JP2003068671A - 半導体装置用電極 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課 題】 本発明は、ノンアロイ電極においてメタ
ル剥れが低減されている半導体装置用電極を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 半導体層または基板上に形成されている
ノンアロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されているこ
とを特徴とする半導体装置用電極。
ル剥れが低減されている半導体装置用電極を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 半導体層または基板上に形成されている
ノンアロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されているこ
とを特徴とする半導体装置用電極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置用電極
および該電極の形成方法、ならびに該電極を有する半導
体装置に関する。
および該電極の形成方法、ならびに該電極を有する半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体レーザ、発光ダイオード
またはトランジスタなどの半導体装置に用いられる電極
は、その形成に際してアロイ化（合金化）と呼ばれる熱
処理を施し、半導体層または基板と電極材料の接合を強
めるのが一般的である。しかし、高温、例えば約３００
℃以上の温度でアロイ化を行うと、半導体装置に悪影響
を与えることがある。例えば、半導体レーザにおいて
は、前記高温下でのアロイ化により、しきい値電流Ｉ
ｔｈの上昇、寿命の低下または信頼性の低下などの問題
が生じることがある。
またはトランジスタなどの半導体装置に用いられる電極
は、その形成に際してアロイ化（合金化）と呼ばれる熱
処理を施し、半導体層または基板と電極材料の接合を強
めるのが一般的である。しかし、高温、例えば約３００
℃以上の温度でアロイ化を行うと、半導体装置に悪影響
を与えることがある。例えば、半導体レーザにおいて
は、前記高温下でのアロイ化により、しきい値電流Ｉ
ｔｈの上昇、寿命の低下または信頼性の低下などの問題
が生じることがある。
【０００３】そのため、電極の形成に際してアロイ化を
施さないノンアロイ電極が開発されている。例えばＧａ
Ａｓ系半導体化合物からなる半導体装置に用いられる電
極としては、ｎ型電極にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどの
アロイ電極が使用されているが、ｐ型電極にはＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕなどのノンアロイ電極が使用されている。な
お、「ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ」という表記は、半導体層
または基板側からＡｕＧｅ合金、Ｎｉ、Ａｕがこの順序
で積層されていることを示している。以下も同様であ
る。
施さないノンアロイ電極が開発されている。例えばＧａ
Ａｓ系半導体化合物からなる半導体装置に用いられる電
極としては、ｎ型電極にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどの
アロイ電極が使用されているが、ｐ型電極にはＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕなどのノンアロイ電極が使用されている。な
お、「ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ」という表記は、半導体層
または基板側からＡｕＧｅ合金、Ｎｉ、Ａｕがこの順序
で積層されていることを示している。以下も同様であ
る。
【０００４】しかし、ノンアロイ電極は、半導体装置の
製造工程において電極を構成している金属が剥れやすく
（以下、この現象を「メタル剥れ」という）、製品不良
を誘発する可能性があり、製品不良による歩留りの低下
が問題となっていた。基板側の電極にノンアロイ電極を
用いる場合、特に前記メタル剥れが起こりやすかった。
なぜなら、例えば半導体レーザなどの発光素子の場合、
その製造工程において、基板側の電極はフルカットやダ
イシングをする際の表側となり、また、ワイヤボンドを
打つ側にもなるため、損傷を受けやすいからである。
製造工程において電極を構成している金属が剥れやすく
（以下、この現象を「メタル剥れ」という）、製品不良
を誘発する可能性があり、製品不良による歩留りの低下
が問題となっていた。基板側の電極にノンアロイ電極を
用いる場合、特に前記メタル剥れが起こりやすかった。
なぜなら、例えば半導体レーザなどの発光素子の場合、
その製造工程において、基板側の電極はフルカットやダ
イシングをする際の表側となり、また、ワイヤボンドを
打つ側にもなるため、損傷を受けやすいからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ノンアロイ
電極においてメタル剥れが低減されている半導体装置用
電極を提供することを目的とする。
電極においてメタル剥れが低減されている半導体装置用
電極を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、まずメタル剥れの原因について検討を加え
た。ノンアロイ電極には、例えば白金などのノンアロイ
系金属からなる薄膜を有する場合が多い。そして、かか
るノンアロイ系金属は、熱処理により拡散しにくく、合
金化しにくいという性質（ノンアロイ性）を有する。本
発明者は、メタル剥れが前記ノンアロイ性に起因するこ
とを知見した。すなわち、ノンアロイ電極においては、
前記ノンアロイ性に起因して密着性の悪い島状部分が生
じており、例えばフルカットやダイシング、またはワイ
ヤボンドなどの半導体装置の製造工程において、電極に
力が加わったときにかかる島状部分が剥れるのである。
達成すべく、まずメタル剥れの原因について検討を加え
た。ノンアロイ電極には、例えば白金などのノンアロイ
系金属からなる薄膜を有する場合が多い。そして、かか
るノンアロイ系金属は、熱処理により拡散しにくく、合
金化しにくいという性質（ノンアロイ性）を有する。本
発明者は、メタル剥れが前記ノンアロイ性に起因するこ
とを知見した。すなわち、ノンアロイ電極においては、
前記ノンアロイ性に起因して密着性の悪い島状部分が生
じており、例えばフルカットやダイシング、またはワイ
ヤボンドなどの半導体装置の製造工程において、電極に
力が加わったときにかかる島状部分が剥れるのである。
【０００７】本発明者は、上記メタル剥れが生じるメカ
ニズムに着目し、ノンアロイ電極の最表層をメタル剥れ
保護層で覆うことにより、メタル剥れを低減することが
できることを知見した。本発明者は、さらに検討を重ね
て本発明を完成した。
ニズムに着目し、ノンアロイ電極の最表層をメタル剥れ
保護層で覆うことにより、メタル剥れを低減することが
できることを知見した。本発明者は、さらに検討を重ね
て本発明を完成した。
【０００８】すなわち、本発明は、（１） 半導体層ま
たは基板に形成されているノンアロイ電極がメタル剥れ
保護層で被覆されていることを特徴とする半導体装置用
電極、（２） メタル剥れ保護層が、アロイ系金属膜で
あることを特徴とする前記（１）に記載の半導体装置用
電極、（３） アロイ系金属が、金、チタン、ニッケ
ル、クロム、銀、アルミニウム、マグネシウム、鉛およ
び鉄から選ばれる少なくとも１種類の金属であることを
特徴とする前記（２）に記載の半導体装置用電極、に関
する。
たは基板に形成されているノンアロイ電極がメタル剥れ
保護層で被覆されていることを特徴とする半導体装置用
電極、（２） メタル剥れ保護層が、アロイ系金属膜で
あることを特徴とする前記（１）に記載の半導体装置用
電極、（３） アロイ系金属が、金、チタン、ニッケ
ル、クロム、銀、アルミニウム、マグネシウム、鉛およ
び鉄から選ばれる少なくとも１種類の金属であることを
特徴とする前記（２）に記載の半導体装置用電極、に関
する。
【０００９】また、本発明は、（４） ノンアロイ電極
が、白金膜を含む膜積層構造を有することを特徴とする
前記（１）に記載の半導体装置用電極、（５） ノンア
ロイ電極が、半導体層または基板側からチタン膜、白金
膜、金膜がこの順序で積層されていることを特徴とする
前記（４）に記載の半導体装置用電極、（６） 半導体
層または基板が、ｐ型であることを特徴とする前記
（１）に記載の半導体装置用電極、（７） 半導体層ま
たは基板が、III−Ｖ族半導体化合物からなることを特
徴とする前記（１）に記載の半導体装置、に関する。
が、白金膜を含む膜積層構造を有することを特徴とする
前記（１）に記載の半導体装置用電極、（５） ノンア
ロイ電極が、半導体層または基板側からチタン膜、白金
膜、金膜がこの順序で積層されていることを特徴とする
前記（４）に記載の半導体装置用電極、（６） 半導体
層または基板が、ｐ型であることを特徴とする前記
（１）に記載の半導体装置用電極、（７） 半導体層ま
たは基板が、III−Ｖ族半導体化合物からなることを特
徴とする前記（１）に記載の半導体装置、に関する。
【００１０】また、本発明は、（８） 前記（１）に記
載の電極を有することを特徴とする半導体装置、（９）
半導体装置が、半導体レーザ、発光ダイオードまたは
トランジスタであることを特徴とする前記（８）に記載
の半導体装置、（１０） （ａ）半導体層または基板に
蒸着によりノンアロイ電極を形成する工程と、（ｂ）前
記ノンアロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程
と、（ｃ）所望により熱処理を行う工程とを含むことを
特徴とする半導体装置用電極の形成方法、（１１）
（ａ）半導体層または基板に蒸着によりノンアロイ電極
を形成する工程と、（ｂ）半導体層または基板に形成さ
れたノンアロイ電極に電極パターンを形成する工程と、
（ｃ）電極パターンにより分離された個々のノンアロイ
電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程と、（ｄ）所
望により熱処理を行う工程とを含むことを特徴とする半
導体装置用電極の形成方法、（１２） メタル剥れ保護
層を形成する工程が、アロイ系金属膜をスパッタリング
により製膜する工程であることを特徴とする前記（１
０）または（１１）に記載の半導体装置用電極の形成方
法、に関する。
載の電極を有することを特徴とする半導体装置、（９）
半導体装置が、半導体レーザ、発光ダイオードまたは
トランジスタであることを特徴とする前記（８）に記載
の半導体装置、（１０） （ａ）半導体層または基板に
蒸着によりノンアロイ電極を形成する工程と、（ｂ）前
記ノンアロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程
と、（ｃ）所望により熱処理を行う工程とを含むことを
特徴とする半導体装置用電極の形成方法、（１１）
（ａ）半導体層または基板に蒸着によりノンアロイ電極
を形成する工程と、（ｂ）半導体層または基板に形成さ
れたノンアロイ電極に電極パターンを形成する工程と、
（ｃ）電極パターンにより分離された個々のノンアロイ
電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程と、（ｄ）所
望により熱処理を行う工程とを含むことを特徴とする半
導体装置用電極の形成方法、（１２） メタル剥れ保護
層を形成する工程が、アロイ系金属膜をスパッタリング
により製膜する工程であることを特徴とする前記（１
０）または（１１）に記載の半導体装置用電極の形成方
法、に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明において、ノンアロイ電極
とはアロイ化されていない電極をいう。言い換えれば、
ノンアロイ電極とは半導体層または基板との間での合金
化が少ない電極をいう。また、アロイ化しなくてもオー
ミック接触が得られる電極をいう。ノンアロイ電極とし
ては、公知の構造を有していてよいが、具体的には、ノ
ンアロイ系金属膜を含有する電極が挙げられる。ノンア
ロイ系金属は、上述したように熱処理により拡散しにく
く、合金化しにくいという性質（ノンアロイ性）を有す
る金属をいい、具体的にはＰｔなどが挙げられる。
とはアロイ化されていない電極をいう。言い換えれば、
ノンアロイ電極とは半導体層または基板との間での合金
化が少ない電極をいう。また、アロイ化しなくてもオー
ミック接触が得られる電極をいう。ノンアロイ電極とし
ては、公知の構造を有していてよいが、具体的には、ノ
ンアロイ系金属膜を含有する電極が挙げられる。ノンア
ロイ系金属は、上述したように熱処理により拡散しにく
く、合金化しにくいという性質（ノンアロイ性）を有す
る金属をいい、具体的にはＰｔなどが挙げられる。
【００１２】本発明で用いるノンアロイ電極の好ましい
態様としては、半導体層または基板側からチタン膜、白
金膜、金膜がこの順序で積層されている電極が挙げられ
る。ここでチタンを用いるのは半導体層または基板に対
する密着性が良いためであり、同様に良好な密着性を有
する他の金属、例えばクロム等を用いることもできる。
また、さらに金属膜が積層されている電極であってもよ
い。かかる電極として好ましくは、ニッケル膜、チタン
膜、白金膜、金膜がこの順序で積層されている電極が挙
げられる。
態様としては、半導体層または基板側からチタン膜、白
金膜、金膜がこの順序で積層されている電極が挙げられ
る。ここでチタンを用いるのは半導体層または基板に対
する密着性が良いためであり、同様に良好な密着性を有
する他の金属、例えばクロム等を用いることもできる。
また、さらに金属膜が積層されている電極であってもよ
い。かかる電極として好ましくは、ニッケル膜、チタン
膜、白金膜、金膜がこの順序で積層されている電極が挙
げられる。
【００１３】上記ノンアロイ電極は、半導体層または基
板上に形成される。該半導体層または基板は、本発明に
係る電極が用いられる装置、その装置の用途などに応じ
て、当技術分野で用いられている公知の材料からなる半
導体層または基板であってよい。半導体層または基板と
しては、例えばIII−Ｖ族半導体化合物からなることが
好ましい。また、半導体層または基板が、ｐ型半導体層
または基板であることも好ましい。
板上に形成される。該半導体層または基板は、本発明に
係る電極が用いられる装置、その装置の用途などに応じ
て、当技術分野で用いられている公知の材料からなる半
導体層または基板であってよい。半導体層または基板と
しては、例えばIII−Ｖ族半導体化合物からなることが
好ましい。また、半導体層または基板が、ｐ型半導体層
または基板であることも好ましい。
【００１４】上記III−Ｖ族半導化合物とは、化学式Ｉ
ｎａＡｌｂＧａｃＮｘＡｓｙＰｚ（ａ，ｂ，ｃ≦１，ａ
＋ｂ＋ｃ＝１，ｘ，ｙ，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）にお
いて組成比ａ，ｂおよびｃならびにｘ、ｙおよびｚをそ
れぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含
むものを基本とする。さらに、III族元素であるＩｎ、
Ａｌ、Ｇａの一部をＢに置き換えたものや、Ｖ族元素で
あるＮ、Ａｓ、Ｐの一部をＳｂに置き換えたものも含ま
れる。本発明においては、中でも上記化学式において、
ｃおよびｙが０でないＧａＡｓ系半導体化合物が好まし
い。より好ましくは、化学式ＡｌｂＧａｃＡｓ（０≦ｂ
＜１，０＜ｃ≦１，ｂ＋ｃ＝１）において組成比ｂおよ
びｃをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半
導体化合物が挙げられる。
ｎａＡｌｂＧａｃＮｘＡｓｙＰｚ（ａ，ｂ，ｃ≦１，ａ
＋ｂ＋ｃ＝１，ｘ，ｙ，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）にお
いて組成比ａ，ｂおよびｃならびにｘ、ｙおよびｚをそ
れぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含
むものを基本とする。さらに、III族元素であるＩｎ、
Ａｌ、Ｇａの一部をＢに置き換えたものや、Ｖ族元素で
あるＮ、Ａｓ、Ｐの一部をＳｂに置き換えたものも含ま
れる。本発明においては、中でも上記化学式において、
ｃおよびｙが０でないＧａＡｓ系半導体化合物が好まし
い。より好ましくは、化学式ＡｌｂＧａｃＡｓ（０≦ｂ
＜１，０＜ｃ≦１，ｂ＋ｃ＝１）において組成比ｂおよ
びｃをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半
導体化合物が挙げられる。
【００１５】上記III−Ｖ族半導化合物は、任意のドー
パントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。
ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ等を用いることができる。なお、かかるｐ型不純物を
ドープしたのみではIII−Ｖ族化合物半導体を低抵抗の
ｐ型半導体とすることは困難であり、ｐ型不純物をドー
プした後にIII−Ｖ族化合物半導体を電子線照射、プラ
ズマ照射または炉による加熱にさらすことが好ましい。
パントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。
ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａ等を用いることができる。なお、かかるｐ型不純物を
ドープしたのみではIII−Ｖ族化合物半導体を低抵抗の
ｐ型半導体とすることは困難であり、ｐ型不純物をドー
プした後にIII−Ｖ族化合物半導体を電子線照射、プラ
ズマ照射または炉による加熱にさらすことが好ましい。
【００１６】本発明の半導体装置用電極は、上述のノン
アロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されていることを
特長とする。上記メタル剥れ保護層は、（ａ）導電性
で、かつ（ｂ）ノンアロイ電極を構成する金属、特にノ
ンアロイ電極の最表層を構成する金属、または／および
ノンアロイ電極が形成されている半導体層もしくは基板
と、接着性の良いものが好ましい。メタル剥れ保護層を
構成する材料としては、上記特長を有していれば特に限
定されず、公知の材料を用いてよい。
アロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されていることを
特長とする。上記メタル剥れ保護層は、（ａ）導電性
で、かつ（ｂ）ノンアロイ電極を構成する金属、特にノ
ンアロイ電極の最表層を構成する金属、または／および
ノンアロイ電極が形成されている半導体層もしくは基板
と、接着性の良いものが好ましい。メタル剥れ保護層を
構成する材料としては、上記特長を有していれば特に限
定されず、公知の材料を用いてよい。
【００１７】本発明において、上記メタル剥れ保護層は
アロイ系金属膜であることが好ましい。アロイ系金属と
は、熱処理により拡散しやすく、合金化しやすい性質を
有する金属をいう。具体的に、アロイ系金属としては、
金、チタン、ニッケル、クロム、銀、アルミニウム、マ
グネシウム、鉛もしくは鉄、またはそれらの合金などが
挙げられる。アロイ系金属としては、上記のものに限定
されず、熱拡散率の大きい金属であれば、本発明におい
て用いることができる。ここで、金属薄膜の熱拡散率の
測定方法は確立されていないので熱拡散率の具体的な数
値を上げることはできないが、将来かかる方法が確立さ
れたときに、上記具体的に例示した金属のうち、最も熱
拡散率が低い金属における熱拡散率の値よりも熱拡散率
の大きい金属は、本発明で用いる「アロイ系金属」とし
て挙げられる。
アロイ系金属膜であることが好ましい。アロイ系金属と
は、熱処理により拡散しやすく、合金化しやすい性質を
有する金属をいう。具体的に、アロイ系金属としては、
金、チタン、ニッケル、クロム、銀、アルミニウム、マ
グネシウム、鉛もしくは鉄、またはそれらの合金などが
挙げられる。アロイ系金属としては、上記のものに限定
されず、熱拡散率の大きい金属であれば、本発明におい
て用いることができる。ここで、金属薄膜の熱拡散率の
測定方法は確立されていないので熱拡散率の具体的な数
値を上げることはできないが、将来かかる方法が確立さ
れたときに、上記具体的に例示した金属のうち、最も熱
拡散率が低い金属における熱拡散率の値よりも熱拡散率
の大きい金属は、本発明で用いる「アロイ系金属」とし
て挙げられる。
【００１８】本発明において、メタル剥れ保護層による
被覆は、ノンアロイ電極の一部に施されているだけであ
ってもよいが、メタル剥れの低減という本発明の目的か
らは、ノンアロイ電極の全面においてメタル剥れ保護層
による被覆が施されていることが好ましい。また、メタ
ル剥れ保護層の厚さは特に限定されないが、半導体装置
の製造工程におけるフルカットまたはダイシングなどの
切り分け工程に影響を与えない程度であることが好まし
い。具体的に、メタル剥れ保護層の厚さは約１〜５０μ
ｍ程度、好ましくは約１〜１０μｍ程度、より好ましく
は約２〜５μｍ程度が好適である。さらに、メタル剥れ
保護層は、同一または異なった材料からなる層が複数層
積層されていてもよいが、製造の容易性などの観点から
一層であることが好ましい。また、メタル剥れ保護層
は、通常は、半導体装置の最外層を形成する。
被覆は、ノンアロイ電極の一部に施されているだけであ
ってもよいが、メタル剥れの低減という本発明の目的か
らは、ノンアロイ電極の全面においてメタル剥れ保護層
による被覆が施されていることが好ましい。また、メタ
ル剥れ保護層の厚さは特に限定されないが、半導体装置
の製造工程におけるフルカットまたはダイシングなどの
切り分け工程に影響を与えない程度であることが好まし
い。具体的に、メタル剥れ保護層の厚さは約１〜５０μ
ｍ程度、好ましくは約１〜１０μｍ程度、より好ましく
は約２〜５μｍ程度が好適である。さらに、メタル剥れ
保護層は、同一または異なった材料からなる層が複数層
積層されていてもよいが、製造の容易性などの観点から
一層であることが好ましい。また、メタル剥れ保護層
は、通常は、半導体装置の最外層を形成する。
【００１９】本発明に係る半導体装置用電極は、公知の
方法を用いて形成することができる。半導体装置用電極
の形成方法の好ましい態様としては、具体的には、
（ａ）半導体層または基板上にノンアロイ電極を形成
し、（ｂ）ついで前記ノンアロイ電極上にメタル剥れ保
護層を形成し、（ｃ）その後所望により熱処理を行うと
いう方法が挙げられる。
方法を用いて形成することができる。半導体装置用電極
の形成方法の好ましい態様としては、具体的には、
（ａ）半導体層または基板上にノンアロイ電極を形成
し、（ｂ）ついで前記ノンアロイ電極上にメタル剥れ保
護層を形成し、（ｃ）その後所望により熱処理を行うと
いう方法が挙げられる。
【００２０】半導体層または基板上にノンアロイ電極を
形成する方法は、当技術分野において十分確立されてい
るので、それに従ってよい。具体的には、蒸着、好まし
くは真空蒸着により、ノンアロイ電極を形成するのが好
適である。真空蒸着は、半導体層または基板と電極の界
面に不純物が混入する可能性が少なく、また、半導体層
または基板面内に均一な厚みで電極層を形成できる簡便
な方法だからである。
形成する方法は、当技術分野において十分確立されてい
るので、それに従ってよい。具体的には、蒸着、好まし
くは真空蒸着により、ノンアロイ電極を形成するのが好
適である。真空蒸着は、半導体層または基板と電極の界
面に不純物が混入する可能性が少なく、また、半導体層
または基板面内に均一な厚みで電極層を形成できる簡便
な方法だからである。
【００２１】ノンアロイ電極上にメタル剥れ保護層を形
成する方法も、メタル剥れ保護層を構成する材料に応じ
て公知方法を用いてよい。例えばメタル剥れ保護層がア
ロイ系金属膜である場合は、公知の薄膜形成方法を用い
ることができる。かかる薄膜形成方法としては、具体的
に、例えばハライド気相成長法、分子線エピタキシー
（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法、スパッタリン
グもしくは真空蒸着などの物理気相成長（ＰＶＤ）法；
ＶＰＥ(Vapor Phase Epitaxy)法；有機金属気層成長
（ＭＯＣＶＤ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ）法；ま
たは液相エピタキシ（ＬＰＥ）法等が挙げられる。中で
も、スパッタリングを用いることが、設備投資および使
用原料が少なくて済むことから好ましい。
成する方法も、メタル剥れ保護層を構成する材料に応じ
て公知方法を用いてよい。例えばメタル剥れ保護層がア
ロイ系金属膜である場合は、公知の薄膜形成方法を用い
ることができる。かかる薄膜形成方法としては、具体的
に、例えばハライド気相成長法、分子線エピタキシー
（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法、スパッタリン
グもしくは真空蒸着などの物理気相成長（ＰＶＤ）法；
ＶＰＥ(Vapor Phase Epitaxy)法；有機金属気層成長
（ＭＯＣＶＤ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ）法；ま
たは液相エピタキシ（ＬＰＥ）法等が挙げられる。中で
も、スパッタリングを用いることが、設備投資および使
用原料が少なくて済むことから好ましい。
【００２２】その後、熱処理を行うことが好ましい。熱
を加えることにより、ノンアロイ電極において密着性の
悪い島状部分をメタル剥れ保護層により三次元的に抑え
ることができ、外圧や力によるメタル剥れをより効果的
に抑制することができる。熱処理は、半導体装置の製造
工程において、電極形成後、フルカットまたはダイシン
グの前に通常行われる熱処理と同様の条件に従って行え
ばよい。
を加えることにより、ノンアロイ電極において密着性の
悪い島状部分をメタル剥れ保護層により三次元的に抑え
ることができ、外圧や力によるメタル剥れをより効果的
に抑制することができる。熱処理は、半導体装置の製造
工程において、電極形成後、フルカットまたはダイシン
グの前に通常行われる熱処理と同様の条件に従って行え
ばよい。
【００２３】本発明に係る半導体装置用電極の形成方法
のより好ましい態様としては、（ａ）半導体層または基
板上に蒸着によりノンアロイ電極を形成する工程と、
（ｂ）半導体層または基板上のノンアロイ電極に電極パ
ターンを形成する工程と、（ｃ）分離された個々のノン
アロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程と、
（ｄ）所望により熱処理を行う工程とからなる方法が挙
げられる。
のより好ましい態様としては、（ａ）半導体層または基
板上に蒸着によりノンアロイ電極を形成する工程と、
（ｂ）半導体層または基板上のノンアロイ電極に電極パ
ターンを形成する工程と、（ｃ）分離された個々のノン
アロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程と、
（ｄ）所望により熱処理を行う工程とからなる方法が挙
げられる。
【００２４】半導体装置の製造工程において、電極形成
後にフルカットやダイシングを行うことを鑑みれば、上
記（ｂ）半導体層または基板上のノンアロイ電極に電極
パターンを形成する工程を施すことが好ましい。上記電
極パターンを形成する工程は、公知の方法に従ってよ
い。例えば、（ａ）ネガレジスト膜を用いたフォトリソ
グラフィーとリフトオフとの組み合わせにより、または
（ｂ）フォトリソグラフィーとエッチングとの組み合わ
せにより、所望の電極パターンを容易に形成することが
できる。
後にフルカットやダイシングを行うことを鑑みれば、上
記（ｂ）半導体層または基板上のノンアロイ電極に電極
パターンを形成する工程を施すことが好ましい。上記電
極パターンを形成する工程は、公知の方法に従ってよ
い。例えば、（ａ）ネガレジスト膜を用いたフォトリソ
グラフィーとリフトオフとの組み合わせにより、または
（ｂ）フォトリソグラフィーとエッチングとの組み合わ
せにより、所望の電極パターンを容易に形成することが
できる。
【００２５】本発明に係る半導体装置用電極およびその
形成方法の具体的態様を、図１を用いて以下に示す。し
かし、本発明はこれに限定されないことは言うまでもな
い。まず、図１（ａ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板
１上にネガフォトレジストを塗布し、レジスト膜２を形
成する。その後、図１（ｂ）に示すように、このレジス
ト膜２をフォトリソグラフィー法によりパターニング
し、形成すべきノンアロイ電極に対応する部分に開口を
有するレジストパターンを形成する。かかるレジストパ
ターンの形成前に予めネガレジスト膜の表面をブロムベ
ンゼンで処理することが好ましい。かかるブロムベンゼ
ン処理により、図１（ｂ）に示すようなオーバーハング
構造を作ることができる。また、レジストパターンにお
けるレジスト膜２の厚さは後述するチタン膜、白金膜お
よび金膜の膜積層構造からなるノンアロイ電極の厚さよ
りも十分に大きくなるように選択する。さらに、本工程
において、フォトリソグラフィーにおける露光は、例え
ば縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）のような光
学式露光装置を用いて行われるのが好ましい。なお、上
記レジストパターンの形成は、電子線レジストと電子ビ
ームリソグラフィー法とを用いて行うこともできる。
形成方法の具体的態様を、図１を用いて以下に示す。し
かし、本発明はこれに限定されないことは言うまでもな
い。まず、図１（ａ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板
１上にネガフォトレジストを塗布し、レジスト膜２を形
成する。その後、図１（ｂ）に示すように、このレジス
ト膜２をフォトリソグラフィー法によりパターニング
し、形成すべきノンアロイ電極に対応する部分に開口を
有するレジストパターンを形成する。かかるレジストパ
ターンの形成前に予めネガレジスト膜の表面をブロムベ
ンゼンで処理することが好ましい。かかるブロムベンゼ
ン処理により、図１（ｂ）に示すようなオーバーハング
構造を作ることができる。また、レジストパターンにお
けるレジスト膜２の厚さは後述するチタン膜、白金膜お
よび金膜の膜積層構造からなるノンアロイ電極の厚さよ
りも十分に大きくなるように選択する。さらに、本工程
において、フォトリソグラフィーにおける露光は、例え
ば縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）のような光
学式露光装置を用いて行われるのが好ましい。なお、上
記レジストパターンの形成は、電子線レジストと電子ビ
ームリソグラフィー法とを用いて行うこともできる。
【００２６】ついで、図１（ｃ）に示すように、真空蒸
着によりチタン膜３を全面に形成し、引き続いて同じく
真空蒸着により白金膜４を、さらに金膜５を全面に形成
する。ここで、全面とは、レジスト膜２上および、レジ
スト膜２でマスクされていないｐ型ＧａＡｓ基板１上を
いう。ついで、例えばアセトンのような有機溶剤に浸け
てレジスト膜２を溶解除去することにより、このレジス
ト膜２上に形成されたチタン膜３、白金膜４および金膜
５を除去する。この結果、図１（ｄ）に示すように、レ
ジストパターンの開口部に対応する部分におけるｐ型Ｇ
ａＡｓ基板１上にのみ、チタン膜３、白金膜４および金
膜５の積層構造からなるノンアロイ電極が残される。
着によりチタン膜３を全面に形成し、引き続いて同じく
真空蒸着により白金膜４を、さらに金膜５を全面に形成
する。ここで、全面とは、レジスト膜２上および、レジ
スト膜２でマスクされていないｐ型ＧａＡｓ基板１上を
いう。ついで、例えばアセトンのような有機溶剤に浸け
てレジスト膜２を溶解除去することにより、このレジス
ト膜２上に形成されたチタン膜３、白金膜４および金膜
５を除去する。この結果、図１（ｄ）に示すように、レ
ジストパターンの開口部に対応する部分におけるｐ型Ｇ
ａＡｓ基板１上にのみ、チタン膜３、白金膜４および金
膜５の積層構造からなるノンアロイ電極が残される。
【００２７】ついで、図１（ｅ）に示すように、上記の
ようにパターニングされた個々のノンアロイ電極の上を
金の薄膜で被覆する。このとき、金膜の厚さは約５μｍ
程度が好適である。金の薄膜の形成方法は、Ａｕスパッ
タコーターなどを用いるのが、薄膜の形成工程の容易
性、使用原料の量の観点から好ましい。その後、熱処理
を施すのが好ましい。熱処理としては、例えばＲＴＡ
（RapidThermal Annealing）法や一般的な電気炉による
方法により、例えば約５００〜６００℃程度の温度で、
短時間、例えば１秒〜数分間程度を行うことが好まし
い。この熱処理の際の雰囲気としては、例えばＮ２ガス
または微量のＨ２ガスを添加したＮ２ガスから成る雰囲
気を用いるのが好ましい。ついで、図１（ｆ）に示すよ
うに、半導体装置（半導体素子）ごとに切り分けられ
る。また、ダイシングにより素子分離されることもあ
る。
ようにパターニングされた個々のノンアロイ電極の上を
金の薄膜で被覆する。このとき、金膜の厚さは約５μｍ
程度が好適である。金の薄膜の形成方法は、Ａｕスパッ
タコーターなどを用いるのが、薄膜の形成工程の容易
性、使用原料の量の観点から好ましい。その後、熱処理
を施すのが好ましい。熱処理としては、例えばＲＴＡ
（RapidThermal Annealing）法や一般的な電気炉による
方法により、例えば約５００〜６００℃程度の温度で、
短時間、例えば１秒〜数分間程度を行うことが好まし
い。この熱処理の際の雰囲気としては、例えばＮ２ガス
または微量のＨ２ガスを添加したＮ２ガスから成る雰囲
気を用いるのが好ましい。ついで、図１（ｆ）に示すよ
うに、半導体装置（半導体素子）ごとに切り分けられ
る。また、ダイシングにより素子分離されることもあ
る。
【００２８】上述の本発明に係る電極は、種々の半導体
装置に応用することができる。本発明に係る半導体装置
としては、特に限定されないが、例えば半導体レーザも
しくは発光ダイオードなどの発光装置、またはバイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ），電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）もしくは高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）など
のトランジスタなどが挙げられる。
装置に応用することができる。本発明に係る半導体装置
としては、特に限定されないが、例えば半導体レーザも
しくは発光ダイオードなどの発光装置、またはバイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ），電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）もしくは高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）など
のトランジスタなどが挙げられる。
【００２９】本発明に係る半導体装置においては、ｐ型
電極およびｎ型電極ともに本発明に係る電極が用いられ
ていてもよいし、いずれか片方のみに本発明に係る電極
が用いられていてもよい。好ましくは、ｐ型電極に本発
明に係る電極を用いるのが好適である。また、本発明に
係る半導体装置が半導体レーザである場合は、基板側の
電極として本発明に係る電極が用いられているのが好適
である。なぜなら、上述したように、基板側の電極はフ
ルカットやダイシングする際の表側となり、また、ワイ
ヤボンドを打つ側にもなり、損傷を受けやすいため、本
発明に係る電極のようにメタル剥れが起きにくい構造の
電極を用いるほうが、製品不良が生じにくいからであ
る。
電極およびｎ型電極ともに本発明に係る電極が用いられ
ていてもよいし、いずれか片方のみに本発明に係る電極
が用いられていてもよい。好ましくは、ｐ型電極に本発
明に係る電極を用いるのが好適である。また、本発明に
係る半導体装置が半導体レーザである場合は、基板側の
電極として本発明に係る電極が用いられているのが好適
である。なぜなら、上述したように、基板側の電極はフ
ルカットやダイシングする際の表側となり、また、ワイ
ヤボンドを打つ側にもなり、損傷を受けやすいため、本
発明に係る電極のようにメタル剥れが起きにくい構造の
電極を用いるほうが、製品不良が生じにくいからであ
る。
【００３０】本発明に係る半導体装置の具体的実施態様
として、本発明に係る電極を有するＧａＡｓ系半導体レ
ーザについて述べる。図２に、該ＧａＡｓ系半導体レー
ザの共振器長方向に垂直な断面模式図を示す。ＧａＡｓ
系半導体レーザにおいては、ｐ型ＧａＡｓ基板１１上に
Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓからなるｐ型クラッド層１２
が積層され、該ｐ型クラッド層１２上にＡｌ０．１Ｇａ
０．９Ａｓからなる活性層１３が積層され、該活性層１
３の上にＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓからなるｎ型クラッ
ド層１４が積層されている。そして、この該ＧａＡｓ系
半導体レーザは、ｎ型クラッド層１４の上部にストライ
プ状の凸部が形成され、該ストライプ状の凸部の両端に
ＳｉＯ２の絶縁膜５からなる非電流注入領域が設けられ
ているという電流狭窄構造を有する。
として、本発明に係る電極を有するＧａＡｓ系半導体レ
ーザについて述べる。図２に、該ＧａＡｓ系半導体レー
ザの共振器長方向に垂直な断面模式図を示す。ＧａＡｓ
系半導体レーザにおいては、ｐ型ＧａＡｓ基板１１上に
Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓからなるｐ型クラッド層１２
が積層され、該ｐ型クラッド層１２上にＡｌ０．１Ｇａ
０．９Ａｓからなる活性層１３が積層され、該活性層１
３の上にＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓからなるｎ型クラッ
ド層１４が積層されている。そして、この該ＧａＡｓ系
半導体レーザは、ｎ型クラッド層１４の上部にストライ
プ状の凸部が形成され、該ストライプ状の凸部の両端に
ＳｉＯ２の絶縁膜５からなる非電流注入領域が設けられ
ているという電流狭窄構造を有する。
【００３１】さらに、ｎ型クラッド層４および絶縁膜１
５の上に、ｎ型電極１６が設けられている。ｎ型電極１
６は、ｎ型クラッド層１４側からＡｕＧｅ合金、Ｎｉ、
Ａｕがこの順序で積層されているアロイ電極である。一
方、ｐ型ＧａＡｓ基板１１の裏面にはｐ型電極が設けら
れている。ｐ型電極は、基板側からＴｉ、Ｐｔ、Ａｕが
この順序で積層されているノンアロイ電極１７を、金膜
１８がその全面において被覆している本発明に係る電極
である。
５の上に、ｎ型電極１６が設けられている。ｎ型電極１
６は、ｎ型クラッド層１４側からＡｕＧｅ合金、Ｎｉ、
Ａｕがこの順序で積層されているアロイ電極である。一
方、ｐ型ＧａＡｓ基板１１の裏面にはｐ型電極が設けら
れている。ｐ型電極は、基板側からＴｉ、Ｐｔ、Ａｕが
この順序で積層されているノンアロイ電極１７を、金膜
１８がその全面において被覆している本発明に係る電極
である。
【００３２】上記ｐ型電極についてより詳しく説明す
る。ノンアロイ電極１７に金膜１８を被覆する前の半導
体レーザの基板面の模式図を図３に記載する。半導体レ
ーザの横方向の大きさ（幅）は、約３００μｍ程度であ
る。また、半導体レーザの共振器長方向の大きさ（長
さ）は、約２００μｍ程度である。そして、電極のパタ
ーニングにより、半導体レーザの縁から約１０μｍ程度
はｐ型ＧａＡｓ基板１１がむき出しになっている。かか
る形状のノンアロイ電極１７を包み込むように金膜１８
が被覆している。すなわち、ノンアロイ電極１７だけで
なく、ｐ型ＧａＡｓ基板１１がむき出しなっている部分
にも金膜１８が形成されている。
る。ノンアロイ電極１７に金膜１８を被覆する前の半導
体レーザの基板面の模式図を図３に記載する。半導体レ
ーザの横方向の大きさ（幅）は、約３００μｍ程度であ
る。また、半導体レーザの共振器長方向の大きさ（長
さ）は、約２００μｍ程度である。そして、電極のパタ
ーニングにより、半導体レーザの縁から約１０μｍ程度
はｐ型ＧａＡｓ基板１１がむき出しになっている。かか
る形状のノンアロイ電極１７を包み込むように金膜１８
が被覆している。すなわち、ノンアロイ電極１７だけで
なく、ｐ型ＧａＡｓ基板１１がむき出しなっている部分
にも金膜１８が形成されている。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置用電極において
は、ノンアロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されてい
るので、電極を構成する金属、特にノンアロイ系金属の
密着性を向上することができ、その結果、従来ノンアロ
イ電極で問題となっていた半導体装置の製造工程におけ
るメタル剥れを低減することができる。また、本発明に
係る半導体装置は、特に電極形成後のフルカットやダイ
シングなどの製造工程においてメタル剥れが少ない。そ
の結果、製造工程下流の歩留まりが向上し、例えばヒー
トシンク、サブマウント、金ワイヤーなどの投入量が低
減できる。すなわち、本発明によって、半導体装置の製
造の効率化、コストダウンを図ることができる。
は、ノンアロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されてい
るので、電極を構成する金属、特にノンアロイ系金属の
密着性を向上することができ、その結果、従来ノンアロ
イ電極で問題となっていた半導体装置の製造工程におけ
るメタル剥れを低減することができる。また、本発明に
係る半導体装置は、特に電極形成後のフルカットやダイ
シングなどの製造工程においてメタル剥れが少ない。そ
の結果、製造工程下流の歩留まりが向上し、例えばヒー
トシンク、サブマウント、金ワイヤーなどの投入量が低
減できる。すなわち、本発明によって、半導体装置の製
造の効率化、コストダウンを図ることができる。
【００３４】さらに、本発明に係る電極を基板側の電極
として用いている半導体レーザにおいては、基板側から
の熱の放散が良好となるという利点もある。その結果、
半導体レーザの発熱による電気特性の変化などを防止す
ることができ、半導体レーザの信頼性の向上を図ること
ができる。
として用いている半導体レーザにおいては、基板側から
の熱の放散が良好となるという利点もある。その結果、
半導体レーザの発熱による電気特性の変化などを防止す
ることができ、半導体レーザの信頼性の向上を図ること
ができる。
【図１】 本発明に係る電極の製造工程を示す模式図で
ある。
ある。
【図２】 本発明に係る半導体装置の代表例であるＧａ
Ａｓ系半導体レーザの共振器長方向に垂直な断面模式図
である。
Ａｓ系半導体レーザの共振器長方向に垂直な断面模式図
である。
【図３】 ノンアロイ電極に金膜を被覆する前の図２に
示した半導体レーザの基板面の模式図である。
示した半導体レーザの基板面の模式図である。
１ ｐ型ＧａＡｓ基板
２ レジスト膜
３ チタン膜
４ 白金膜
５ 金膜
６ ノンアロイ電極
７ 金膜
８ 半導体装置
１１ ｐ型ＧａＡｓ基板
１２ ｐ型クラッド層
１３ 活性層
１４ ｎ型クラッド層
１５ 絶縁膜
１６ ｎ型電極
１７ ノンアロイ電極
１８ 金膜
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｓ 5/02 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｄ ５Ｆ０７３
Ｆターム(参考） 4K029 AA04 AA06 AA24 BA02 BA03
BA04 BA05 BA07 BA09 BA12
BA13 BA17 BB02 BC03 BD02
CA01 CA05
4M104 AA04 AA05 BB15 CC01 DD37
FF13 GG04 GG06 GG08 GG12
HH08
5F033 GG02 HH07 HH08 HH13 HH14
HH17 HH18 MM05 PP15 PP19
PP20 QQ42 QQ73 XX13
5F041 AA25 AA43 CA82 CA92 DA07
5F044 EE04 EE12
5F073 CB22 DA30 EA28 FA27
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体層または基板に形成されているノ
ンアロイ電極がメタル剥れ保護層で被覆されていること
を特徴とする半導体装置用電極。 - 【請求項２】 メタル剥れ保護層が、アロイ系金属膜で
あることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用電
極。 - 【請求項３】 アロイ系金属が、金、チタン、ニッケ
ル、クロム、銀、アルミニウム、マグネシウム、鉛およ
び鉄から選ばれる少なくとも１種類の金属であることを
特徴とする請求項２に記載の半導体装置用電極。 - 【請求項４】 ノンアロイ電極が、白金膜を含む膜積層
構造を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置用電極。 - 【請求項５】 ノンアロイ電極が、半導体層または基板
側からチタン膜、白金膜、金膜がこの順序で積層されて
いることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置用電
極。 - 【請求項６】 半導体層または基板が、ｐ型であること
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置用電極。 - 【請求項７】 半導体層または基板が、III−Ｖ族半導
体化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の電極を有することを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項９】 半導体装置が、半導体レーザ、発光ダイ
オードまたはトランジスタであることを特徴とする請求
項８に記載の半導体装置。 - 【請求項１０】 （ａ）半導体層または基板に蒸着によ
りノンアロイ電極を形成する工程と、（ｂ）前記ノンア
ロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する工程と、
（ｃ）所望により熱処理を行う工程とを含むことを特徴
とする半導体装置用電極の形成方法。 - 【請求項１１】 （ａ）半導体層または基板に蒸着によ
りノンアロイ電極を形成する工程と、（ｂ）半導体層ま
たは基板に形成されたノンアロイ電極に電極パターンを
形成する工程と、（ｃ）電極パターンにより分離された
個々のノンアロイ電極上にメタル剥れ保護層を形成する
工程と、（ｄ）所望により熱処理を行う工程を含むこと
とを特徴とする半導体装置用電極の形成方法。 - 【請求項１２】 メタル剥れ保護層を形成する工程が、
アロイ系金属膜をスパッタリングにより製膜する工程で
あることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半
導体装置用電極の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252087A JP2003068671A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 半導体装置用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252087A JP2003068671A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 半導体装置用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003068671A true JP2003068671A (ja) | 2003-03-07 |
Family
ID=19080625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001252087A Pending JP2003068671A (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 半導体装置用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003068671A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252775A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンド表面と金属片との接合保護構造 |
| JP2013138209A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-11 | Advanced Optoelectronic Technology Inc | 発光ダイオードパッケージの製造方法 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001252087A patent/JP2003068671A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252775A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ダイヤモンド表面と金属片との接合保護構造 |
| JP2013138209A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-11 | Advanced Optoelectronic Technology Inc | 発光ダイオードパッケージの製造方法 |
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