable quality for the ohmic properties and light transmission to achieve casualness required for the translucent electrode are. In contrast, the two manufacturing methods above can of this invention with only a small degree of diffusion what makes it possible for the diffusion reaction to be still low to control their temperatures, and can be used to translucent electrodes with a constant quality over one to reach yet another range of heat treatment temperatures.
Als ein Beispiel wurde das erste Herstellungsverfahren verwendet, um eine lichtdurchlässige Elektrode 11 unter Verwendung von Au für die erste Schicht 11a und Ni für die zweite Schicht 11b herzustellen, und die licht durchlässige Elektrode 11 wurde mit einer Elektrode verglichen, die durch das obige herkömmliche Verfahren hergestellt worden war. Die Ergebnisse zeigten, daß bei beiden Elektroden die Transmission direkt nach der Abla gerung 10% betrug und nach der Wärmebehandlung bei 550°C auf 50% anstieg. Wenn jedoch die Wärmebehandlungstemperatur auf 450°C ver ringert wurde, stieg die Transmission in dem Fall der herkömmlichen Elektrode nach der Wärmebehandlung auf 30% an, während in dem Fall der Elektrode, die durch das erste Verfahren hergestellt wurde, die Trans mission nach der Wärmebehandlung auf 50% anstieg.As an example, the first manufacturing method was used to manufacture a transparent electrode 11 using Au for the first layer 11 a and Ni for the second layer 11 b, and the transparent electrode 11 was compared with an electrode formed by the above conventional methods had been prepared. The results showed that in both electrodes the transmission was 10% immediately after the deposit and rose to 50% after the heat treatment at 550 ° C. However, when the heat treatment temperature was reduced to 450 ° C, the transmission increased to 30% in the case of the conventional electrode after the heat treatment, while in the case of the electrode made by the first method, the transmission after the heat treatment rose to 50%.
Das zweite Herstellungsverfahren wurde verwendet, um eine lichtdurch lässige Elektrode 11 unter Verwendung eines Dünnfilms 11m aus einer Ni-Au-Legierung herzustellen, gleichermaßen für einen Vergleich mit einer Elektrode, die durch das gleiche herkömmliche Verfahren hergestellt wur de. Wieder zeigten die Ergebnisse, daß die Transmission bei beiden Elek troden direkt nach der Ablagerung 10% betrug und nach der Wärmebe handlung bei 550°C auf 50% anstieg. Wenn jedoch die Wärmebehand lungstemperatur auf 400°C verringert wurde, stieg in dem Fall der her kömmlichen Elektrode die Transmission nach der Wärmebehandlung nur auf 15%, während in dem Fall der Elektrode, die durch das zweite Verfah ren hergestellt worden war, die Transmission nach der Wärmebehandlung auf 50% anstieg.The second manufacturing method was used to manufacture a translucent electrode 11 using a Ni-Au alloy thin film 11 m, likewise for comparison with an electrode manufactured by the same conventional method. Again, the results showed that the transmission in both electrodes was 10% immediately after the deposition and rose to 50% after the heat treatment at 550 ° C. However, when the heat treatment temperature was reduced to 400 ° C, in the case of the conventional electrode, the transmission after the heat treatment only increased to 15%, while in the case of the electrode made by the second method, the transmission increased the heat treatment rose to 50%.
Somit macht es die Verwendung des ersten und des zweiten Herstellungs verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, lichtdurchlässige Elektroden mit guter Qualität 11 über einen weiteren Bereich von Wärme behandlungstemperaturen herzustellen.Thus, the use of the first and second manufacturing methods according to the present invention makes it possible to manufacture good quality translucent electrodes 11 over a wide range of heat treatment temperatures.
Nun wird die Anordnung erläutert, welche die lichtdurchlässige Elektrode 11 umfaßt, die derart gebildet ist, daß sie über der Drahtbondingelektrode 20 (21) liegt.The arrangement comprising the light-transmissive electrode 11 formed to overlie the wire-bonding electrode 20 ( 21 ) will now be explained.
Fig. 8 zeigt eine zweischichtige lichtdurchlässige Elektrode 11, bei der die lichtdurchlässige Elektrode über der gesamten oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 liegt. Das Bilden der lichtdurchlässigen Elek trode 11, so daß sie die gesamte obere Oberfläche der Drahtbondingelek trode 20 bedeckt, macht es möglich, die Anhaftung zwischen der ersten Schicht 11a und der Drahtbondingelektrode 20 zu verbessern. Dies macht es möglich, zu verhindern, daß die lichtdurchlässige Elektrode 11 sich von der Drahtbondingelektrode 20 ablöst oder abschält, selbst wenn es nur eine geringe Anhaftungsfähigkeit zwischen dem Material der ersten Schicht 11a und dem Material der Drahtbondingelektrode 20 gibt. Fig. 8 shows a two-layer transparent electrode 11, wherein the transparent electrode is located over the entire top surface of the Drahtbondingelektrode 20th The forming of the transparent elec trode 11 so that the entire upper surface of Drahtbondingelek trode 20 covers, makes it possible the adhesion between the first layer 11 a and the Drahtbondingelektrode 20 to improve. This makes it possible to prevent the translucent electrode 11 from peeling off or peeling off from the wire bonding electrode 20 even if there is little adhesiveness between the material of the first layer 11 a and the material of the wire bonding electrode 20 .
Wie bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung wird irgendeine Musterabwei chung, die während der Maskenausrichtungsprozedur auftreten könnte, den Kontakt zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 11 und der Draht bondingelektrode 20 nicht beeinträchtigen, weil die lichtdurchlässige Elektrode 11 die gesamte Drahtbondingelektrode 20 mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt. As with the arrangement shown in Fig. 4, any pattern deviation that might occur during the mask alignment procedure will not affect the contact between the translucent electrode 11 and the wire bonding electrode 20 because the translucent electrode 11 will cover the entire wire bonding electrode 20 except its bottom surface covered.
Weil zusätzlich die Drahtbondingelektrode 20 von der lichtdurchlässigen Elektrode 11 nach unten in Richtung des Halbleiters 30 gedrückt wird, ist die Anhaftung zwischen der Drahtbondingelektrode 20 und dem Halbleiter 30 vergrößert, was auch hilft, zu verhindern, daß sich die Drahtbonding elektrode 20 von dem Halbleiter 30 ab schält.In addition, since the Drahtbondingelektrode 20 is pushed from the transparent electrode 11 down toward the semiconductor 30, the adhesion is increased between the Drahtbondingelektrode 20 and the semiconductor 30, which also helps to prevent that the wire bonding to electrode 20 of the semiconductor 30 peels off.
Das Bedecken der Drahtbondingelektrode 20 mit der zweischichtigen lichtdurchlässigen Elektrode 11 ermöglicht, daß die im Folgenden erklär ten Effekte zutage treten. Von der ersten Schicht 11a und der zweiten Schicht 11b, welche die lichtdurchlässige Elektrode 11 bilden, wird die zweite Schicht 11b ein Metalloxid mit einer niedrigen Leitfähigkeit, wobei bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung, bei der die lichtdurchlässige Elek trode 11 um die äußere Umfangsoberfläche der Drahtbondingelektrode 20 herum und mit dieser in Kontakt gebildet ist, der Strom, der in die licht durchlässige Elektrode 11 von um die Drahtbondingelektrode 20 herum eintritt, nur durch den Dickenabschnitt der ersten Schicht 11a fließt, so daß die Leitfähigkeit halbiert ist. Weil im Gegensatz dazu die lichtdurch lässige Elektrode 11 die gesamte Drahtbondingelektrode 20 mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt, kann die Fläche des elektrischen Kon takts mit der ersten Schicht 11a stark ausgedehnt werden. Dies verbes sert die Leitfähigkeit des Stromes von der Drahtbondingelektrode 20 in die lichtdurchlässige Elektrode 11 mit einer entsprechenden Verringerung des Widerstandes stark, wodurch es ermöglicht wird, daß verschwenderischer Energieverbrauch verringert wird.Covering the wire bonding electrode 20 with the two-layer translucent electrode 11 enables the effects explained below to come to light. From the first layer 11 a and the second layer 11 b, which form the translucent electrode 11 , the second layer 11 b is a metal oxide with a low conductivity, wherein in the arrangement shown in FIG. 6, in which the translucent electrode 11 around and around the outer peripheral surface of the wire bonding electrode 20 is formed, the current that enters the transparent electrode 11 from around the wire bonding electrode 20 flows only through the thickness portion of the first layer 11 a, so that the conductivity is halved is. In contrast, because the translucent electrode 11 covers the entire wire bonding electrode 20 except for its lower surface, the area of the electrical contact with the first layer 11 a can be greatly expanded. This greatly improves the conductivity of the current from the wire bonding electrode 20 into the translucent electrode 11 with a corresponding reduction in resistance, thereby allowing wasteful energy consumption to be reduced.
Wenn die lichtdurchlässige Elektrode 11 derart gebildet ist, daß sie die ge samte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 bedeckt und falls die zweite Schicht 11b der lichtdurchlässigen Elektrode 11 aus einem Metalloxid mit guten Bondingeigenschaften gebildet ist, können die Draht bondingelektrode 20 und der Abschnitt der lichtdurchlässigen Elektrode 11 auf der Oberseite der Drahtbondingelektrode 20 als eine integrierte Drahtbondingelektrode 20 betrachtet werden, und die obere Oberfläche ihrer zweiten Schicht 11b kann zum Bonden verwendet werden, wie es oben beschrieben ist.When the transparent electrode 11 is formed so as to be 20, and if the second layer 11 b of the transparent electrode 11 is formed of a metal having good bonding properties which ge entire upper surface of the Drahtbondingelektrode covered wire can bondingelektrode 20 and the portion of the light-transmissive electrode 11 are considered on top of the Drahtbondingelektrode 20 as an integrated Drahtbondingelektrode 20, and the upper surface of its second layer 11 b can be used for bonding as described above.
In den meisten Fällen weist das Metalloxid, das die zweite Schicht 11b umfaßt, schlechte Bondingeigenschaften auf, die es schwierig machen, an die Schicht zu bonden. Wenn dies der Fall ist, kann eine Anordnung, wie diejenige, die in Fig. 9 gezeigt ist, verwendet werden, bei der ein Abschnitt der zweiten Schicht 11b, der dem mittleren Abschnitt der Drahtbonding elektrode 20 entspricht, entfernt ist, wobei nur der Teil der zweiten Schicht 11b um den Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbonding elektrode 20 zurückbleibt, wodurch die erste Schicht 11a an diesem Ab schnitt freigelegt ist.In most cases, the metal comprising the second layer 11 b, poor bonding properties, which make it difficult to bond to the layer. If this is the case, an arrangement such as that shown in FIG. 9 can be used, in which a portion of the second layer 11 b, which corresponds to the central portion of the wire bonding electrode 20 , is removed, only that Part of the second layer 11 b remains around the circumference of the upper surface of the wire bonding electrode 20 , whereby the first layer 11 a is exposed at this section.
Wenn die erste Schicht 11a aus einem Material mit guten Bondingeigen schaften gebildet ist, kann dieser Abschnitt der ersten Schicht 11a als ein integraler Teil der Drahtbondingelektrode 20 betrachtet werden, wodurch es gestattet ist, daß die freigelegte obere Oberfläche der ersten Schicht 11a zum Bonden verwendet wird. Wenn die Elektrodenhöhe nicht ausreicht, können Al oder Au, die gute Bondingeigenschaften aufweisen, als eine Schichtanordnung auf der ersten Schicht 11a verwendet werden, und der beschichtete Abschnitt 20c kann als ein integraler Teil der Drahtbonding elektrode 20 betrachtet werden, und die obere Oberfläche des beschichte ten Abschnittes 20c kann zum Bonden verwendet werden. If the first layer 11 a is formed from a material with good bonding properties, this section of the first layer 11 a can be regarded as an integral part of the wire bonding electrode 20 , thereby permitting the exposed upper surface of the first layer 11 a to Bonding is used. If the electrode height is not sufficient, Al or Au, which have good bonding properties, can be used as a layer arrangement on the first layer 11 a, and the coated section 20 c can be regarded as an integral part of the wire bonding electrode 20 , and the upper surface of the coated section 20 c can be used for bonding.
Wenn sowohl die erste Schicht 11a als auch die zweite Schicht 11b aus einem Material mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet sind, kann die erste Schicht 11a gleichzeitig mit der zweiten Schicht 11b entfernt werden, wobei nur der Teil der lichtdurchlässigen Elektrode 11 zurück bleibt, der über dem Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbonding elektrode 20 liegt, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, wobei die obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode 20 teilweise freigelegt ist. Der freigelegte Ab schnitt der Drahtbondingelektrode 20 kann zum Bonden verwendet wer den, oder der freigelegte Abschnitt kann mit einem Material, wie Au oder Al, das gute Bondingeigenschaften aufweist, beschichtet werden, und der beschichtete Abschnitt 20c kann dann als ein integraler Teil der Draht bondingelektrode 20 betrachtet werden, und die obere Oberfläche des be schichteten Abschnitts 20c kann zum Bonden verwendet werden.If both the first layer 11 are a and the second layer 11b formed of a material having poor bonding properties, the first layer 11 are removed a same time b to the second layer 11, wherein only the part of the transparent electrode 11 is left, of the wire bonding to the periphery of the top surface electrode 20 is, as shown in Fig. 10, the upper surface of the Drahtbondingelektrode 20 is partially exposed. The exposed portion of the wire bonding electrode 20 can be used for bonding, or the exposed portion can be coated with a material such as Au or Al that has good bonding properties, and the coated portion 20 c can then be an integral part of the wire Bonding electrode 20 can be considered, and the upper surface of the coated portion 20 c can be used for bonding.
Die Verwendung dieser Anordnung macht es möglich, gute Bondingeigen schaften sicherzustellen, selbst wenn die zweite Schicht 11b oder sowohl die zweite Schicht 11b als auch die erste Schicht 11a aus einem Material mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet sind.The use of this arrangement makes it possible to ensure good bonding properties, even if the second layer 11 b or both the second layer 11 b and the first layer 11 a are formed from a material with poor bonding properties.
Selbst wenn nur die zweite Schicht 11b entfernt ist, bleibt die erste Schicht 11a dennoch in Kontakt um die obere Oberfläche der Drahtbon dingelektrode 20 herum, so daß, wenn die lichtdurchlässige Elektrode 11 über der Drahtbondingelektrode 20 liegt, außerdem das Verhindern eines Lösens, die Verringerung der Auswirkung einer Musterfehlausrichtung und andere derartige Effekte bewahre werden können. Selbst wenn sowohl die zweite Schicht 11b als auch die erste Schicht 11a entfernt sind, bleibt dennoch die lichtdurchlässige Elektrode 11 in Kontakt um den Umfang der Drahtbondingelektrode 20 herum, so daß, wenn die lichtdurchlässige Elektrode 11 auf der Drahtbondingelektrode 20 liegt, auch das Verhindern eines Lösens, die Verringerung der Auswirkung einer Musterfehlausrich tung und andere derartige Effekte beiwahrt werden können.Even if only the second layer 11 b is removed, the first layer 11 of the Drahtbon remains a yet in contact to the upper surface ding electrode 20 around, so that when the transparent electrode is 11 through the Drahtbondingelektrode 20, moreover, the loosening prevention, the reduction in the impact of pattern misalignment and other such effects can be preserved. Even if both the second layer 11 b and the first layer 11a are removed, but the transparent electrode 11 remains in contact around the periphery of Drahtbondingelektrode 20 around, so that when the transparent electrode is 11 on the Drahtbondingelektrode 20, and the Prevention of loosening, reducing the impact of pattern misalignment, and other such effects can be maintained.
Nun werden Beispiele beschrieben, welche die Elektrode für lichtemittie rende Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung betref fen. Jedoch ist es zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist.Examples of the light emitting electrode will now be described semiconductor devices according to the present invention fen. However, it is to be understood that the invention is not limited to the examples is limited.
Fig. 11 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung der Elektrode für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung zeigt, die ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, und Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht ent lang der Linie 12-12 von Fig. 11. In der Zeichnung ist eine Elektrode 1A für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung (nachstehend auch ein fach "Vorrichtungselektrode" genannt) auf einem Schichtkörper 3A ange ordnet. Die Vorrichtungselektrode 1A und der Schichtkörper 3A bilden ei ne lichtemittierende Vorrichtung. Die Vorrichtungselektrode 1A umfaßt eine p-leitende Elektrode 101 und eine n-leitende Elektrode 106. Fig. 11 is a plan view showing the arrangement of the electrode for a semiconductor light emitting device which is a first example of the present invention, and Fig. 12 is a cross sectional view taken along the line 12-12 of Fig. 11. In the drawing an electrode 1 A for a light-emitting semiconductor device (hereinafter also referred to simply as a "device electrode") on a laminated body 3 A is arranged. The device electrode 1 A and the laminate 3 A form ei ne light emitting device. The device electrode 1 A comprises a p-type electrode 101 and an n-type electrode 106th
Der Schichtkörper 3A umfaßt ein Saphirsubstrat, auf das eine AlN-Puf ferschicht, eine n-leitende GaN-Schicht, eine InGaN-Schicht, eine p-lei tende AlGaN-Schicht und eine p-leitende GaN-Schicht 301 in dieser Rei henfolge beschichtet sind. Die p-leitende Elektrode 101 wurde durch das folgende Verfahren auf dem Schichtkörper 3A gebildet.The laminate 3 A comprises a sapphire substrate on which an AlN buffer layer, an n-type GaN layer, an InGaN layer, a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer 301 in this order are coated. The p-type electrode 101 was formed by the following method on the laminated body 3 A.
Zuerst wurde eine bekannte Photolithographietechnologie verwendet, um eine AuBe-Schicht 211a einer Drahtbondingelektrode 211 auf der p-leiten den GaN-Schicht 301 zu bilden. First, a known photolithography technology was used to form an AuBe layer 211 a of a wire bonding electrode 211 on the p-type GaN layer 301 .
Um die Drahtbondingelektrode 211 (AuBe-Schicht 211a) zu bilden, wurde zuerst der Schichtkörper 3A in eine Vakuumablagerungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesetzt, in der AuBe, das zu Beginn 1 Gew.-% Be enthielt, zu einer Dicke von 500 nm über der gesamten Oberfläche der p-leitenden GaN-Schicht 301 bei einem Druck von 3×10-6 Torr abgelagert wurde, um dadurch einen Dünnfilm aus AuBe zu bilden. Der Schichtkörper 3A, auf den der AuBe-Dünnfilm abgelagert worden war, wurde dann aus der Va kuumablagerungsvorrichtung entfernt, und es wurde eine normale Photo lithographietechnik verwendet, um ein positives Muster auf Resistbasis von einer Drahtbondingelektrode zu bilden, die einen Resist umfaßte. Dann wurde der Schichtkörper 3A in ein Au-Ätzmittel eingetaucht, um die freigelegten Abschnitte des AuBe-Dünnfilms zu entfernen, wodurch die AuBe-Schicht 211a gebildet wurde.In order to form the wire bonding electrode 211 (AuBe layer 211 a), the laminate 3 A was first placed in a vacuum deposition device (not shown), in the outer layer, which initially contained 1% by weight of Be, to a thickness of 500 nm was deposited over the entire surface of the p-type GaN layer 301 at a pressure of 3 × 10 -6 Torr, thereby forming an AuBe thin film. The layer body 3 A, was deposited on the AuBe thin film was then kuumablagerungsvorrichtung from the Va removed, and it was a normal Photo used lithography technique, to form a positive pattern on the resist based on a Drahtbondingelektrode which comprised a resist. Then, the laminated body was immersed in a 3 A Au etchant to the exposed portions of the AuBe thin film to be removed, whereby the AuBe layer was formed 211 a.
Gemäß dem folgenden Verfahren wurde eine einen zweischichtigen Aufbau aufweisende lichtdurchlässige Elektrode 111 gebildet, indem eine erste Schicht 111a aus Au auf der p-leitenden GaN-Schicht 301 gebildet wurde und eine zweite Schicht 111b aus NiO auf der ersten Schicht 111a gebil det wurde.According to the following method, a transparent electrode 111 having a two-layer structure was formed by forming a first layer 111 a of Au on the p-type GaN layer 301 and forming a second layer 111 b of NiO on the first layer 111 a has been.
Dann wurde Photolithographie verwendet, um ein negatives Muster auf Resistbasis der lichtdurchlässigen Elektrode 111 auf dem Schichtkörper 3A zu bilden, auf dem die Drahtbondingelektrode 211 fertiggestellt worden war. Als nächstes wurde der Schichtkörper 3A in die Vakuumablage rungsvorrichtung gesetzt, in der zuerst Au mit einer Dicke von 20 nm auf der p-leitenden GaN-Schicht 301 unter einem Druck von 3×10-6 Torr ge bildet wurde und dem eine Ablagerungsbildung von 10 nm aus Ni in der gleichen Vorrichtung folgte. Der Schichtkörper 3A, auf den das Au und Ni abgelagert worden waren, wurde dann aus der Vakuumablagerungsvor richtung entfernt und durch ein gewöhnliches Lift-Off-Verfahren behan delt, um einen zweischichtigen Dünnfilm aus Au und Ni in einer ge wünschten Form zu bilden.Then photolithography was used to prepare a negative resist pattern on the basis of the light-transmissive electrode 111 to form on the layer body 3 A, on which the Drahtbondingelektrode was completed 211th Next, the laminated body 3 A was placed in the vacuum deposition apparatus in which Au was first formed with a thickness of 20 nm on the p-type GaN layer 301 under a pressure of 3 × 10 -6 Torr and the formation of deposits of 10 nm of Ni in the same device followed. The layer body 3 A, on which the Au and Ni were deposited was then removed from the Vakuumablagerungsvor direction behan punched to form a two-layer thin film made of Au and Ni in a Ge desired shape removed and replaced with a common lift-off method.
Der Schichtkörper 3A wurde dann in einem Wärmebehandlungsofen bei einer Temperatur von 550°C für 10 Minuten in einer Atmosphäre aus strömendem Argon, die 1% Sauerstoffgas enthielt, wärmebehandelt. Als der Schichtkörper 3A aus dem Ofen entfernt wurde, waren die beiden Dünnfilme 111a und 111b aus Au und Ni auf dem Schichtkörper 3A von einem dunklen bläulichen Grau und zeigten Lichtdurchlässigkeit. Dies war die Art und Weise, wie die zweischichtige lichtdurchlässige Elektrode 111 gebildet wurde. Diese Wärmebehandlung diente gleichzeitig als eine Wärmebehandlung, um einen ohmschen Kontakt zwischen der licht durchlässigen Elektrode 111 und der p-leitenden GaN-Schicht 301 zu er halten, und als eine Wärmebehandlung, um die Anhaftung zwischen der Drahtbondingelektrode 211 (AuBe-Schicht 211a) und der p-leitenden GaN-Schicht 301 zu verbessern.The laminated body 3 A was then placed in a heat treatment furnace at a temperature of 550 ° C for 10 minutes in an atmosphere of flowing argon containing 1% of oxygen gas, heat-treated. Was removed as the layer body 3 A from the oven, the two thin films 111 and 111 were a b of Au and Ni on the layer A body 3 of a dark bluish gray and showed light transmittance. This was how the two-layer light-transmissive electrode 111 was formed. This heat treatment also served as a heat treatment to maintain ohmic contact between the light-transmissive electrode 111 and the p-type GaN layer 301 and as a heat treatment to prevent the adhesion between the wire bonding electrode 211 (AuBe layer 211 a). and to improve the p-type GaN layer 301 .
Die derart durch das obige Verfahren hergestellte lichtdurchlässige Elek trode 111 zeigte eine Transmission von 45% im Fall von Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm. Diese Transmission wurde an einer Probe ge messen, deren Aufbau mit der hergestellten lichtdurchlässigen Elektrode 111 identisch war, die jedoch zu einer Größe ausgebildet war, die für eine Messung geeignet war.The translucent electrode 111 thus produced by the above method showed a transmission of 45% in the case of light with a wavelength of 450 nm. This transmission was measured on a sample whose structure was identical to that of the translucent electrode 111 produced, but which was of a size suitable for measurement.
Es wurde Auger-Elektronenspektroskopie (AES) verwendet, um Bestand teile in Richtung der Tiefe der lichtdurchlässigen Elektrode 111 zu analy sieren. Dies zeigte, daß es keine große Differenz in der Dicke der licht durchlässigen Elektrode 111 zwischen vor und nach der Wärmebehand lung gab, jedoch zeigte die AES, daß von der zweiten Schicht 111b eine große Menge Sauerstoff aufgenommen wurde, was die Oxidation des Ni veranlaßte. Fig. 13 ist ein Profil in Richtung der Tiefe der jeweiligen Ele mente der Elektrode, wie es durch die AES gemessen wurde.Auger electron spectroscopy (AES) was used to analyze components in the direction of the depth of the translucent electrode 111 . This showed that there was no great difference in the thickness of the transparent electrode 111 between before and after the heat treatment, but the AES showed that a large amount of oxygen was taken up by the second layer 111b , which caused the oxidation of the Ni . Fig. 13 is a profile in the direction of the depth of the respective elements of the electrode as measured by the AES.
Das Profil der Elektrodenzusammensetzung in Richtung der Tiefe, das in Fig. 13 gezeigt ist, zeigt, daß die zweite Schicht 111b aus einem Oxid von Ni besteht, das Ni und Sauerstoff enthält, daß die erste Schicht 111a aus Au mit einem geringen Ni-Gehalt besteht, und daß es einen Gradientenbe reich der Zusammensetzung R1 in dem Bereich in der Nähe der Grenzflä che zwischen der ersten Schicht 111a und einer zweiten Schicht 111b gibt, bei dem die Sauerstoffkonzentration allmählich abnimmt, wenn man in Richtung des Substrats geht.The profile of the electrode composition in the direction of depth shown in Fig. 13 shows that the second layer 111 b is made of an oxide of Ni containing Ni and oxygen, and that the first layer 111 a is made of Au with a low Ni Content exists, and that there is a gradient region of the composition R1 in the area near the interface between the first layer 111a and a second layer 111b , in which the oxygen concentration gradually decreases as one goes in the direction of the substrate .
Die zweite Schicht 111b wurde unter Verwendung von Dünnfilmröntgen beugung (XRD) bewertet, und es wurde herausgefunden, daß sie das in Fig. 14 gezeigte Spektrum aufweist. Von den Spitzenpositionen ist es be kannt, daß die Spitzen P1, P2, P3 und P4 jeweils der Beugung der (111)-, (200)-, (220)- und (311)-Flächen des NiO entsprechen, was zeigt, daß die zweite Schicht 111b aus zufällig orientierten Kristallen aus NiO besteht. In dem Spektrum wurde auch eine schwache Beugungsspitze P6 von der (111)-Fläche des Ni detektiert. Es wurden auch Beugungsspitzen P5 und P7 von den Au-(111)- und (220)-Flächen gefunden, welche die erste Schicht 111a bilden. Dies ist so zu betrachten, als daß es anzeigt, daß es eine Anhäufung von NiO-Kristallkörnern gibt, in die eine kleine Menge Ni-Kristallkörner gemischt ist. Dadurch konnte bestätigt werden, daß die zweite Schicht 111b aus NiO und einer kleinen Menge Ni besteht. The second layer 111 b was evaluated using thin film X-ray diffraction (XRD) and was found to have the spectrum shown in FIG. 14. From the peak positions, it is known that the peaks P1, P2, P3 and P4 correspond to the diffraction of the ( 111 ), ( 200 ), ( 220 ) and ( 311 ) faces of the NiO, respectively, which shows that the second layer 111 b consists of randomly oriented crystals of NiO. In the spectrum, a weak diffraction peak P6 was also detected from the ( 111 ) face of the Ni. Diffraction peaks P5 and P7 were also found from the Au ( 111 ) and ( 220 ) surfaces which form the first layer 111 a. This is considered to indicate that there is an accumulation of NiO crystal grains in which a small amount of Ni crystal grains are mixed. This confirmed that the second layer 111 b was made of NiO and a small amount of Ni.
Als nächstes wurde eine bekannte Photolithographietechnologie verwen det, um einen Musterresist zu bilden und somit einen Abschnitt der Drahtbondingelektrode 211 (AuBe-Schicht 211a) zu belichten. Der Schichtkörper 3A wurde dann in konzentrierte Chlorwasserstoffsäure ge taucht, um den freigelegten Abschnitt der NiO-Schicht zu entfernen. Auf diese Weise wurde das NiO der zweiten Schicht 111b in einem Bereich der AuBe-Schicht 211a entfernt, wodurch die Au-Schicht freigelegt wurde, welche die erste Schicht 111a bildete.Next, a known photolithography technology was used to form a pattern resist and thus expose a portion of the wire bonding electrode 211 (AuBe layer 211 a). The layer body 3 A was then immersed ge in concentrated hydrochloric acid to the exposed portion of the NiO layer to be removed. In this way, the NiO of the second layer 111 b was removed in a region of the AuBe layer 211 a, thereby exposing the Au layer which formed the first layer 111 a.
Der Schichtkörper 3A wurde dann in eine Vakuumablagerungsvorrichtung gesetzt, und es wurde Vakuumablagerung auf die gleiche Art und Weise wie bei der Ablagerung der AuBe-Schicht 211a verwendet, um eine Au-Schicht mit einer Dicke von 500 nm zu bilden. Dieser Vapor-Deposi tion-Prozeß erzeugte eine Verschmelzung mit der ersten Schicht 111a, die das Backing bildete, wobei das Au, das zu diesem Zeitpunkt mittels Dampf abgelagert wurde, mit dem Au der ersten Schicht 111a integriert wurde. Der Schichtkörper 3A wurde aus der Vorrichtung entfernt und durch eine Lift-Off-Prozedur behandelt, wodurch die Drahtbondingelektrode 211 fer tiggestellt wurde, die einen Aufbau aufwies, der, von der Seite des Schicht körpers 3A ausgehend, aus der AuBe-Schicht 211a und der Au-Schicht 211b bestand.The layer body 3 A was then placed in a vacuum deposition apparatus, and it was vacuum deposition used in the same manner as in the deposition of the AuBe layer 211 a to a to form Au film nm with a thickness of 500th This vapor deposition process created a fusion with the first layer 111 a, which formed the backing, the Au, which was then deposited by steam, was integrated with the Au of the first layer 111 a. The laminated body 3 A was removed from the device and treated by a lift-off procedure, whereby the wire-bonding electrode 211 was completed, which had a structure that, starting from the side of the laminated body 3 A, from the AuBe layer 211 a and the Au layer 211 b.
Dadurch wurde die p-leitende Elektrode 101 gebildet, welche die licht durchlässige Elektrode 111 und die Drahtbondingelektrode 211 umfaßt. Das Au, das für die erste Schicht 111a verwendet wurde, ist ein Metall, das einen guten ohmschen Kontakt mit der p-leitenden GaN-Schicht 301 liefert. Die Anwesenheit des NiO, das verwendet wurde, um die zweite Schicht 111b zu bilden, konnte verhindern, daß das Kugelbildungsphä nomen auftrat. Die AuBe-Schicht 211a ist eine Legierung, die einen Kon takt mit hohem Widerstand mit der p-leitenden GaN-Schicht 301 bildet.As a result, the p-type electrode 101 was formed, which includes the transparent electrode 111 and the wire bonding electrode 211 . The Au that was used for the first layer 111 a is a metal that provides good ohmic contact with the p-type GaN layer 301 . The presence of the NiO used to form the second layer 111 b could prevent the spheroidization phenomenon from occurring. The AuBe layer 211 a is an alloy that forms a contact with high resistance with the p-type GaN layer 301 .
Dann wurde Trockenätzen verwendet, um die n-leitende GaN-Schicht des Schichtkörpers 3A teilweise freizulegen und somit eine n-leitende Elektro de 106 zu bilden, und dann wurde die n-leitende Elektrode 106 aus Al auf der freigelegten Fläche gebildet und wärmebehandelt, um einen ohmschen Kontakt der n-leitenden Elektrode 106 zu bewirken.Then dry etching was used to partially expose the n-type GaN layer of the laminate 3 A and thus form an n-type electrode de 106 , and then the n-type electrode 106 was formed from Al on the exposed area and heat treated, to cause ohmic contact of the n-type electrode 106 .
Der Wafer, der mit Vorrichtungselektroden 1A versehen war, die p-leitende Elektroden 101 und n-leitende Elektroden 106 aufwiesen, wurde dann zu 400-µm-Quadrat-Chips geschnitten, die dann an einem Leitungsrahmen angebracht und mit den Leitungen verbunden wurden, um dadurch licht emittierende Dioden zu bilden. Die lichtemittierende Diode zeigte eine Emissionsausgangsleistung von 80 µW bei 20 mA und eine Durchlaß spannung von 2,8 V. Es gab kein Abschälen der Drahtbondingelektrode 211 während des Bondingprozesses. Es wurden 16 000 Chips aus dem Wafer erhalten, der im Durchmesser 2 Zoll maß. Chips mit einer Emissi onsintensität von weniger als 76 µW wurden entfernt, was zu einer Aus beute von 98% führte.The wafer, which was provided with device electrodes 1 A, the p-type electrode 101 and n-type electrodes 106 having, was then cut into 400-micron square chips, which were then mounted on a lead frame and connected to the lines, to thereby form light emitting diodes. The light emitting diode showed an emission output of 80 µW at 20 mA and a forward voltage of 2.8 V. There was no peeling off of the wire bonding electrode 211 during the bonding process. 16,000 chips were obtained from the wafer, which was 2 inches in diameter. Chips with an emission intensity of less than 76 µW were removed, which resulted in a yield of 98%.
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau der Vorrichtungselek trode zeigt, die ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, wobei Fig. 15(a) das erste Stadium zeigt, Fig. 15(b) das zweite Stadium zeigt und Fig. 15(c) den Endzustand zeigt. Der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Beispiel ist, daß die zweischichtige Vorrichtungselektro de 112 des zweiten Beispiels als eine einschichtige Legierungsdünnfilm schicht 112m gebildet ist. Fig. 15 is a cross-sectional view trode the structure of the Vorrichtungselek shows, which is a second example of the present invention, wherein Fig. 15 (a) shows the first stage, Fig. 15 (b) the second stage, and FIG. 15 (c) shows the final state. The difference between the first and second examples is that the two-layer device electrode 112 of the second example is formed as a single-layer alloy thin film layer 112 m.
Die Vorrichtungselektrode 1B dieses Beispiels ist auf einem Schichtkörper 3B angeordnet, der den gleichen Aufbau wie der Schichtkörper 3A des er sten Beispiels aufweist. Die Vorrichtungselektrode 1B und der Schicht körper 3B bilden eine lichtemittierende Vorrichtung. Die Vorrichtungs elektrode 1B umfaßt eine p-leitende Elektrode 102 und eine n-leitende Elektrode 107.The device electrode 1 B of this example is arranged on a laminated body 3 B, which has the same structure as the laminated body 3 A of the first example. The device electrode 1 B and the layer body 3 B form a light-emitting device. The device electrode 1 B comprises a p-type electrode 102 and an n-type electrode 107 .
Das folgende Verfahren wird verwendet, um die p-Seiten-Elektrode 102 auf der p-leitenden GaN-Schicht 302 zu bilden, die auf dem Schichtkörper 3B angeordnet ist.In order to form the p-side electrode 102 on the p-type GaN layer 302 that is disposed on the layer body 3 B The following procedure is used.
Zuerst wurde eine bekannte Photolithographietechnik verwendet, um eine 500 nm dicke AuBe-Schicht 212a von einer Drahtbondingelektrode 212 auf der p-leitenden GaN-Schicht 302 zu bilden.First, a known photolithography technique was used to form a 500 nm thick AuBe layer 212 a from a wire bonding electrode 212 on the p-type GaN layer 302 .
Die Legierungsdünnfilmschicht 112m, die aus einer Legierung aus Au und Ni bestand, wurde wie folgt gerade an dem Bereich gebildet, an dem die lichtdurchlässige Elektrode 112 auf der p-leitenden GaN-Schicht 302 ge bildet war (Fig. 15(a)).The alloy thin film layer 112 m, which was made of an alloy of Au and Ni, was formed as follows just at the area where the light-transmitting electrode 112 was formed on the p-type GaN layer 302 ( Fig. 15 (a)) .
Zuerst wurde der Schichtkörper 3B in eine Vakuumablagerungsvorrich tung gesetzt, in der eine Legierung aus Au und Ni auf der p-leitenden GaN-Schicht 302 unter einem Druck von 3×10-6 Torr abgelagert wurde. Für diesen Prozeß wurden Stücke aus Au und Ni auf ein Widerstandshei zungs-Wolframboot in dem Volumenverhältnis von Au : Ni = 2 : 1 gesetzt. Nachdem das Boot durch den Durchgang eines Stromes erwärmt worden war, wurde bestätigt, daß das Metall geschmolzen war, und nachdem lan ge genug gewartet worden war, um sicherzustellen, daß die Metalle aus reichend gemischt waren, wurde der Verschluß zwischen dem Schichtkör per 3B und dem Boot geöffnet, um die Vapor-Deposition zu beginnen und eine 30 nm dicke Legierungsdünnfilmschicht 112m aus AuNi zu bilden.First, the laminate 3 B was placed in a vacuum deposition apparatus in which an alloy of Au and Ni was deposited on the p-type GaN layer 302 under a pressure of 3 × 10 -6 Torr. For this process, pieces of Au and Ni were placed on a resistance heating tungsten boat in the volume ratio of Au: Ni = 2: 1. After the boat was heated by the passage of a current, it was confirmed that the metal was melted, and was after lan ge maintained enough to ensure that the metals were mixed from reaching the seal between the Schichtkör per 3 B was and opened the boat to begin vapor deposition and form a 30 nm thick AuNi alloy thin film layer 112 m.
Der Schichtkörper 3B, auf dem die Legierungsdünnfilmschicht 112m ge bildet worden war, wurde dann aus der Vakuumablagerungsvorrichtung entfernt und gemäß einer gewöhnlichen Lift-Off-Prozedur behandelt, um den Legierungsdünnfilm 112m in einer gewünschten Form zu bilden, wo bei auf diese Art und Weise eine einschichtige Legierungsdünnfilmschicht 112m auf der p-leitenden GaN-Schicht 302 gebildet wurde. Es wurde Dünnfilmröntgenbeugung verwendet, um zu bestätigen, daß die Legie rungsdünnfilmschicht 112m aus einer AuNi-Legierung gebildet war. Die Legierungsdünnfilmschicht 112m war dunkelgrau und wies einen metalli schen Glanz auf. Es wurde beinahe keine Lichtdurchlässigkeit beobachtet.The laminate 3 B on which the alloy thin film layer 112 m was formed was then removed from the vacuum deposition device and treated according to an ordinary lift-off procedure to form the alloy thin film 112 m in a desired shape, where in this manner and how a single-layer alloy thin film layer 112 m was formed on the p-type GaN layer 302 . Thin film X-ray diffraction was used to confirm that the alloy thin film layer 112 m was formed from an AuNi alloy. The 112 m alloy thin film layer was dark gray and had a metallic sheen. Almost no light transmission was observed.
Der Schichtkörper 3B wurde in einem Wärmebehandlungsofen bei einer Temperatur von 500°C für 10 Minuten in einer Atmosphäre aus strömen dem Argon, die 20% Sauerstoffgas enthielt, wärmebehandelt. Als der Schichtkörper 3B aus dem Ofen entfernt wurde, war die Legierungsdünn filmschicht 112m von einem dunklen bläulichen Grau und zeigte eine Lichtdurchlässigkeit, nachdem sie die lichtdurchlässige Elektrode 112 ge worden war (Fig. 15(b)).The laminate 3 B was heat-treated in a heat treatment furnace at a temperature of 500 ° C. for 10 minutes in an atmosphere of streaming argon containing 20% oxygen gas. When the laminate 3 B was removed from the furnace, the alloy thin film layer was 112 m of a dark bluish gray and showed a light transmittance after being the transparent electrode 112 ( Fig. 15 (b)).
Die derart durch das obige Verfahren hergestellte lichtdurchlässige Elek trode 112 zeigte eine Transmission von 45% in bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm. Es wurden eine Messung der Transmission und die Dünnfilmröntgenbeugungsmessung, die unten beschrieben sind, unter Verwendung von lichtdurchlässigen Elektroden 112 vorgenommen, die zu einer Größe ausgebildet worden waren, die für Meßanwendungen geeignet ist.The translucent electrode 112 thus produced by the above method showed a transmission of 45% with respect to light with a wavelength of 450 nm. A measurement of the transmission and the thin film X-ray diffraction measurement described below were carried out using translucent electrodes 112 which had been made to a size suitable for measurement applications.
Es wurde AES verwendet, um das Profil jedes Elements in Richtung der Tiefe der lichtdurchlässigen Elektrode 112 zu messen. Die Ergebnisse sind in Fig. 16 gezeigt. Es wurde herausgefunden, daß sich die lichtdurchlässi ge Elektrode 112 nach der Wärmebehandlung in eine erste Schicht 112a, die aus im wesentlichen reinem Au bestand, das in Kontakt mit der p-leitenden GaN-Schicht 302 stand, und in die zweite Oberflächenschicht 112b aufgespalten hatte, die aus einem Oxid von Ni bestand. Es gibt einen Gradientenbereich der Zusammensetzung R2 in dem Bereich in der Nähe der Grenzfläche zwischen der ersten Schicht 112a und der zweiten Schicht 112b, bei dem die Sauerstoffkonzentration allmählich abnimmt, wenn man in Richtung des Substrats geht. Es wurde auch herausgefun den, daß die erste Schicht 112a, die aus Au bestand und in Kontakt mit der p-leitenden GaN-Schicht 302 stand, im wesentlichen kein Ni enthielt.AES was used to measure the profile of each element toward the depth of the translucent electrode 112 . The results are shown in Fig. 16. It was found that the light-transmissive electrode 112 after the heat treatment in a first layer 112 a, which consisted of substantially pure Au, which was in contact with the p-type GaN layer 302 , and in the second surface layer 112 b which was composed of an oxide of Ni. There is a gradient region of the composition R2 in the region near the interface between the first layer 112 a and the second layer 112 b, in which the oxygen concentration gradually decreases as one goes in the direction of the substrate. It was also found that the first layer 112 a, which consisted of Au and was in contact with the p-type GaN layer 302 , contained essentially no Ni.
Es wurden auch Spurenmengen von Ga in der ersten Schicht 112a detek tiert, was anzeigt, daß während der Anfangsphase der Wärmebehandlung das Ni eine Ga-Oxidschicht zerstörte, die auf der Oberfläche der p-leitenden GaN-Schicht 302 vorhanden war.Trace amounts of Ga were also detected in the first layer 112 a, indicating that during the initial phase of the heat treatment, the Ni destroyed a Ga oxide layer that was present on the surface of the p-type GaN layer 302 .
Beim Bewerten der zweiten Schicht 112b nach der Wärmebehandlung unter Verwendung der Dünnfilmröntgenbeugung wurde herausgefunden, daß die zweite Schicht 112b aus NiO und einer kleinen Menge Ni bestand.When evaluating the second layer 112 b after the heat treatment using the thin film X-ray diffraction, it was found that the second layer 112 b was made of NiO and a small amount of Ni.
Als nächstes wurde, wie bei dem ersten Beispiel, eine bekannte Photoli thographietechnologie verwendet, um einen Abschnitt der zweiten Schicht 112b über der Drahtbondingelektrode 212 (AuBe-Schicht 212a) zu entfer nen. Der Schichtkörper 3B wurde dann in eine Vakuumablagerungsvor richtung gesetzt, und es wurde Vakuumablagerung verwendet, um eine Au-Schicht mit einer Dicke von 500 nm zu bilden, und dann unter Ver wendung einer normalen Lift-Off-Prozedur behandelt, um dadurch eine Drahtbondingelektrode 212 fertigzustellen, die einen mehrschichtigen Aufbau aufwies, der, von der Seite des Schichtkörpers 3B ausgehend, aus einer AuBe-Schicht 212a und einer Au-Schicht 212b bestand, wodurch eine p-Seiten-Elektrode 102 gebildet wurde, die aus der lichtdurchlässigen Elektrode 112 und der Drahtbondingelektrode 212 bestand.Next, as in the first example, uses a known Photoli thographietechnologie to expose a portion of the second layer 112 b on the Drahtbondingelektrode 212 (AuBe layer 212 a) to entfer NEN. The layer body 3 B was then set direction in a Vakuumablagerungsvor, and it was used vacuum deposition to a form Au layer nm with a thickness of 500, and then Ver application of a normal lift-off procedure treated, to thereby form a Drahtbondingelektrode To complete 212 , which had a multilayer structure, which, starting from the side of the laminate 3 B, consisted of an AuBe layer 212 a and an Au layer 212 b, whereby a p-side electrode 102 was formed, which consists of the translucent electrode 112 and wire bonding electrode 212 .
Dann wurde eine n-leitende Al-Elektrode 107 auf der freigelegten Fläche gebildet und wärmebehandelt, um einen ohmschen Kontakt der n-leiten den Elektrode 107 zu bewirken.Then, an n-type Al electrode 107 was formed on the exposed surface and heat-treated to cause ohmic contact of the n-type electrode 107 .
Der Wafer, der mit Vorrichtungselektroden 1B versehen war, die p-leiten de Elektroden 102 und n-leitende Elektroden 107 aufwiesen, wurde dann zu 400-µm-Quadrat-Chips geschnitten, die dann an einem Leitungsrah men angebracht und mit den Leitungen verbunden wurden, um dadurch lichtemittierende Dioden zu bilden. Die lichtemittierenden Dioden zeigten jeweils eine Beleuchtungsausgangsleistung von 80 µW bei 20 mA und eine Durchlaßspannung von 2,9 V. Es gab kein Abschälen der Drahtbonding elektrode 212 während des Bondingprozesses. Es wurden 16 000 Chips aus dem Wafer erhalten, der im Durchmesser 2 Zoll maß. Chips mit einer Emissionsintensität von weniger als 76 µW wurden entfernt, was zu einer Ausbeute von 98% führte. The wafer, which was provided with device electrodes 1 B, the p-guide de electrodes 102 and n-type electrodes 107 having, was then cut into 400-micron square chips, which then mounted men at a Leitungsrah and connected to the lines to thereby form light emitting diodes. The light emitting diodes each had a lighting output of 80 µW at 20 mA and a forward voltage of 2.9 V. There was no peeling of the wire bonding electrode 212 during the bonding process. 16,000 chips were obtained from the wafer, which was 2 inches in diameter. Chips with an emission intensity of less than 76 µW were removed, which resulted in a yield of 98%.
Fig. 17 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung eines dritten Beispiels der Vorrichtungselektrode der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18-18 von Fig. 17. Der Un terschied zwischen diesem dritten Beispiel und dem ersten Beispiel ist, daß die Drahtbondingelektrode 213 einen dreischichtigen Aufbau auf weist, und daß die Schichten 113a und 113b, welche die lichtdurchlässige Elektrode 113 bilden, jeweils aus Pd bzw. SnO gebildet sind. Fig. 17 is a plan view showing the arrangement of a third example of the device electrode of the present invention, and Fig. 18 is a cross sectional view taken along the line 18-18 of Fig. 17. The difference between this third example and the first example that the wire bonding electrode 213 has a three-layer structure, and that the layers 113 a and 113 b, which form the translucent electrode 113 , are each formed from Pd or SnO.
Die Vorrichtungselektrode 1C bei diesem Beispiel ist auf einem Schicht körper 3C angeordnet, der den gleichen Aufbau wie die Vorrichtungselek trode 1A bei dem ersten Beispiel aufweist. Die Vorrichtungselektrode 1C und der Schichtkörper 3C bilden zusammen eine lichtemittierende Vor richtung. Die Vorrichtungselektrode 1C umfaßt eine p-leitende Elektrode 103 und eine n-leitende Elektrode 108.The device electrode 1 C in this example is arranged on a layer body 3 C, which has the same structure as the device electrode 1 A in the first example. The device electrode 1 C and the laminate 3 C together form a light-emitting device. The device electrode 1 C comprises a p-type electrode 103 and an n-type electrode 108 .
Das folgende Verfahren wurde verwendet, um die p-leitende Elektrode 103 auf der p-leitenden GaN-Schicht 303 zu bilden, die auf dem Schichtkörper 3C angeordnet war.The following procedure was used to form p-type to p-type electrode 103 on the GaN layer 303 was disposed on the layer body 3 C.
Zuerst wurde eine bekannte Photolithographietechnik verwendet, um Ti auf der p-leitenden GaN-Schicht 303 abzulagern und somit eine Ti-Schicht 213a der Drahtbondingelektrode 213 zu bilden. Die Ti-Schicht 213a wurde durch das gleiche Verfahren gebildet, das bei dem ersten Bei spiel verwendet wurde.First, a known photolithography technique was used to deposit Ti on the p-type GaN layer 303 and thus form a Ti layer 213 a of the wire bonding electrode 213 . The Ti layer 213 a was formed by the same method used in the first example.
Das folgende Verfahren wurde verwendet, um eine mehrschichtige licht durchlässige Elektrode 113 zu bilden, die eine erste Schicht 113a aus Pd, die auf der p-leitenden GaN-Schicht 303 gebildet wurde, und eine zweite Schicht 113b aus SnO umfaßte, die auf der ersten Schicht 113a gebildet wurde.The following method was used to form a multilayer light-transmissive electrode 113, which comprised a first layer 113 a of Pd formed on the p-type GaN layer 303 and a second layer 113 b of SnO on the first layer 113 a was formed.
Dann wurde Photolithographie verwendet, um ein negatives Muster auf Resistbasis der lichtdurchlässigen Elektrode 113 auf dem Schichtkörper 3C zu bilden, auf dem die Bildung der Drahtbondingelektrode 213 (Ti-Schicht 213a) fertiggestellt worden war. Als nächstes wurde der Schicht körper 3C in die Vakuumablagerungsvorrichtung gesetzt, in der zuerst ei ne 5 nm dicke erste Schicht 113a aus Pd auf der p-leitenden GaN-Schicht 303 unter einem Druck von 3×10-6 Torr gebildet wurde, dem eine Ablage rungsbildung einer 10 nm dicken zweiten Schicht 113b aus Sn in der glei chen Vorrichtung folgte. Der Schichtkörper 3C, auf dem das Pd und Sn abgelagert worden waren, wurde dann aus der Vakuumablagerungsvor richtung entfernt und durch ein gewöhnliches Lift-Off-Verfahren behan delt, um einen Dünnfilm aus Pd und Sn in einer gewünschten Form zu bilden.Then, photolithography was used to form a negative resist-based pattern of the transparent electrode 113 on the laminate 3 C on which the formation of the wire bonding electrode 213 (Ti layer 213 a) had been completed. Next, the layer body 3 C was placed in the vacuum deposition device in which a first 5 nm thick first layer 113 a of Pd was formed on the p-type GaN layer 303 under a pressure of 3 × 10 -6 Torr, the a deposit formation of a 10 nm thick second layer 113 b of Sn in the same device followed. The laminate 3 C on which the Pd and Sn had been deposited was then removed from the vacuum deposition device and treated by an ordinary lift-off method to form a thin film of Pd and Sn in a desired shape.
Der Schichtkörper 3C wurde dann bei 500°C für 60 Minuten in einer Sau erstoffgasatmosphäre in einem Wärmebehandlungsofen wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung hatte einen doppelten Zweck, und zwar das Sn der zweiten Schicht 113b zu oxidieren, um transparentes SnO zu bilden und einen ohmschen Kontakt zwischen der ersten Schicht 113a und der p-lei tenden GaN-Schicht 303 zu bilden. Bei dieser Wärmebehandlung wurde die lichtdurchlässige Elektrode 113 gebildet, welche die erste Schicht 113a aus Pd und die zweite Schicht 113b aus SnO umfaßte.The laminate 3 C was then heat treated at 500 ° C for 60 minutes in an oxygen gas atmosphere in a heat treatment furnace. The heat treatment had a dual purpose, namely to oxidize the Sn of the second layer 113 b to form transparent SnO and to form an ohmic contact between the first layer 113 a and the p-type GaN layer 303 . In this heat treatment, the translucent electrode 113 was formed, which comprised the first layer 113 a made of Pd and the second layer 113 b made of SnO.
Um den Abschnitt des SnO von der lichtdurchlässigen Elektrode 113, der die Drahtbondingelektrode 213 (Ti-Schicht 213a) überlappte, zu entfernen, wurde Photolithographie verwendet, um einen Musterresist zum Belichten eines Abschnitts der lichtdurchlässigen Elektrode 113 zu bilden, der die Ti-Schicht 213a überlappte, dem ein Eintauchen in Säure folgte. Es wurde eine Säure verwendet, die nur das SnO auflöste ohne das Pd aufzulösen. Auf diese Weise wurde in einem Teil der lichtdurchlässigen Elektrode 113, der die Ti-Schicht 213a überlappte, die zweite Schicht 113b aus SnO voll ständig entfernt, wobei die erste Schicht 113a aus Pd freigelegt wurde.To remove the portion of the SnO from the translucent electrode 113 that overlapped the wire bonding electrode 213 (Ti layer 213 a), photolithography was used to form a pattern resist for exposing a portion of the translucent electrode 113 that is the Ti layer 213 a overlapped, followed by immersion in acid. An acid was used which only dissolved the SnO without dissolving the Pd. In this way, the second layer 113 b of SnO was completely removed in a part of the transparent electrode 113 , which overlapped the Ti layer 213 a, the first layer 113 a of Pd being exposed.
Nachdem der Bereich durch das Entfernen der zweiten Schicht 113b frei gelegt worden war, wurde als nächstes an einem anderen Bereich ein Re sistmuster gebildet. Der Schichtkörper 3C wurde in eine Vakuumablage rungsvorrichtung gesetzt, 36941 00070 552 001000280000000200012000285913683000040 0002019820777 00004 36822 und es wurde Vakuumablagerung verwendet, um eine Au-Schicht durch das gleiche Verfahren zu bilden, das verwendet wurde, um die Ti-Schicht 213a zu bilden, der Schichtkörper 3C wurde aus der Vorrichtung entfernt und durch ein Lift-Off-Verfahren wärmebehan delt. Dieses ließ nur das Au, das auf der ersten Schicht 113a abgelagert war, als das Backing freigelegt. Dies vervollständigte die Drahtbonding elektrode 213, die einen mehrschichtigen Aufbau in der Form, die, von der Seite des Schichtkörpers 3C ausgehend, die Ti-Schicht 213a, die Pd-Schicht 213b und die Au-Schicht 213c aufwies.After the area had been placed by the removal of the second layer 113 b free, a Re was formed sistmuster next to another area. The laminate 3 C was placed in a vacuum deposition apparatus, 36941 00070 552 001000280000000200012000285913683000040 0002019820777 00004 36822, and vacuum deposition was used to form an Au layer by the same method used to form the Ti layer 213 a. the laminate 3 C was removed from the device and heat-treated by a lift-off process. This left only the Au that was deposited on the first layer 113a when the backing was exposed. This completed the wire bonding electrode 213 , which had a multilayer structure in the form that, starting from the side of the laminate 3 C, had the Ti layer 213 a, the Pd layer 213 b and the Au layer 213 c.
Dadurch wurde die p-leitende Elektrode 103 gebildet, welche die licht durchlässige Elektrode 113 und die Drahtbondingelektrode 213 umfaßte. Das SnO, das für die zweite Schicht 113b verwendet wurde, ist als ein leitendes Oxid bekannt, jedoch weist es im Vergleich mit Metall einen ho hen spezifischen Widerstand auf, der es schwierig macht, eine gute Konti nuität zu erreichen, selbst wenn es mit Metall kontaktiert ist. Das heißt, daß an dem Abschnitt der Drahtbondingelektrode 213 die zweite Schicht 113b entfernt ist, um die Bondingeigenschaften zu verbessern. Das Pd, das für die erste Schicht 113a verwendet wird, ist ein Metall, das einen guten ohmschen Kontakt mit der p-leitenden GaN-Schicht 303 liefert. Das Ti, das für die untere Schicht 213a der Drahtbondingelektrode 213 ver wendet wird, ist ein Metall, das einen Kontakt mit hohem Widerstand mit der p-leitenden GaN-Schicht 303 bildet.Thereby, the p-type electrode 103 was formed, which comprised the transparent electrode 113 and the wire bonding electrode 213 . The SnO used for the second layer 113b is known as a conductive oxide, however, it has a high resistivity compared to metal, which makes it difficult to achieve good continuity even when it is Metal is contacted. That is, at the portion of the wire bonding electrode 213, the second layer 113 b is removed to improve the bonding properties. The Pd that is used for the first layer 113 a is a metal that provides good ohmic contact with the p-type GaN layer 303 . The Ti, which is used for the lower layer 213 a of the wire bonding electrode 213 , is a metal which forms a contact with high resistance with the p-type GaN layer 303 .
Es wurde Trockenätzen verwendet, um die n-leitende GaN-Schicht des Schichtkörpers 3C teilweise freizulegen und somit eine n-leitende Elektro de 108 zu bilden, und es wurde eine Ti-Schicht 108a auf dem freigelegten Abschnitt gebildet, und es wurde eine Al-Schicht 108b auf der Ti-Schicht 108a gebildet, und es wurde eine Wärmebehandlung verwendet, um einen ohmschen Kontakt mit der n-leitenden GaN-Schicht zu bewirken und da durch die zweischichtige n-leitende Elektrode 108 zu bilden.Dry etching was used to partially expose the n-type GaN layer of the laminate 3 C and thus form an n-type electrode de 108 , and a Ti layer 108 a was formed on the exposed portion, and it became one Al layer 108 b formed on the Ti layer 108 a, and a heat treatment was used to bring about an ohmic contact with the n-type GaN layer and to form through the two-layer n-type electrode 108 .
Der Wafer, der auf diese Weise mit Vorrichtungselektroden 1C ausgebildet war, die eine p-leitende Elektrode 103 und eine n-leitende Elektrode 108 aufwiesen, wurde dann zu 400-µm-Quadrat-Chips geschnitten, die an Leitungsrahmen angebracht und mit den Leitungen verbunden wurden, um lichtemittierende Dioden zu bilden. Diese lichtemittierenden Dioden zeigten eine Beleuchtungsausgangsleistung von 80 µW bei 20 mA und eine Durchlaßspannung von 2,8 V. Es gab kein Abschälen der Drahtbonding elektrode 213 während des Bondingprozesses. Es wurden 16 000 Chips aus dem Wafer erhalten, der im Durchmesser 2 Zoll maß. Chips mit einer Emissionsintensität von weniger als 76 µW wurden entfernt, was zu einer Ausbeute von 98% führte. The wafer, which was formed in this way with the device electrodes 1 C, a p-type electrode 103 and an n-type electrode 108 had, was then cut into 400-micron square chips mounted on lead frames and connected to the lines were connected to form light emitting diodes. These light emitting diodes showed a lighting output of 80 µW at 20 mA and a forward voltage of 2.8 V. There was no peeling of the wire bonding electrode 213 during the bonding process. 16,000 chips were obtained from the wafer, which was 2 inches in diameter. Chips with an emission intensity of less than 76 µW were removed, which resulted in a yield of 98%.
Fig. 19 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung eines vierten Beispiels der Vorrichtungselektrode gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20-20 von Fig. 19. Die Drahtbondingelektrode 214 dieses vierten Beispiels weist einen drei schichtigen Aufbau auf, und die lichtdurchlässige Elektrode 114 ist von einem zweischichtigen Typ, der aus Legierungsdünnfilmmonoschichten aus Pt und TiO2 gebildet ist. Fig. 19 is a plan view showing the arrangement of a fourth example of the device electrode according to the present invention, and Fig. 20 is a cross-sectional view taken along the line 20-20 of Fig. 19. The wire bonding electrode 214 of this fourth example has a three-layer structure and the transparent electrode 114 is of a two-layer type made of alloy thin film monolayers of Pt and TiO 2 .
Die Vorrichtungselektrode 1D bei diesem Beispiel ist auf einem Schicht körper 3D angeordnet, der den gleichen Aufbau wie die Vorrichtungselek trode 1A bei dem ersten Beispiel aufweist. Die Vorrichtungselektrode 1D und der Schichtkörper 3D bilden zusammen eine lichtemittierende Vor richtung. Die Vorrichtungselektrode 1D umfaßt eine p-leitende Elektrode 104 und eine n-leitende Elektrode 109.The device electrode 1 D in this example is arranged on a layer body 3 D which has the same structure as the device electrode 1 A in the first example. The device electrode 1 D and the laminate 3 D together form a light-emitting device. The device electrode 1 D includes a p-type electrode 104 and an n-type electrode 109 .
Das folgende Verfahren wurde verwendet, um die p-leitende Elektrode 104 auf der p-leitenden GaN-Schicht 304 zu bilden, die auf dem Schichtkörper 3D angeordnet war.The following procedure was used to form the p-type electrode 104 on the p-type GaN layer 304, which was placed on the laminated body 3 D.
Zuerst wurde eine bekannte Photolithographietechnik verwendet, um ein Muster aus einer AuBe-Schicht 214a in der Form einer Drahtbondingelek trode 214 auf der p-leitenden GaN-Schicht 304 zu bilden.First, a known photolithography technique was used to form a pattern of an AuBe layer 214 a in the form of a Drahtbondingelek trode 214 on the form 304 p-type GaN layer.
Dann wurden Photolithographie- und Lift-Off-Techniken verwendet, um eine Dünnfilmschicht aus einer Legierung aus Pt und Ti nur auf dem Be reich der p-leitenden GaN-Schicht 304 zu bilden, an dem eine lichtdurch lässige Elektrode 114 gebildet wurde. Then, photolithography and lift-off techniques were used to form a thin film of an alloy of Pt and Ti only on the area of the p-type GaN layer 304 where a transparent electrode 114 was formed.
In bezug auf die Ausbildung der Legierungsdünnfilmschicht wurde der Schichtkörper 3D in die Vakuumablagerungsvorrichtung gesetzt, und es wurde unter Verwendung eines PtTi-Legierungstargets, bei dem das Pt und das Ti in einem gleichen volumetrischen Verhältnis enthalten waren, eine 20 nm dicke Legierungsdünnfilmschicht unter einem Druck von 3×10-6 Torr gebildet. Der Schichtkörper 3D, auf dem der PtTi-Legie rungsdünnfilm abgelagert worden war, wurde dann aus der Vakuumabla gerungsvorrichtung entfernt und durch ein gewöhnliches Lift-Off-Verfah ren behandelt, um den Legierungsdünnfilm in einer gewünschten Form zu bilden. Auf diese Weise wurde ein PtTi-Legierungsdünnfilm auf der p-lei tenden GaN-Schicht 304 gebildet. Der Dünnfilm wies eine silberne Farbe mit einem metallischen Glanz auf und zeigte im wesentlichen keine Licht durchlässigkeit.Regarding the formation of the alloy thin film layer, the laminate 3 D was placed in the vacuum deposition device, and a 20 nm thick alloy thin film layer was formed under pressure using a PtTi alloy target in which the Pt and the Ti were contained in an equal volumetric ratio formed by 3 × 10 -6 torr. The laminate 3 D on which the PtTi alloy thin film was deposited was then removed from the vacuum deposition apparatus and treated by an ordinary lift-off method to form the alloy thin film in a desired shape. In this way, a PtTi alloy thin film was formed on the p-type GaN layer 304 . The thin film was silver in color with a metallic sheen and showed essentially no light transmission.
Der Schichtkörper 3D wurde dann bei 450°C für eine Stunde in einer Stickstoffgasatmosphäre, die 10% Sauerstoffgas enthielt, in einem Wär mebehandlungsofen wärmebehandelt. Als der Legierungsdünnfilm nach der Wärmebehandlung durch ein optisches Mikroskop betrachtet wurde, wurde herausgefunden, daß er gelblich geworden war und seinen metalli schen Glanz verloren hatte, und er zeigte Lichtdurchlässigkeit, indem er zu der lichtdurchlässigen Elektrode 114 geworden war.The layer body 3 D was then heat treated in a mebehandlungsofen Wär at 450 ° C for one hour in a nitrogen gas atmosphere containing 10% oxygen gas. When the alloy thin film was observed through an optical microscope after the heat treatment, it was found to have turned yellow and lost its metallic luster, and it showed light transmittance by becoming the light-transmissive electrode 114 .
Die derart durch das obige Verfahren hergestellte lichtdurchlässige Elek trode 114 wurde durch die Wärmebehandlung in ihrer Dicke nicht verän dert und zeigte eine Transmission von 30% in bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm. Messungen unter Verwendung von AES und Dünnfilmröntgenbeugung zeigten, daß das Ti in der PtTi-Legierung oxi diert worden war, wobei sich TiO2 bildete, und sich an der Dünnfilmober fläche abgeschieden hatte. Das heißt, im Anschluß an die Wärmebehand lung wurde die lichtdurchlässige Elektrode 114 ein Dünnfilm mit einem Schichtaufbau, der aus einer ersten Schicht 114a aus Pt und einer zwei ten Schicht 114b aus Ti-Oxid bestand.The translucent electrode 114 thus manufactured by the above method was not changed in thickness by the heat treatment and showed a transmission of 30% with respect to light with a wavelength of 450 nm. Measurements using AES and thin-film X-ray diffraction showed that this Ti had been oxidized in the PtTi alloy, with TiO 2 being formed and being deposited on the thin film surface. That is, following the heat treatment, the translucent electrode 114 became a thin film with a layer structure consisting of a first layer 114 a of Pt and a second layer 114 b of Ti oxide.
Um den Abschnitt des TiO2 der lichtdurchlässigen Elektrode 114, der die Drahtbondingelektrode 214 überlappte, zu entfernen, wurde Photolitho graphie verwendet, um einen Musterresist zum Belichten des Abschnitts der lichtdurchlässigen Elektrode 114 zu bilden, der die Drahtbondingelek trode 214 überlappte, und der Schichtkörper 3D wurde dann in Säure eingetaucht. Es wurde eine Säure verwendet, die nur das TiO2 auflöste, ohne das Pt aufzulösen. Auf diese Weise wurde an einem Teil der licht durchlässigen Elektrode 114, der die Drahtbondingelektrode 214 über lappte, die zweite Schicht 114b aus TiO2, vollständig entfernt, wobei die erste Schicht 114a aus Pt freigelegt wurde.To remove the portion of the TiO 2 of the translucent electrode 114 that overlapped the wire bonding electrode 214 , photolithography was used to form a pattern resist for exposing the portion of the translucent electrode 114 that overlapped the wire bonding electrode 214 and the laminate 3 D was then immersed in acid. An acid was used that only dissolved the TiO 2 without dissolving the Pt. In this way, the second layer 114 b of TiO 2 was completely removed from a part of the light-transmitting electrode 114 which overlapped the wire bonding electrode 214 , the first layer 114 a of Pt being exposed.
Nachdem der Bereich durch das Entfernen des TiO2 freigelegt worden war, wurde als nächstes an einem anderen Bereich ein Resistmuster gebildet. Der Schichtkörper 3D wurde in eine Vakuumablagerungsvorrichtung ge setzt, und es wurde Vakuumablagerung verwendet, um eine Au-Schicht durch das gleiche Verfahren zu bilden, das verwendet wurde, um die Drahtbondingelektrode 214 (AuBe-Schicht 214a) zu bilden. Der Schicht körper 3D wurde aus der Vorrichtung entfernt und durch ein Lift-Off-Ver fahren behandelt. Dies ließ nur das Au, das auf der ersten Pt-Schicht 114a abgelagert war, als das Backing freigelegt und vervollständigte die Drahtbondingelektrode 214, die einen mehrschichtigen Aufbau aufwies, der, von der Seite des Schichtkörpers 3D ausgehend, eine AuBe-Schicht 214a, eine Pt-Schicht 214b und eine Au-Schicht 214c umfaßt. Somit wur de die p-leitende Elektrode 104 gebildet, welche die lichtdurchlässige Elektrode 114 und die Drahtbondingelektrode 214 umfaßt.Next, after the area was exposed by removing the TiO 2 , a resist pattern was formed on another area. The layer body 3 D was set ge in a vacuum deposition apparatus, and it was used vacuum deposition to form a to form an Au layer by the same method that was used to form the Drahtbondingelektrode 214 (AuBe layer 214 a). The layer body 3 D was removed from the device and treated by a lift-off method. This left only the Au, which on the first Pt layer 114 was deposited a, exposed as the backing and completed the Drahtbondingelektrode 214, which had a multilayer structure, 3 D, starting from the side of the laminated body, an AuBe layer 214 a, a Pt layer 214 b and an Au layer 214 c. Thus, the p-type electrode 104 was formed, which includes the transparent electrode 114 and the wire bonding electrode 214 .
Wie bei dem ersten Beispiel wurde eine n-Seiten-Al-Elektrode 109 gebildet und einer Wärmebehandlung unterzogen, um einen ohmschen Kontakt zu bewirken.As in the first example, an n-side Al electrode 109 was formed and subjected to heat treatment to make ohmic contact cause.
Der Wafer, der auf diese Weise mit Vorrichtungselektroden 1D ausgebildet war, die eine p-leitende Elektrode 104 und eine n-leitende Elektrode 109 aufwiesen, wurde zu 400-µm-Quadrat-Chips geschnitten, die dann an ei nem Leitungsrahmen angebracht und mit den Leitungen verbunden wur den, um lichtemittierende Dioden zu bilden. Diese lichtemittierenden Di oden zeigten eine Beleuchtungsausgangsleistung von 80 µW bei 20 mA und eine Durchlaßspannung von 2,9 V. Es gab kein Abschälen der Draht bondingelektrode 214 während des Bondingprozesses. Es wurden 16 000 Chips aus dem Wafer erhalten, der im Durchmesser 2 Zoll maß. Chips mit einer Emissionsintensität von weniger als 76 µW wurden entfernt, was zu einer Ausbeute von 96% führte.The wafer, which was formed in this way with the device electrodes 1 D, a p-type electrode 104 and an n-type electrode 109 had was cut into 400-micron square chips, which are then attached to egg nem lead frame and with the leads were connected to form light emitting diodes. These light emitting diodes showed an illumination output of 80 µW at 20 mA and a forward voltage of 2.9 V. There was no peeling of the wire bonding electrode 214 during the bonding process. 16,000 chips were obtained from the wafer, which was 2 inches in diameter. Chips with an emission intensity of less than 76 µW were removed, which resulted in a yield of 96%.
Fig. 21 ist eine Draufsicht, welche die Anordnung der Vorrichtungselek trode gemäß einem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 22-22 von Fig. 21. Bei diesem fünften Beispiel ist die Drahtbondingelektrode 215 aus Al ge bildet, und die Schichten 115a und 115b, welche die lichtdurchlässige Elektrode 115 bilden, sind jeweils aus Au bzw. Cr2O3 gebildet. Fig. 21 is a plan view showing the arrangement of the device electrode according to a fifth example of the present invention, and Fig. 22 is a cross-sectional view taken along line 22-22 of Fig. 21. In this fifth example, the wire bonding electrode 215 is made of Al ge forms, and the layers 115 a and 115 b, which form the transparent electrode 115 , are formed from Au and Cr 2 O 3 , respectively.
Die Vorrichtungselektrode 1E von diesem Beispiel ist auf einem Schicht körper 3E vorgesehen, der ein Saphirsubstrat umfaßt, auf dem eine Al0,8Ga0,2N-Pufferschicht, eine n-leitende GaN-Schicht, eine InGaN-Schicht, die mit Zn und Si dotiert ist, eine p-leitende AlGaN-Schicht und eine p-leitende GaN-Schicht 305 in dieser Reihenfolge beschichtet sind. Die Vorrichtungselektrode 1E und der Schichtkörper 3E bilden zusammen eine lichtemittierende Vorrichtung. Die Vorrichtungselektrode 1E umfaßt auch eine p-leitende Elektrode 105 und eine n-leitende Elektrode 110.The device electrode 1 E of this example is provided on a layer body 3 E which comprises a sapphire substrate on which an Al 0.8 Ga 0.2 N buffer layer, an n-type GaN layer, an InGaN layer, the is doped with Zn and Si, a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer 305 are coated in this order. The device electrode 1 E and the laminate 3 E together form a light-emitting device. The device electrode 1 E also includes a p-type electrode 105 and an n-type electrode 110 .
Das folgende Verfahren wurde verwendet, um die p-leitende Elektrode 105 auf der p-leitenden GaN-Schicht 305 zu bilden, die auf dem Schichtkörper 3E abgelagert wurde.The following procedure was used to form p-type to p-type electrode 105 on the GaN layer 305 was deposited on the layer body 3 E.
Der vorverarbeitete Schichtkörper 3E wurde in eine Vakuumablagerungs vorrichtung gesetzt, die auf einen Druck von 3×10-6 Torr evakuiert wur de, und der Herd der Elektronenstrahl-Strahlungsheizung der Vorrichtung wurde mit Al als das Quellmetall befüllt.The preprocessed laminate 3 E was placed in a vacuum deposition device which was evacuated to a pressure of 3 × 10 -6 Torr, and the furnace of the electron beam radiant heater of the device was filled with Al as the source metal.
Nach dem Bestätigen des Vakuums wurde das Al bis zum Schmelzen er hitzt. Nach dem Bestätigen, daß das Al durch die Elektronenstrahlab strahlung geschmolzen war, wurde der Verschluß zwischen dem Herd und der Halbleitersubstratspannvorrichtung geöffnet, um den Al-Ablagerungs prozeß zu beginnen. Es wurde ein Dickenmeßgerät vom Quarzoszillatortyp verwendet, um die Dicke des Films zu überwachen. Als die Filmdicke 1 µm erreicht hatte, wurde der Ablagerungsprozeß angehalten.After confirming the vacuum, the Al became melting is heating. After confirming that the Al is reflected by the electron beam radiation had melted, the shutter between the stove and of the semiconductor substrate chuck opened to the Al deposit process to begin. There became a quartz oscillator type thickness gauge used to monitor the thickness of the film. As the film thickness 1 µm the deposition process was stopped.
Der Schichtkörper 3E wurde aus der Vorrichtung entfernt, und es wurde Photolithographie verwendet, um ein Drahtbondingelektroden-Photoresist muster auf dem Schichtkörper 3E zu bilden. Der Schichtkörper 3E wurde dann in ein Al-Ätzmittel eingetaucht, um freigelegte Abschnitte, die nicht von dem Photoresist bedeckt waren, zu entfernen und dadurch eine Al-Drahtbondingelektrode 215 in der gewünschten Form zu bilden, nachdem der Photoresist entfernt worden war.The laminate 3 E was removed from the device, and photolithography was used to form a wire-bonding electrode photoresist pattern on the laminate 3 E. The laminated body 3 E was then immersed in an Al etchant to exposed portions that were not covered by the photoresist, remove, and thereby form an Al-Drahtbondingelektrode 215 in the desired shape, after the photoresist had been removed.
Als nächstes wurde Photolithographie verwendet, um ein Photoresistmu ster einer lichtdurchlässigen Elektrode auf dem Schichtkörper 3E zu bil den. Der Schichtkörper 3E wurde in eine Vakuumablagerungsvorrichtung gesetzt, die auf einen Druck von 3×10-6 Torr eingestellt war, und es wur de das gleiche Verfahren verwendet, wie es oben beschrieben wurde, um eine 10 nm dicke Schicht aus Au für die erste Schicht 115a und eine 20 nm dicke Schicht aus Cr für die zweite Schicht 115b zu bilden. Der Schichtkörper 3E wurde dann aus der Vorrichtung entfernt und durch ein gewöhnliches Lift-Off-Verfahren behandelt, wodurch ein zweischichtiger Dünnfilm aus Au und Cr in einer gewünschten Form gebildet wurde.Next, photolithography was used to edge a Photoresistmu a transparent electrode layer on the body 3 E to the bil. The laminated body 3 E was set in a vacuum deposition apparatus, which was set at a pressure of 3 × 10 -6 Torr, and it uses WUR de The same procedure as described above to form a 10 nm thick layer of Au for the first Form layer 115 a and a 20 nm thick layer of Cr for the second layer 115 b. The laminated body 3 E was then removed from the device and treated by an ordinary lift-off method, whereby a two-layer thin film of Au and Cr was formed in a desired shape.
Dann wurde der Schichtkörper 3E in einem Wärmebehandlungsofen bei 650°C für 10 Minuten in einer Stickstoffgasatmosphäre, die 500 ppm Sauerstoff enthielt, wärmebehandelt. Die Reaktion mit dem Sauerstoff oxidierte das Cr der zweiten Schicht 115b, was zu einer lichtdurchlässigen Elektrode 115 mit einem ebenen Aufbau führte, der von der Seite des Schichtkörpers 3E ausgehend aus einer ersten Schicht 115a aus Au und einer zweiten Schicht 115b aus Cr2O3 bestand. Um den Abschnitt des Cr2O3 der lichtdurchlässigen Elektrode 115 zu entfernen, der die Draht bondingelektrode 215 überlappte, wurde Photolithographie verwendet, um einen Musterresist zur Belichtung des Abschnitts der lichtdurchlässigen Elektrode 115, der die Drahtbondingelektrode 215 überlappte, zu bilden, und der Schichtkörper 3E wurde dann in Chlorwasserstoffsäure einge taucht, um nur das Cr2O3 aufzulösen. Auf diese Weise wurde an einem Teil der lichtdurchlässigen Elektrode 115, der die Drahtbondingelektrode 215 überlappte, die zweite Schicht 115b aus Cr2O3 vollständig entfernt, wobei die erste Schicht 115a aus Au freigelegt wurde. Dadurch wurde die p-leitende Elektrode 105 gebildet, die aus der lichtdurchlässigen Elektrode 115 und der Drahtbondingelektrode 215 bestand. Anschließend wurde die n-leitende Elektrode gebildet, und es wurde ein ohmscher Kontakt der n-leitenden Elektrode bewirkt. Auf diese Weise wurde die p-leitende Elektro de 105 gebildet, welche die lichtdurchlässige Elektrode 115 und die Draht bondingelektrode 215 umfaßte. Wie bei dem ersten Beispiel wurde eine n-leitende Al-Elektrode 110 gebildet und einer Wärmebehandlung unterzo gen, um einen ohmschen Kontakt zu bewirken.Then, the laminated body 3 E was heat-treated in a heat treatment furnace at 650 ° C. for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere containing 500 ppm of oxygen. The reaction with the oxygen oxidized the Cr of the second layer 115 b, which led to a translucent electrode 115 with a planar structure which, starting from the side of the layer body 3 E, had a first layer 115 a made of Au and a second layer 115 b Cr 2 O 3 existed. To remove the portion of the Cr 2 O 3 of the translucent electrode 115 that overlapped the wire bonding electrode 215 , photolithography was used to form a pattern resist for exposing the portion of the translucent electrode 115 that overlapped the wire bonding electrode 215 and the laminate 3 E was then immersed in hydrochloric acid to dissolve only the Cr 2 O 3 . In this way, the second layer 115 b made of Cr 2 O 3 was completely removed from a part of the light-transmitting electrode 115 that overlapped the wire-bonding electrode 215 , the first layer 115 a made of Au being exposed. Thereby, the p-type electrode 105 was formed, which consisted of the transparent electrode 115 and the wire bonding electrode 215 . Then the n-type electrode was formed, and ohmic contact was caused to the n-type electrode. In this way, the p-type electrode de 105 was formed, which comprised the translucent electrode 115 and the wire bonding electrode 215 . As in the first example, an n-type Al electrode 110 was formed and subjected to heat treatment to cause ohmic contact.
Der Wafer, der auf diese Weise mit Vorrichtungselektroden 1E ausgebildet war, die eine p-leitende Elektrode 105 und eine n-leitende Elektrode 110 aufwiesen, wurde zu 400-µm-Quadrat-Chips geschnitten, die an Leitungs rahmen angebracht wurden, und die Elektroden wurden mit den Leitun gen unter Verwendung eines Ultraschall-Drahtbonders verbunden. Wäh rend des Drahtbondingprozesses wurde im wesentlichen kein Abschälen der Drahtbondingelektrode 215 beobachtet.The wafer, which was formed in this way with the device electrodes 1 E, having a p-type electrode 105 and an n-type electrode 110 was cut to 400 micron square chips that have been mounted frame on line, and Electrodes were connected to the leads using an ultrasonic wire bonder. During the wire bonding process, essentially no peeling of the wire bonding electrode 215 was observed.
Die Chips wurden dann in Harzpackungen eingeschlossen, um lichtemit tierende Dioden zu bilden, die eine Beleuchtungsausgangsleistung von 80 µW bei 20 mA und eine Durchlaßspannung von 2,9 V zeigten. Es wurden 16 000 Chips aus dem Wafer erhalten, der im Durchmesser 2 Zoll maß. Chips mit einer Emissionsintensität von weniger als 78 µW wurden ent fernt, was zu einer Ausbeute von 98% führte. The chips were then sealed in resin packages to light them up tive diodes that have a lighting output of 80 µW at 20 mA and a forward voltage of 2.9 V showed. There were Obtained 16,000 chips from the wafer, which was 2 inches in diameter. Chips with an emission intensity of less than 78 µW were removed distant, which led to a yield of 98%.
Es wurden herkömmliche Vorrichtungselektroden hergestellt, und die Vor richtungselektroden der Beispiele 1 bis 5 wurden mit den herkömmlichen Vorrichtungselektroden verglichen.Conventional device electrodes were made, and the pre Directional electrodes of Examples 1 to 5 were made with the conventional ones Device electrodes compared.
Die Vorrichtungselektroden des ersten Vergleichsbeispiels waren auf ei nem Schichtkörper vorgesehen, der den gleichen Aufbau wie derjenige des ersten Beispiels aufwies. Zuerst wurde eine Vakuumablagerungsvorrich tung verwendet, um eine lichtdurchlässige Elektrode zu bilden, die aus einer einzigen Schicht aus Au zusammengesetzt war, deren Dicke 25 nm betrug. Der Schichtkörper wurde einer Wärmebehandlung unterzogen, die aus einem Erwärmen auf 550°C für 10 Minuten in einer Argonatmosphäre bestand, um einen ohmschen Kontakt mit einer p-leitenden GaN-Schicht zu bewirken. Im Anschluß an die Wärmebehandlung zeigte es sich, daß sich die Lichtdurchlässigkeit der Oberfläche der lichtdurchlässigen Elek trode vergrößert hatte, wobei jedoch der metallische Glanz verschwunden war. Die lichtdurchlässige Elektrode wurde mit einer Drahtbondingelek trode beschichtet. Bei lichtemittierenden Dioden, die aus diesem Halblei tersubstrat hergestellt wurden, wurde die Lichtemission nur direkt unter der Drahtbondingelektrode erzeugt, und die Lichtemission war an der Oberfläche der lichtdurchlässigen Elektrode nicht sichtbar. Eine Beob achtung durch ein optisches Mikroskop zeigte, daß der Au-Dünnfilm, der die lichtdurchlässige Elektrode bildete, kugelförmige Agglomerationen aufwies und es ihm an Kontinuität mangelte. The device electrodes of the first comparative example were on egg Nem laminate provided the same structure as that of first example. First a vacuum deposition device device used to form a translucent electrode made of was composed of a single layer of Au, the thickness of which was 25 nm scam. The laminate was subjected to a heat treatment which from heating to 550 ° C for 10 minutes in an argon atmosphere existed for an ohmic contact with a p-type GaN layer to effect. After the heat treatment it turned out that the translucency of the surface of the translucent elec trode had enlarged, but the metallic sheen had disappeared was. The translucent electrode was elec- trode coated. In the case of light-emitting diodes made from this semi-lead Substrate were manufactured, the light emission was only directly below generated the wire bonding electrode, and the light emission was at the Surface of the translucent electrode not visible. An observer attention through an optical microscope showed that the Au thin film, the the translucent electrode formed spherical agglomerations and lacked continuity.
Die Vorrichtungselektroden des zweiten Vergleichsbeispiels waren auf ei nem Schichtkörper vorgesehen, der den gleichen Aufbau wie derjenige des ersten Beispiels aufwies, und es wurden die gleichen Vorgänge verwendet, um auf dem Schichtkörper eine Schicht aus Au und auf der Au-Schicht eine NiO-Schicht und dadurch eine lichtdurchlässige Elektrode mit einem zweischichtigen Aufbau zu bilden. Im Gegensatz zum ersten Vergleichs beispiel wurde in der lichtdurchlässigen Elektrode ein Fensterabschnitt an einer Position gebildet, an der die Drahtbondingelektrode angeordnet wer den sollte, wobei das Halbleitersubstrat an diesem Abschnitt freigelegt wurde. Dann wurde eine Lift-Off-Technik verwendet, um auf dem Fenster abschnitt eine mehrschichtige Drahtbondingelektrode zu bilden, die aus einer AuBe-Schicht auf der Seite des Halbleitersubstrats und einer Au-Schicht auf der AuBe-Schicht bestand. Es wurde Trockenätzen verwendet, um die n-leitende Schicht an der Stelle der Ausbildung der n-leitenden Elektrode freizulegen. Dann wurde eine n-leitende Al-Elektrode an dem freigelegten Abschnitt gebildet. Es wurde eine Wärmebehandlung durch geführt, um einen ohmschen Kontakt für die n-leitende Elektrode zu bil den.The device electrodes of the second comparative example were on egg Nem laminate provided the same structure as that of first example, and the same operations were used around a layer of Au on the laminate and on the Au layer a NiO layer and thereby a translucent electrode with a to form a two-layer structure. In contrast to the first comparison For example, a window section was attached to the translucent electrode a position where the wire bonding electrode is placed that should, with the semiconductor substrate exposed at this section has been. Then a lift-off technique was used to get on the window section to form a multi-layer wire bonding electrode an AuBe layer on the side of the semiconductor substrate and one Au layer on top of the AuBe layer. Dry etching was used around the n-type layer at the point of formation of the n-type Expose the electrode. Then an n-type Al electrode was attached to the exposed section formed. It was subjected to heat treatment led to form an ohmic contact for the n-type electrode the.
Der derart mit p-leitenden und n-leitenden Elektroden ausgebildete Wafer wurde dann zu 400 µm-Quadrat-Chips geschnitten, die an einem Lei tungsrahmen angebracht und mit den Leitungen verbunden wurden, um lichtemittierende Dioden zu bilden. Diese lichtemittierenden Dioden zeig ten eine Beleuchtungsausgangsleistung von 50 µW bei 20 mA, die geringer als irgendeine der lichtemittierenden Dioden der Beispiele 1 bis 5 war. Mit 15,0 V war die Durchlaßspannung sehr hoch. Dies wurde durch die Me talloxidschicht bewirkt, welche die oberste Schicht der lichtdurchlässigen Elektrode bildet und als ein Hindernis zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Drahtbondingelektrode wirkt.The wafer thus formed with p-type and n-type electrodes was then cut into 400 µm square chips attached to a lei tion frame and connected to the lines to to form light emitting diodes. These light emitting diodes show a lighting output power of 50 µW at 20 mA, the lower than any of the light emitting diodes of Examples 1-5. With The forward voltage was very high at 15.0 V. This was through the Me Talloxidschicht causes which is the top layer of the translucent Electrode forms and as an obstacle between the translucent Electrode and the wire bonding electrode acts.
Während die erfinderischen Beispiele unter Bezugnahme auf lichtemittie rende Dioden beschrieben wurden, kann die Vorrichtungselektrode der Erfindung auch auf Laserdioden angewandt werden.While the inventive examples with reference to light emitting rende diodes have been described, the device electrode of the Invention can also be applied to laser diodes.
Die vorliegende Erfindung liefert, wie sie im vorangehenden beschrieben wurde, die folgenden Effekte.The present invention provides as described above was, the following effects.
Der Bereich der Drahtbondingelektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, weist einen höheren Kontaktwiderstand pro Flächeneinheit in bezug auf den Halbleiter auf, als ein Bereich der lichtdurchlässigen Elektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht. Dies macht es möglich, zu unter binden, daß Strom unter der Drahtbondingelektrode fließt, so daß der ge samte Strom von um die Drahtbondingelektrode herum in die lichtdurch lässige Elektrode injiziert wird, was zur Lichtemissionswirkung beiträgt. Das heißt, es findet keine Lichtemission unter der Drahtbondingelektrode statt, und es kann im wesentlichen die gesamte erzeugte Lichtemission von der lichtdurchlässigen Elektrode nach oben emittiert werden. Da durch wird Strom effektiv ausgenutzt und der Lichtemissionswirkungs grad ist verbessert.The area of the wire bonding electrode that is in contact with the semiconductor stands, has a higher contact resistance per unit area in relation on the semiconductor as a region of the translucent electrode, that is in contact with the semiconductor. This makes it possible to get under bind that current flows under the wire bonding electrode, so that the ge entire current from around the wire bonding electrode into the light through casual electrode is injected, which contributes to the light emission effect. That is, there is no light emission under the wire bonding electrode instead, and it can essentially generate all of the light emitted be emitted upwards by the translucent electrode. There through, electricity is effectively exploited and the light emission effect degree is improved.
Diese Elektrodenausgestaltung, die eine Drahtbondingelektrode und eine lichtdurchlässige Elektrode aufweist, kann leicht gebildet werden, indem Dünnfilme unter Verwendung eines Verfahrens, wie Vacuum-Vapor-Depo sition, aufgewachsen werden. Der Prozeß ist sehr einfach, wobei er nur die Vapor-Deposition des Metallmaterials umfaßt, so daß eine Bildung der Filme schnell bewirkt werden kann. Das heißt, daß ein Stromfluß unter der Drahtbondingelektrode mittels eines einfachen Aufbaus, der leicht ge bildet werden kann, sicher blockiert werden kann, ohne komplexe Prozes se vornehmen zu müssen.This electrode design, which is a wire bonding electrode and a having translucent electrode can be easily formed by Thin films using a method such as Vacuum Vapor Depo sition to be grown up. The process is very simple, with only the Vapor deposition of the metal material comprises, so that the formation of Movies can be effected quickly. That is, a current flow under the wire bonding electrode by means of a simple structure that is easy to ge can be formed, can be blocked safely, without complex processes to do this.
Die Erfindung umfaßt auch eine Drahtbondingelektrode mit einem mehr schichtigen Aufbau. Dies bedeutet, daß, wenn der Bereich der Drahtbon dingelektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, aus einem Material mit hohem Kontaktwiderstand gebildet wird, das keine guten Bondingei genschaften aufweist, die Oberfläche der Drahtbondingelektrode mit ei nem Metall mit guten Bondingeigenschaften versehen werden kann, wo durch eine Drahtbondingelektrode mit einem hohen Kontaktwiderstand zu dem Halbleiter und guten Bondingeigenschaften verwirklicht wird.The invention also includes a wire bonding electrode with one more layered structure. This means that if the area of the wire receipt thing electrode, which is in contact with the semiconductor, made of a material is formed with high contact resistance, which is not a good bond egg properties, the surface of the wire bonding electrode with egg nem metal with good bonding properties, where through a wire bonding electrode with a high contact resistance the semiconductor and good bonding properties is realized.
Die Vorrichtungselektrode der Erfindung stellt auch eine Anordnung be reit, bei der die lichtdurchlässige Elektrode aus einer zweiten Metalloxid schicht besteht, die auf der ersten Metalloxidschicht auf der Halbleiter seite gebildet ist. Dies macht es möglich, die Kugelbildung zu verhindern, die bei der herkömmlichen Monoschichtanordnung auftritt, und verbes sert dadurch die Eigenschaften des ohmschen Kontakts zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Halbleiteroberfläche und verstärkt die Verbindung dazwischen. Weil die zweite Schicht aus einem Metalloxid gebildet ist, kann eine gute Lichtdurchlässigkeit verliehen werden, was zu einer lichtdurchlässigen Elektrode mit einem guten Lichtdurchlässigkeits durchsatz führt.The device electrode of the invention also provides an arrangement riding, in which the translucent electrode made of a second metal oxide layer that is on the first metal oxide layer on the semiconductor side is formed. This makes it possible to prevent bullet formation which occurs in the conventional monolayer arrangement, and verbes thereby the properties of the ohmic contact between the translucent electrode and the semiconductor surface and reinforced the connection between them. Because the second layer is made of a metal oxide is formed, good light transmittance can be given, resulting in a translucent electrode with good translucency throughput.
Die zweite Schicht, die aus Metalloxid gebildet ist, macht es möglich, der zweiten Schicht eine gute Durchlässigkeit zu verleihen und eine ausge zeichnete Gesamtdurchlässigkeit der lichtdurchlässigen Elektrode zu ver wirklichen. The second layer, which is formed from metal oxide, makes it possible to to give the second layer a good permeability and an out recorded total permeability of the translucent electrode real.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei welcher der Sauerstoffanteil allmählich von der zweiten Schicht in Richtung der ersten Schicht in dem Bereich in der Nähe der Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und der ersten Schicht abnimmt, so daß die Zusammensetzung eine kontinuierliche Änderung von einer Zusammensetzung, die ein Me talloxid enthält, zu einer Zusammensetzung erfährt, die ein Metall umfaßt. Dies führt zu einer stärkeren Anhaftung zwischen der ersten und der zweiten Schicht.The device electrode also includes an arrangement in which the Percentage of oxygen from the second layer towards the first Layer in the area near the interface between the second Layer and the first layer decreases so that the composition a continuous change from a composition that a me contains talloxide, undergoes a composition comprising a metal. This leads to a stronger attachment between the first and the second layer.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die erste Schicht ein Metallelement enthält, das ein Hauptbestandteil des Metall oxids ist, das die zweite Schicht bildet. Dies führt auch zu einer stärkeren Anhaftung zwischen der ersten und der zweiten Schicht.The device electrode also includes an arrangement in which the first Layer contains a metal element that is a major component of the metal is oxide that forms the second layer. This also leads to a stronger one Adhesion between the first and second layers.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die licht durchlässige Elektrode derart gebildet ist, daß sie über einer oberen Ober fläche der Drahtbondingelektrode liegt. Da die lichtdurchlässige Elektrode das gesamte Äußere der Drahtbondingelektrode mit Ausnahme der unte ren Oberfläche bedeckt, erzeugt dies eine Hauptverbesserung bei der An haftung zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Drahtbonding elektrode. Selbst wenn es eine geringe Anhaftung zwischen dem Material, das verwendet wird, um die lichtdurchlässige Elektrode zu bilden, und dem Material gibt, das verwendet wird, um die Drahtbondingelektrode zu bilden, kann infolgedessen ein Abschälen und Ablösen der lichtdurchläs sigen Elektrode von der Drahtbondingelektrode verhindert werden.The device electrode also includes an arrangement in which the light permeable electrode is formed such that it over an upper upper surface of the wire bonding electrode. Because the translucent electrode the entire exterior of the wire bonding electrode except the bottom covered surface, this creates a major improvement in the surface adhesion between the translucent electrode and the wire bonding electrode. Even if there is little adhesion between the material, used to form the translucent electrode, and the material used to make the wire bonding electrode can result in peeling and peeling of the translucent light The electrode can be prevented by the wire bonding electrode.
Selbst wenn eine gewisse Abweichung des Musters während der Masken ausrichtung auftritt, ist auch der Kontakt zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Drahtbondingelektrode nicht beeinträchtigt, weil die lichtdurchlässige Elektrode die gesamte Drahtbondingelektrode mit Aus nahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt.Even if there is some variation in the pattern during the masks alignment occurs, is also the contact between the translucent Electrode and the wire bonding electrode are not affected because of the translucent electrode the entire wire bonding electrode with off covered their lower surface.
Weil außerdem die lichtdurchlässige Elektrode die Drahtbondingelektrode nach unten in Richtung des Halbleiters drückt, ist die Anhaftung zwi schen der Drahtbondingelektrode und dem Halbleiter vergrößert, was auch verhindert, daß sich die Drahtbondingelektrode von dem Halbleiter löst. Da die lichtdurchlässige Elektrode die gesamte Drahtbondingelektro de mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt, ist auch die Fläche des elektrischen Kontakts mit der ersten Schicht stark ausgedehnt. Dies verbessert die Leitfähigkeit des Stromes von der Drahtbondingelektrode in die lichtdurchlässige Elektrode bei einer entsprechenden Verringerung des Widerstandes stark, was es ermöglicht, daß verschwenderischer Energie verbrauch verringert wird.Because also the translucent electrode is the wire bonding electrode downward in the direction of the semiconductor, the adhesion is between between the wire bonding electrode and the semiconductor enlarges what also prevents the wire bonding electrode from coming off the semiconductor solves. Since the translucent electrode covers the entire wire bond electro de with the exception of its lower surface is also covered electrical contact with the first layer is greatly expanded. This improves the conductivity of the current from the wire bonding electrode in the translucent electrode with a corresponding reduction in Resistance strong, which enables wasteful energy consumption is reduced.
Wenn die zweite Schicht der lichtdurchlässigen Elektrode aus einem Me talloxid mit einer geringen Leitfähigkeit gebildet ist, fließt der Strom, der in die lichtdurchlässige Elektrode von um die Drahtbondingelektrode herum eintritt, bei der herkömmlichen Anordnung nur durch den Dickenab schnitt der ersten Schicht und ist deshalb halbiert. Weil im Gegensatz da zu die lichtdurchlässige Elektrode die gesamte Drahtbondingelektrode be deckt, ist eine ausreichende Kontinuität mit der Drahtbondingelektrode sichergestellt.If the second layer of the translucent electrode consists of a Me talloxide is formed with a low conductivity, the current flowing in the translucent electrode from around the wire bonding electrode occurs in the conventional arrangement only by the thickness cut the first layer and is therefore halved. Because in contrast there to the translucent electrode be the entire wire bonding electrode is sufficient continuity with the wire bonding electrode ensured.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die licht durchlässige Elektrode derart gebildet ist, daß sie über einem Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt. Dadurch kann die lichtdurchlässige Elektrode direkt mit einem freigelegten zentralen Ab schnitt der Drahtbondingelektrode kontaktiert werden, oder der freigelegte Abschnitt kann mit einem Metall mit guten Bondingeigenschaften be schichtet werden. Dadurch können gute Bondingeigenschaften sicherge stellt werden, selbst wenn die zweite Schicht der lichtdurchlässigen Elek trode aus einem Material mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet ist oder sowohl die zweite Schicht als auch die erste Schicht aus Materialien mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet sind. Diese Anordnung macht es auch möglich, die Effekte des Verhinderns eines Abschälens der lichtdurchlässigen Elektrode der Verringerung der Auswirkung einer Mu sterfehlausrichtung und einer Verbesserung der Festigkeit der Anhaftung zwischen der Drahtbondingelektrode und dem Halbleiter zu bewahren.The device electrode also includes an arrangement in which the light permeable electrode is formed such that it extends over a circumference of the top surface of the wire bonding electrode. This allows the translucent electrode directly with an exposed central Ab cut the wire bonding electrode to be contacted, or the exposed Section can be with a metal with good bonding properties be layered. This can ensure good bonding properties even if the second layer of translucent elec trode is formed from a material with poor bonding properties or both the second layer and the first layer of materials are formed with poor bonding properties. This arrangement It also makes it possible to avoid the effects of preventing peeling translucent electrode reducing the impact of a Mu misalignment and an improvement in the strength of the attachment between the wire bonding electrode and the semiconductor.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die licht durchlässige Elektrode derart ausgebildet ist, daß sie die gesamte obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode bedeckt. Bei dieser Anordnung können auch die Verhinderung eines Lösens, die Verringerung der Aus wirkung einer Musterfehlausrichtung, die Verbesserung der Festigkeit der Anhaftung zwischen der Drahtbondingelektrode und dem Halbleiter und andere derartige Effekte bewahrt werden.The device electrode also includes an arrangement in which the light permeable electrode is formed such that it covers the entire upper Surface of the wire bonding electrode covered. With this arrangement can also prevent loosening, reducing the out effect of pattern misalignment, improving the strength of the Adhesion between the wire bonding electrode and the semiconductor and other such effects are preserved.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei welcher der Abschnitt der zweiten Schicht der lichtdurchlässigen Elektrode, der über der Drahtbondingelektrode liegt, entfernt ist, so daß die erste Schicht frei gelegt ist. Dies ermöglicht, daß die Bondingeigenschaften verbessert wer den, indem der Abschnitt mit einem Material mit guten Bondingeigen schaften beschichtet wird. Dadurch können gute Bondingeigenschaften sichergestellt werden, selbst wenn die zweite Schicht der lichtdurchlässi gen Elektrode aus einem Material mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet ist oder sowohl die zweite Schicht als auch die erste Schicht aus Materialien mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet sind.The device electrode also includes an arrangement in which the Section of the second layer of the translucent electrode, which over the wire bonding electrode is removed, so that the first layer is free is laid. This enables the bonding properties to be improved by cutting the section with a material with good bonding properties is coated. This can have good bonding properties be ensured even if the second layer of translucent electrode made of a material with poor bonding properties is formed or both the second layer and the first layer Materials with poor bonding properties are formed.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die obere Oberfläche der Drahtbondingelektrode von der lichtdurchlässigen Elektro de bedeckt ist, so daß der Kontakt zwischen den beiden sich über die ge samte Oberfläche erstreckt und nur die untere Oberfläche der Drahtbon dingelektrode ausschließt. Dies liefert eine Hauptverbesserung bei der An haftung zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Drahtbonding elektrode. Dadurch ist eine gute Anhaftung sichergestellt, selbst wenn die lichtdurchlässige Elektrode und die Drahtbondingelektrode aus Materiali en mit schlechter Anhaftungsfähigkeit gebildet sind, und es verhindert auch ein Abschälen der lichtdurchlässigen Elektrode.The device electrode also includes an arrangement in which the top Surface of the wire bonding electrode from the translucent electro de is covered, so that the contact between the two over the ge entire surface extends and only the lower surface of the wire receipt thing electrode excludes. This provides a major improvement in the on adhesion between the translucent electrode and the wire bonding electrode. This ensures good adhesion, even if the translucent electrode and the wire bonding electrode made of material s are formed with poor adherence and it prevents also peeling off the translucent electrode.
Selbst wenn während der Maskenausrichtung eine gewisse Abweichung des Musters auftritt, ist zudem der Kontakt zwischen der lichtdurchlässi gen Elektrode und der Drahtbondingelektrode nicht beeinträchtigt, weil die lichtdurchlässige Elektrode die gesamte Drahtbondingelektrode mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt.Even if there is some deviation during mask alignment of the pattern occurs, is also the contact between the translucent gene and the wire bonding electrode not affected because the translucent electrode with the entire wire bonding electrode Except for their lower surface covered.
Weil außerdem die lichtdurchlässige Elektrode die Drahtbondingelektrode nach unten in Richtung des Halbleiters drückt, ist die Anhaftung zwi schen der Drahtbondingelektrode und dem Halbleiter vergrößert, wodurch auch verhindert wird, daß sich die Drahtbondingelektrode von dem Halb leiter löst.Because also the translucent electrode is the wire bonding electrode downward in the direction of the semiconductor, the adhesion is between the wire bonding electrode and the semiconductor enlarged, whereby the wire bonding electrode is also prevented from coming off the half head triggers.
Weil die lichtdurchlässige Elektrode zudem die gesamte Drahtbonding elektrode mit Ausnahme ihrer unteren Oberfläche bedeckt, ist die Fläche des elektrischen Kontakts mit der ersten Schicht stark ausgedehnt. Dies verbessert die Leitfähigkeit des Stromes von der Drahtbondingelektrode in die lichtdurchlässige Elektrode bei einer entsprechenden Verringerung des Widerstandes stark, was es ermöglicht, daß verschwenderischer Energie verbrauch verringert wird.Because the translucent electrode also covers the entire wire bond The surface is covered with the exception of its lower surface electrical contact with the first layer is greatly expanded. This improves the conductivity of the current from the wire bonding electrode in the translucent electrode with a corresponding reduction in Resistance strong, which enables wasteful energy consumption is reduced.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die licht durchlässige Elektrode derart gebildet ist, daß sie über einem Umfang der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt. Dadurch kann die lichtdurchlässige Elektrode direkt mit einem freigelegten zentralen Ab schnitt der Drahtbondingelektrode kontaktiert werden, oder der freigelegte Abschnitt kann mit einem Material mit guten Bondingeigenschaften be schichtet werden. Deshalb können gute Bondingeigenschaften sicherge stellt werden, selbst wenn die lichtdurchlässige Elektrode aus einem Ma terial mit schlechten Bondingeigenschaften gebildet ist. Diese Anordnung macht es auch möglich, die Effekte eines Verhinderns eines Abschälens der lichtdurchlässigen Elektrode und einer Verringerung der Auswirkung einer Musterfehlausrichtung zu bewahren.The device electrode also includes an arrangement in which the light permeable electrode is formed such that it extends over a circumference of the top surface of the wire bonding electrode. This allows the translucent electrode directly with an exposed central Ab cut the wire bonding electrode to be contacted, or the exposed Section can be made with a material with good bonding properties be layered. Therefore, good bonding properties can be guaranteed be made, even if the translucent electrode from a Ma material is formed with poor bonding properties. This arrangement it also makes possible the effects of preventing peeling the translucent electrode and a reduction in impact preserve pattern misalignment.
Die Vorrichtungselektrode umfaßt auch eine Anordnung, bei der die licht durchlässige Elektrode derart gebildet ist, daß sie die gesamte obere Ober fläche der Drahtbondingelektrode bedeckt. Diese Anordnung steigert fer ner die Effekte eines Verhinderns eines Abschälens der lichtdurchlässigen Elektrode, wodurch die Auswirkung einer Musterfehlausrichtung verrin gert und die Festigkeit der Anhaftung zwischen der Drahtbondingelektrode und dem Halbleiter verbessert wird.The device electrode also includes an arrangement in which the light permeable electrode is formed such that it covers the entire upper upper surface of the wire bonding electrode covered. This arrangement further increases ner the effects of preventing peeling of the translucent Electrode, reducing the impact of pattern misalignment device and the strength of the adhesion between the wire bonding electrode and the semiconductor is improved.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtungs elektrode bereit, das umfaßt, daß Metalle verwendet werden, um die bei den Schichten der lichtdurchlässigen Elektrode zu bilden, und daß eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre umfaßt. Dies macht es leicht, das Metall der zweiten Schicht, welche die Oberflächenschicht ist, zu oxidieren, um dadurch eine Lichtdurchlässigkeit zu verleihen. Auch wird ein Teil des Metallbestandteils der zweiten Schicht in die erste Schicht eindiffundiert, was die Oxidschicht auf der Oberfläche des Halb leiters zerstört. Das Vorsehen der Lichtdurchlässigkeit und des ohmschen Kontaktes zwischen der ersten Schicht und dem Halbleiter kann durch eine einzige Wärmebehandlung erreicht werden.The invention also provides a method of making the device Electrode ready, which includes that metals are used to the to form the layers of the transparent electrode, and that a Heat treatment in an oxygen atmosphere. It does it light, the metal of the second layer, which is the surface layer, to oxidize in order to give a translucency. Also part of the metal component of the second layer becomes the first Layer diffuses what is the oxide layer on the surface of the half head destroyed. The provision of light transmission and ohmic Contact between the first layer and the semiconductor can be through a single heat treatment can be achieved.
Bei dem zweischichtigen Aufbau, der in einer herkömmlichen lichtdurch lässigen Elektrode verwendet wird, muß eine Wärmebehandlung bei einer höheren Temperatur durchgeführt werden, um eine Wanderung nach oben zur Oberfläche der Elektrodenschicht und eine Diffusion über einen weiten Bereich zu bewirken. Infolgedessen ist es schwierig, die Diffusions reaktion beständig zu steuern und eine beständige Qualität für die ohm schen Eigenschaften und die Lichtdurchlässigkeit zu erreichen, die für die lichtdurchlässige Elektrode erforderlich sind. Bei der vorliegenden Erfin dung ist jedoch die Oberflächenschicht oxidiert, so daß nur ein geringer Grad an Diffusion erforderlich ist, was es möglich macht, die Diffusionsre aktion bei noch niedrigeren Temperaturen zu steuern, und sie kann somit verwendet werden, um lichtdurchlässige Elektroden mit beständiger Qua lität über einen noch weiteren Bereich von Wärmebehandlungstemperatu ren zu erreichen.With the two-layer structure, which is transparent in a conventional casual electrode is used, a heat treatment at a higher temperature to be carried out after a hike above to the surface of the electrode layer and a diffusion over a wide area. As a result, diffusion is difficult to constantly control the reaction and a constant quality for the ohm properties and translucency to achieve that for the translucent electrode are required. In the present invention However, the surface layer is oxidized, so that only a small amount Degree of diffusion is required, which makes it possible to diffuse action at even lower temperatures, and so it can used to make translucent electrodes with stable qua lity over an even wider range of heat treatment temperatures reach.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtungselektrode bereit, das eine Wärmebehandlung von Legierungs schichten in einer Sauerstoffatmosphäre umfaßt, um eine lichtdurchlässi ge Elektrode zu bilden, die zwei Schichten aufweist. Dies kann vorgenom men werden, indem zuerst eine Legierungsmonoschicht gebildet wird, und kann deshalb mit einem einfachen Prozeß erreicht werden. Metall, das mit dem Sauerstoff in der Legierungsschicht stark reagiert, kann leicht oxi diert werden, um eine Lichtdurchlässigkeit zu verleihen, und ein Teil des Metalls kann verwendet werden, um Oxide zu zerstören, die an der Ober fläche des Halbleiters vorhanden sind. Das Vorsehen der Lichtdurchläs sigkeit und des ohmschen Kontaktes mit dem Halbleiters kann mit einer einzigen Wärmebehandlung erreicht werden. Bei dem zweischichtigen Aufbau, der bei einer herkömmlichen lichtdurchlässigen Elektrode ver wendet wurde, war es schwierig, beständige Qualitäten zu erreichen, die für eine lichtdurchlässige Elektrode erforderlich waren. Diese Erfindung kann mit nur einem geringen Grad an Diffusion durchgeführt werden, was es möglich macht, die Diffusionsreaktion bei noch niedrigeren Temperatu ren zu steuern, und sie kann somit verwendet werden, um lichtdurchläs sige Elektroden mit beständiger Qualität über einen noch weiteren Bereich von Wärmebehandlungstemperaturen zu erreichen.The present invention also provides a method of making the Device electrode ready, which is a heat treatment of alloy layers in an oxygen atmosphere to provide a translucent to form ge electrode, which has two layers. This can be done by first forming an alloy monolayer, and can therefore be achieved with a simple process. Metal with the oxygen in the alloy layer reacts strongly, can easily oxi dated to give light transmission, and part of the Metals can be used to destroy oxides that are on the top surface of the semiconductor are present. The provision of light transmission liquid and the ohmic contact with the semiconductor can with a single heat treatment can be achieved. With the two-layer Structure that ver. In a conventional translucent electrode it was difficult to achieve consistent qualities that were required for a translucent electrode. This invention can be done with just a small degree of diffusion it makes the diffusion reaction possible at even lower temperatures control, and can thus be used to transmit light electrodes with consistent quality over an even wider range of heat treatment temperatures.
Zusammengefaßt enthält eine Elektrode für eine lichtemittierende Halblei tervorrichtung eine lichtdurchlässige Elektrode, die derart gebildet ist, daß sie in Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, und eine Draht bondingelektrode, die in elektrischem Kontakt mit der lichtdurchlässigen Elektrode steht und derart gebildet ist, daß sie in teilweisen Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiters gelangt, wobei mindestens ein Bereich, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht, einen höheren Kontaktwiderstand pro Flächeneinheit in bezug auf den Halbleiter aufweist als ein Bereich der lichtdurchlässigen Elektrode, der in Kontakt mit dem Halbleiter steht. Diese Vorrichtungselektrode wird dadurch gebildet, daß eine Drahtbon dingelektrode auf einem Abschnitt der Oberfläche eines p-leitenden Ver bundhalbleiters auf GaN-Basis gebildet wird, daß auf der Oberfläche des Halbleiters eine erste Schicht gebildet wird, die aus mindestens einem Be standteil besteht, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Au, Pt und Pd besteht, und die derart gebildet ist, daß sie an einem Abschnitt über der oberen Oberfläche der Drahtbondingelektrode liegt, an dem die Draht bondingelektrode angeordnet ist, daß auf der ersten Schicht eine zweite Schicht gebildet wird, die aus mindestens einem Metall besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg und In besteht, und daß eine lichtdurchlässige Elektrode gebildet wird, indem die erste und die zweite Schicht in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre wärmebehandelt werden.In summary, contains an electrode for a light-emitting semiconductor device a transparent electrode which is formed such that it comes into contact with the surface of the semiconductor, and a wire bonding electrode that is in electrical contact with the translucent Electrode stands and is formed such that it is in partial contact with reaches the surface of the semiconductor, with at least one area being the is in contact with the semiconductor, a higher contact resistance per Area unit with respect to the semiconductor has as an area of translucent electrode that is in contact with the semiconductor. This device electrode is formed by a wire receipt thing electrode on a portion of the surface of a p-type ver GaN-based semiconductor is formed that on the surface of the Semiconductor a first layer is formed, which consists of at least one Be constituent selected from the group consisting of Au, Pt and Pd exists, and which is formed such that it overlaps a section the top surface of the wire bonding electrode on which the wire bonding electrode is arranged that on the first layer a second Layer is formed, which consists of at least one metal, which consists of is selected from the group consisting of Ni, Ti, Sn, Cr, Co, Zn, Cu, Mg and In and that a transparent electrode is formed by the first and second layers in an oxygen-containing atmosphere be heat treated.
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8172 | Supplementary division/partition in: |
Ref document number: 19861228 Country of ref document: DE |
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Q171 | Divided out to: |
Ref document number: 19861228 Country of ref document: DE |
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8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MANITZ, FINSTERWALD & PARTNER GBR, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TOYODA GOSEI CO., LTD., KIYOSU-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: SHOWA DENKO K.K., TOKIO/TOKYO, JP Effective date: 20130109 Owner name: TOYODA GOSEI CO., LTD., JP Free format text: FORMER OWNER: SHOWA DENKO K.K., TOKIO/TOKYO, JP Effective date: 20130109 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: MANITZ FINSTERWALD PATENTANWAELTE PARTMBB, DE Effective date: 20130109 Representative=s name: MANITZ, FINSTERWALD & PARTNER GBR, DE Effective date: 20130109 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20141202 |