JP2001085741A - 半導体素子および発光半導体素子 - Google Patents

半導体素子および発光半導体素子

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JP2001085741A JP26342399A JP26342399A JP2001085741A JP 2001085741 A JP2001085741 A JP 2001085741A JP 26342399 A JP26342399 A JP 26342399A JP 26342399 A JP26342399 A JP 26342399A JP 2001085741 A JP2001085741 A JP 2001085741A
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Haruji Yoshitake
武 春 二 吉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なオーミックコンタトを得るようにした
半導体素子に係るものである。 【解決手段】 本発明は表面がn型である半導体層34
に金属介在層42を介して透明電極43を備えた半導体
素子30において、金属介在層42をGeを含むAuまたは
GeおよびNiを含むAuとし半導体素子の半導体層と透明電
極との間のオーミックコンタクトを良好にしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子および発
光半導体素子に係り、特に、半導体層と透明電極との間
のオーミックコンタクトを良好にするようにした半導体
素子および発光半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
素子、例えば、半導体発光素子10は図19に示すよう
に金属電極11、n型GaAs基板12、n型クラッド13、
p型活性層14、p型クラッド15、p型GaAs基板16、
金属介在層17、ITOのような透明電極18および金属
電極19等を堆積したものから形成されている。
【0003】また、半導体素子、例えば、半導体発光素
子10を改良した半導体発光素子20は図20に示すよ
うに金属電極11、n型GaAs基板12、n型クラッド1
3、p型活性層14、p型クラッド15、p型GaAs基板1
6等の上にn型InAlPからなるブロック層21、金属介在
層17、ITOのような透明電極18および金属電極19
等を堆積したものから形成したもの等がある。
【0004】この種の半導体発光素子10、20では活
性層14の発光がp型クラッド15、p型GaAs基板16、
金属介在層17、透明電極18等を介して直接に上部に
導かれるとともに活性層14、n型クラッド13、n型Ga
As基板12を介して金属電極11に導かれ、この金属電
極11によって反射してn型GaAs基板12、n型クラッド
13、活性層14、p型クラッド15、p型GaAs基板1
6、透明電極18を介して上部に導かれるがn型GaAs基
板12を通過して反射するときに発光がこれにより吸収
され外部に導かれる発光を低下させてしまうと言う問題
があった。
【0005】また、n-GaAs基板の光の吸収を解決するた
めに、p型クラッド層の上部に透明基板を設けて、n型Ga
As基板を除去し、n型のクラッド面から光を取り出す構
造が考えられるが、n型面側に透明電極を直接形成して
も良好なオーモミックとならないという問題があった。
【0006】そこで、本発明は良好なオーミックコンタ
クトが取れ、かつ、発光の低下を防止するようにした半
導体素子および発光半導体素子を提供することを目的と
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は半
導体層に金属介在層を介して透明電極を備えた半導体素
子において、金属介在層をGeを含むAu、またはGe、Niを
含むAuとしたものである。
【0008】本発明の第2の特徴は半導体層に半導体部
材を介して透明電極を備えた半導体素子において、半導
体部材の濃度が5×1017cm−3以上5×1021cm
−3以下で、かつ、電子親和力が4.07eV以上5.0e
V以下としたものである。
【0009】本発明の第3の特徴は半導体部材はInGaA
s、InPあるいはInGaPにしたものである。
【0010】本発明の第4の特徴はp型クラッド層、p型
活性層、n型クラッド層、n型半導体層等を順次成長させ
た発光半導体素子において、p型クラッド層の側面には
透明電極を介して金属電極を形成し、n型半導体層の側
面にはGeを含むAu、またはGe、Niを含むAuである金属介
在層を介して透明電極を介して金属電極を形成したもの
である。
【0011】本発明の第5の特徴はn型半導体層の側面
にはブロック層、Geを含むAuまたはGe、Niを含むAuであ
る金属介層、透明電極を介して金属電極を形成したもの
である。
【0012】本発明の第6の特徴はp型クラッド層、p型
活性層、n型クラッド層、n型半導体層等を順次成長させ
た発光半導体素子において、p型クラッド層の側面には
透明電極を介して金属電極を形成し、n型半導体層の側
面には濃度が5×1017cm −3 以上5×1021cm
−3以下で、かつ、電子親和力が4.07eV以上5.0
eV以下の半導体部材を介して透明電極を備えたものであ
る。
【0013】本発明の第7の特徴は半導体部材はInGaA
s、InPあるいはInGaPとしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明半導体素子を緑色半導
体発光素子について図1ないし図9を参照しながら第1
の実施の形態を説明する。
【0015】緑色半導体発光素子30を製造するには図
2に示すように厚さが250μmのGaAs基板31が備え
られ、その上に厚さが0.5μmのn型GaAs層32を成長
する。 このn型GaAs層32の上部には厚さが0.2μm
のn型In0.5Al0.5P層33が形成され、その上に厚さ
が0.05μmのn型GaAs層34を成長する。
【0016】このn型GaAs層34の上部には厚さが0.6
μmのn型クラッド層(In0.5Al0.5P)35が形成
され、その上に厚さが1.0μmのp型活性層(In0.5
(Ga0.55Al0.45)0.5P、p型濃度:5×10
16〜2×1017cm−3)36を成長する。
【0017】このp型活性層36の上部には厚さが1.0
μmのp型クラッド層(In0.5Al0.5P)37が形成
され、その上にこのp型活性層36の安定化のための厚
さが0.01μmのp型GaAs層(エッチングストップ)3
8および厚さが0.02μmのn型キャップ層(In0.5
(Ga0.7Al0.3)0.5P)39を成長する。これ
らのn型GaAs層32、n型In0.5Al0.5P層33、n型Ga
As層34、n型クラッド層35、p型活性層36、p型ク
ラッド層37、p型GaAs層38およびn型キャップ層39
はエピタキシャル成長を同一のバッチで行う。
【0018】このように成長した半導体層から図3に示
すようにn型キャップ層39とp型GaAs38がエッチング
され、p型クラッド層37を露出させる。この露出したp
型クラッド層37の露出面には図4に示すように厚さが
200μm程度の透明なp型GaPからなる透明基板40が
接着される。引き続き、GaAs基板31およびn型GaAs層
32が図5に示すようにエッチングより除去され、発光
を妨げるものを除去する。このようにした後、p型GaPか
らなる透明基板40の表面の全面には図6に示すように
金属電極41が形成され、熱処理する。
【0019】金属電極41を形成した後n型In0.5Al
0.5P層33が図7に示すようにエッチングにより除去
される。この除去により露出したn型GaAs層34の側面
には図8に示すように厚さが1〜20nmのGeを含むAuの
金属介在層42が堆積され、これによりn型GaAs層34
の半導体層と金属介在層42との良好なコンタクトをと
るようにする。
【0020】この金属介在層42の表面には図9に示す
ようにAr:O=100:1、真空度が約1×10−3Tor
r、成長した半導体層の温度が22℃の条件下においてI
TO(In酸化膜とSn酸化膜の混合膜)がスパッタにより堆
積され、透明電極43を形成 する。この半導体層を4
50℃のAr雰囲気中で15分間熱処理する。この透明電
極43の表面には図1に示すように金属電極44形成さ
れ、パターニングする。これらの成長した半導体層はス
クライブされチップ化され、その後図示しないが樹脂パ
ッケージに組み立てる。
【0021】このようにすればn型GaAs層34の半導体
層と透明電極43との間にGeを含むAuの金属介在層42
を設けたのでn型GaAs層34と透明電極43とのコンタ
クトがよくなり良好なオーミックコンタクトとなる。そ
のため、半導体発光素子30の電気的特性が安定し良好
な発光特性を得ることができる。
【0022】なお、上記実施の形態の緑色半導体発光素
子30において発光をするときp型活性層36の発光がn
型クラッド層35、n型GaAs層34、金属介在層42、
透明電極43、金属電極44を介して外部に導かれとと
もにp型活性層36、p型クラッド層37、透明基板40
を介して金属電極41に導かれ、この金属電極41によ
って全面反射して透明基板40、p型クラッド層37、p
型活性層36、n型クラッド層35、n型GaAs層34、金
属介在層42、透明電極43、金属電極44を介して外
部に導かれから発光の吸収されことなく外部に導かれ
る。そのため、発光を高効率をもって外部に放出し的確
な表示をおこなうことができる。
【0023】つぎに、図10ないし図14を参照しなが
ら本発明半導体素子の一例である緑色半導体発光素子の
第2の実施の形態を説明する。
【0024】この緑色半導体発光素子50は第1の実施
の形態の形成方法を改良したものであるから第1の実施
の形態と同一部分は同一符号を付し詳細な説明を省略し
て説明する。
【0025】第1の実施の形態ではGaAs基板31および
n型GaAs層32をエッチングし金属電極41を成形した
後n型In0.5Al0.5P層33をエッチングしたが本実施
の形態ではこのn型In0.5Al0.5P層33を図10、図
11に示すようにパタニングしブロック層51を形成す
る。
【0026】このブロック層51を含むGaAs層34の表
面には図12に示すように厚さが1〜20nmのGeを含む
Auの金属介在層42が堆積され、これによりブロック層
51を除きn型GaAs層34との良好なコンタクトを図
る。この金属介在層42の側面には図13に示すように
ITOがスパッタにより堆積され、透明電極43を形成す
る。これを熱処理しその下側面には図14に示すように
金属電極44が形成され、パターニングしスクライブし
チップ化し樹脂パッケージに組み立てる。
【0027】このようにしてもブロック層51を設けた
n型GaAs層34の半導体層と透明電極43との間にGeを
含むAuの金属介在層42を設けたのでn型GaAs層34と
透明電極43とのコンタクトが第1の実施の形態とほぼ
同様によくなり良好なオーミックコンタクトを形成す
る。
【0028】また、緑色半導体発光素子50において発
光をするとき緑色半導体発光素子30の発光の場合と同
様にp型活性層36の発光がp型クラッド層37、透明基
板40およびn型クラッド層35、n型GaAs層34、金属
介在層42、透明電極43、金属電極44に吸収されな
いから良好に外部に導くことができる。
【0029】なお、上記各実施の形態では緑色半導体発
光素子について説明したが他の一般的な半導体素子の半
導体層と透明電極との良好なオーミックコンタクトをと
ることができることは勿論のこと赤色、橙色等の半導体
発光素子に付いても同様に適応することができる。
【0030】また、透明基板40としてGaPを用いたが
これをGaN基板等の同等な基板を使用するようにしても
よい。さらに、金属介在層としてGeを含むAuを使用した
がGeとNiを含むAuの合金を用いるようにしてもよい。
【0031】さらに、図15ないし図18を参照しなが
ら本発明半導体素子の一例である緑色半導体発光素子の
第3の実施の形態を説明する。
【0032】この緑色半導体発光素子60は第1の実施
の形態等を改良したものであるから第1の実施の形態等
と同一部分は同一符号を付し詳細な説明を省略して説明
する。
【0033】第1の実施の形態等では金属介在層42を
設けてn型GaAs層34と透明電極43との間のオーミッ
クコンタクトを良好にするようにしたがこの実施の形態
ではn型GaAs層34に代わって高濃度で、かつ、電子親
和力の大きい、例えば、n型InGaAs層を用いることによ
り良好なオーミックコンタクトが得られるようにしたも
のである。
【0034】第3の実施の形態の緑色半導体発光素子6
0を製造するには図15に示すようにGaAs基板31、n
型GaAs層32、n型In0.5Al0.5P層33が成長された
後この上部には厚さが0.05μmであって5×1017c
m−3以上5×1021cm 以下の の高濃度であっ
て、かつ、電子親和力が4.07eV以上の大きさであっ
て5.0ev以下のn型InGaAs層のような半導体材料61
が形成される。この半導体部材61の側面にはn型クラ
ッド層35、p型活性層36等が形成され、これらを同
一のバッチでエピタキシャル成長をさせる。
【0035】このように成長した半導体層から第1の実
施の形態等と同様にn型キャップ層39とp型GaAs38が
エッチングされ、p型クラッド層37に図16に示すよ
うに透明基板40を形成し金属電極41を取り付ける。
【0036】また、このように成長した半導体層からGa
As基板31、n型GaAs層32およびn型In0.5Al10.5
P層33が図16に示すようにエッチングされ、n型InGa
As層61の表面に図17に示すようにITOがスパッタさ
れ、透明電極43を形成する。この透明電極43の表面
には図18に示すように金属電極44形成され、パター
ニング、スクライブし、その後図しないが樹脂パッケー
ジに組み立てる。
【0037】このようにすればn型クラッド層35と透
明電極43との間に金属介在層42を設けないでも半導
体材料61を備えるだけでn型クラッド層35と透明電
極43とのコンタクトがよくなり良好なオーミックコン
タクトを得ることができる。そのため、半導体発光素子
60の電気的特性が安定し良好な発光特性を得ることが
できる。また、この半導体材料61はエピタキシャル成
長させるだけであるから緑色半導体発光素子等の製造が
熱処理をすることなく製造できるから製造が容易にでき
る。
【0038】なお、上記各実施の形態では緑色半導体発
光素子について説明したが一般の半導体素子は勿論のこ
と他の赤色、橙色等の半導体発光素子に付いても適応す
ることができる。また、透明電極と接触する半導体部材
としてはInGaAsを用いるだけでなくInGaP、InP等も適宜
使用することができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明は半導体層に
金属介在層を介して透明電極を備えた半導体素子におい
て、金属介在層をGeを含むAuまたはGe、Niを含むAuとし
たから半導体素子の半導体層と透明電極との間のオーミ
ックコンタクトを良好なものとすることができる。
【0040】また、本発明は半導体層に半導体部材を介
して透明電極を備えた半導体素子において、半導体部材
の濃度が5×1017cm−3以上5×1020cm−3
下で、かつ、電子親和力が4.07eV以上5.0eV以下
としたから金属介在層と同様に半導体 素子の半導体層
と透明電極との間のオーミックコンタクトを良好なもの
とすることができる。
【0041】さらに、本発明はp型クラッド層、p型活性
層、n型クラッド層、n型半導体層等を順次成長させた発
光半導体素子において、p型クラッド層の側面には透明
電極を介して金属電極を形成し、n型半導体層の側面に
はGeあるいはNiまたはGe、Niを含むAuである金属介層を
介して透明電極を介して金属電極を形成したから半導体
発光素子の良好なオーミックコンタクトをとることがで
きる。
【0042】さらに、本発明はp型クラッド層、p型活性
層、n型クラッド層、n型半導体層等を順次成長させた発
光半導体素子において、p型クラッド層の表面には透明
基板を介して金属電極を形成し、n型半導体層の側面に
は濃度が5×1017cm−3以上 5×1020cm−3
以下で、かつ、電子親和力が4.07eV以上5.07eV
以下の半 導体部材を介して透明電極を備えたから金属
介在層と同様に半導体発光素子の半導体層と透明電極と
の間のオーミックコンタクトを良好なものとすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態の半導体発光素
子の概要を示す断面図。
【図2】図1の半導体発光素子を形成する第1の工程を
示す断面図。
【図3】図1の半導体発光素子を形成する第2の工程を
示す断面図。
【図4】図1の半導体発光素子を形成する第3の工程を
示す断面図。
【図5】図1の半導体発光素子を形成する第4の工程を
示す断面図。
【図6】図1の半導体発光素子を形成する第5の工程を
示す断面図。
【図7】図1の半導体発光素子を形成する第6の工程を
示す断面図。
【図8】図1の半導体発光素子を形成する第7の工程を
示す断面図。
【図9】図1の半導体発光素子を形成する第8の工程を
示す断面図。
【図10】本発明に係る第2の実施の形態の半導体発光
素子の第1の工程を示す断面図。
【図11】図10の半導体発光素子を形成する第2の工
程を示す断面図。
【図12】図10の半導体発光素子を形成する第3の工
程を示す断面図。
【図13】図10の半導体発光素子を形成する第4の工
程を示す断面図。
【図14】図1の半導体発光素子を形成する第5の工程
を示す断面図。
【図15】本発明に係る第3の実施の形態の半導体発光
素子の第1の工程を示す断面図。
【図16】図15の半導体発光素子を形成する第2の工
程を示す断面図。
【図17】図15の半導体発光素子を形成する第3の工
程を示す断面図。
【図18】図15の半導体発光素子を形成する第4の工
程を示す断面図。
【図19】従来の半導体発光素子の概要を示す断面図。
【図20】従来の他の半導体発光素子の概要を示す断面
図。
【符号の説明】
10、20、30、50、60 半導体発光素子 12 GaAs基板 13 クラッド 14 活性層 15 クラッド 16 GaAs基板 17 金属介在層 18 透明電極 19 金属電極 31 n型GaAs基板 34 M型GaAs層 35 n型クラッド 36 p型活性層 37 p型クラッド 40 透明基板 42 金属介在層 43 透明電極 51 ブロック層 61 半導体部材

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面がn型である半導体層に金属介在層を
    介して透明電極を備えた半導体素子において、 金属介在層をGeを含むAuまたはGeおよびNiを含むAuとし
    たことを特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項2】表面がn型である半導体層に半導体部材を
    介して透明電極を備えた半導体素子において、 半導体部材の濃度が5×1017cm−3以上5×10
    21cm−3以下で、かつ、電子親和力が4.07eV以上
    5.0eV以下であることを特徴とする半導体素子。
  3. 【請求項3】半導体部材はInGaAs、InPあるいはInGaPで
    あることを特徴とする請求項2記載の半導体素子。
  4. 【請求項4】p型クラッド層、p型活性層、n型クラッド
    層、n型半導体層等を順次成長させた発光半導体素子に
    おいて、 p型クラッド層の表面には透明電極を介して金属電極を
    形成し、 n型半導体層の表面にはGeを含むAuまたはGe、Niを含むA
    uである金属介在層を介して透明電極を介して金属電極
    を形成し、 たことを特徴とする発光半導体素子。
  5. 【請求項5】n型半導体層の側面にはブロック層、Geを
    含むAuまたはGe、Niを含むAuである金属介層、透明電極
    を介して金属電極を形成したことを特徴とする請求項4
    記載の発光半導体素子。
  6. 【請求項6】p型クラッド層、p型活性層、n型クラッド
    層、n型半導体層等を順次成長させた発光半導体素子に
    おいて、 p型クラッド層の側面には透明電極を介して金属電極を
    形成し、 n型半導体層の側面には濃度が5×1017cm−3以上
    5×1021cm−3以下で、か つ、電子親和力が4.0
    7eV以上5.0eV以下の半導体部材を介して透明電極を
    備えたことを特徴とする発光半導体素子。
  7. 【請求項7】半導体部材はInGaAs、InPあるいはInGaPで
    あることを特徴とする請求項6記載の発光半導体素子。
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