JP2003086532A - 窒化物半導体素子および半導体装置 - Google Patents
窒化物半導体素子および半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ＰｄまたはＰｔを含む電極の電極
剥がれと誘電体膜の剥離を改善することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、窒化物半導体層とＰｄもしく
はＰｔのうち少なくとも何れかを含む電極との間に接し
て、Ａｓ、ＰまたはＳｂから選ばれる１種類以上の元素
Ｘを含む、ＧａＮＸコンタクト層を具備することによっ
て、電極剥離を防止することが可能である。また、前記
ＧａＮＸコンタクト層に接して、誘電体膜を形成するこ
とによって誘電体膜剥離を防止することが可能である。
剥がれと誘電体膜の剥離を改善することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、窒化物半導体層とＰｄもしく
はＰｔのうち少なくとも何れかを含む電極との間に接し
て、Ａｓ、ＰまたはＳｂから選ばれる１種類以上の元素
Ｘを含む、ＧａＮＸコンタクト層を具備することによっ
て、電極剥離を防止することが可能である。また、前記
ＧａＮＸコンタクト層に接して、誘電体膜を形成するこ
とによって誘電体膜剥離を防止することが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰｄまたはＰｔを
含む電極の電極剥離防止と、誘電体膜の剥離防止をした
窒化物半導体素子および半導体装置に関する。
含む電極の電極剥離防止と、誘電体膜の剥離防止をした
窒化物半導体素子および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＰｄまたはＰｔを含む電極と窒化
物半導体層との間の密着性は、Ｎｉを含む電極とｐ型窒
化物半導体層との間の密着性に比べて好ましくなく、電
極剥がれによる素子の歩留まり率低下が問題であった。
また、例えば、リッジストライプ構造を有する窒化物半
導体レーザ素子は、そのリッジ部に電流狭窄するために
誘電体膜を被覆する。そのリッジストライプ幅は２μｍ
以下で微細加工する必要があるため、しばしば前記誘電
体膜が剥離し、素子不良率が増大するといった問題があ
った。
物半導体層との間の密着性は、Ｎｉを含む電極とｐ型窒
化物半導体層との間の密着性に比べて好ましくなく、電
極剥がれによる素子の歩留まり率低下が問題であった。
また、例えば、リッジストライプ構造を有する窒化物半
導体レーザ素子は、そのリッジ部に電流狭窄するために
誘電体膜を被覆する。そのリッジストライプ幅は２μｍ
以下で微細加工する必要があるため、しばしば前記誘電
体膜が剥離し、素子不良率が増大するといった問題があ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｐｄまたは
Ｐｔを含む電極の電極剥がれと誘電体膜の剥離を改善す
ることを主目的とする。
Ｐｔを含む電極の電極剥がれと誘電体膜の剥離を改善す
ることを主目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒化物半導体
層と、ＰｄもしくはＰｔのうち少なくとも何れかを含む
電極を含む、窒化物半導体素子において、前記窒化物半
導体層と前記電極との間に接して、Ａｓ、ＰまたはＳｂ
から選ばれる１種類以上の元素Ｘを含む、ＧａＮＸコン
タクト層を具備することを特徴とする。このことによっ
て、電極剥がれが防止され、素子の歩留まり率が向上し
得る。
層と、ＰｄもしくはＰｔのうち少なくとも何れかを含む
電極を含む、窒化物半導体素子において、前記窒化物半
導体層と前記電極との間に接して、Ａｓ、ＰまたはＳｂ
から選ばれる１種類以上の元素Ｘを含む、ＧａＮＸコン
タクト層を具備することを特徴とする。このことによっ
て、電極剥がれが防止され、素子の歩留まり率が向上し
得る。
【０００５】ここで、本明細書で説明される窒化物半導
体層とは、少なくともＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む
層である。また、窒化物半導体層は、ｎ型もしくはｐ型
の極性を有する。
体層とは、少なくともＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む
層である。また、窒化物半導体層は、ｎ型もしくはｐ型
の極性を有する。
【０００６】本発明は、ＧａＮＸコンタクト層に接し
て、誘電体膜が形成されることを特徴とする。このこと
によって、誘電体膜の剥がれが防止され、素子の歩留ま
り率が向上し得る。本発明は、ＧａＮＸコンタクト層
の、元素Ｘ／（Ｎ＋元素Ｘ）で見積もられる元素Ｘの原
子分率が０．０１％以上１００％以下であることが好適
である。本発明は、ＧａＮＸコンタクト層がＳｉ、Ｃ、
Ｚｎ、ＣｄまたはＭｇの不純物群のうち少なくとも１種
類以上の不純物を含み、かつ、前記不純物の総添加量が
１×１０16以上１×１０21／ｃｍ3以下であることが好
適である。
て、誘電体膜が形成されることを特徴とする。このこと
によって、誘電体膜の剥がれが防止され、素子の歩留ま
り率が向上し得る。本発明は、ＧａＮＸコンタクト層
の、元素Ｘ／（Ｎ＋元素Ｘ）で見積もられる元素Ｘの原
子分率が０．０１％以上１００％以下であることが好適
である。本発明は、ＧａＮＸコンタクト層がＳｉ、Ｃ、
Ｚｎ、ＣｄまたはＭｇの不純物群のうち少なくとも１種
類以上の不純物を含み、かつ、前記不純物の総添加量が
１×１０16以上１×１０21／ｃｍ3以下であることが好
適である。
【０００７】本発明は、ＧａＮＸコンタクト層の厚みが
１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。本発
明は、前記電極の厚みが１ｎｍ以上６００ｎｍ以下であ
ることが好ましい。本発明は、前記誘電体膜の厚みが５
０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。本発
明は、前記電極の厚みが１ｎｍ以上６００ｎｍ以下であ
ることが好ましい。本発明は、前記誘電体膜の厚みが５
０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０００８】本発明は、前記窒化物半導体素子の基板が
窒化物半導体基板であることが好ましい。
窒化物半導体基板であることが好ましい。
【０００９】本発明に係る前記ＧａＮＸコンタクト層
は、半導体装置に好ましく用いられる。
は、半導体装置に好ましく用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞
（本発明のＧａＮＸコンタクト層について）本発明は、
ＰｄもしくはＰｔのうち少なくとも何れかを含む電極
と、窒化物半導体層との間に、Ａｓ、ＰまたはＳｂから
選ばれる１種類以上の元素Ｘを含む、ＧａＮＸコンタク
ト層を具備することによって、前記電極の剥がれを防止
することが可能である。このことによって素子の歩留ま
り率が数％〜数十％程度向上する。加えて、従来、ｐ電
極のＧａＮＸコンタクト層として用いられている、Ｍｇ
ドープのｐ型ＧａＮコンタクト層や同じくＭｇがドープ
されているｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層と比較して、本
発明に係るＧａＮＸコンタクト層は、そのコンタクト抵
抗を低減し得る。
ＰｄもしくはＰｔのうち少なくとも何れかを含む電極
と、窒化物半導体層との間に、Ａｓ、ＰまたはＳｂから
選ばれる１種類以上の元素Ｘを含む、ＧａＮＸコンタク
ト層を具備することによって、前記電極の剥がれを防止
することが可能である。このことによって素子の歩留ま
り率が数％〜数十％程度向上する。加えて、従来、ｐ電
極のＧａＮＸコンタクト層として用いられている、Ｍｇ
ドープのｐ型ＧａＮコンタクト層や同じくＭｇがドープ
されているｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層と比較して、本
発明に係るＧａＮＸコンタクト層は、そのコンタクト抵
抗を低減し得る。
【００１１】さらにＧａＮＸコンタクト層は誘電体膜と
の密着性が好ましく、前記コンタクト層に形成された誘
電体膜の剥離を防止し、その素子不良を低減することが
可能である。
の密着性が好ましく、前記コンタクト層に形成された誘
電体膜の剥離を防止し、その素子不良を低減することが
可能である。
【００１２】本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層は、
具体的には、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＳｂ、Ｇａ
ＮＡｓＰなどである。
具体的には、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＳｂ、Ｇａ
ＮＡｓＰなどである。
【００１３】また、前記誘電体膜とは、具体的には、シ
リコン酸化物、ＳｉＮx、Ａｌ2Ｏ3などである。
リコン酸化物、ＳｉＮx、Ａｌ2Ｏ3などである。
【００１４】ＧａＮＸコンタクト層に前記電極を形成す
る際、予めウエットエッチングもしくはドライエッチン
グで該ＧａＮＸコンタクト層の表面を処理してから電極
を蒸着しても構わない。このことにより、さらに電極剥
離が防止され得る。このことはＧａＮＸコンタクト層に
誘電体膜が形成される場合も同様である。本発明に係る
ＧａＮＸコンタクト層に添加される不純物は、Ｓｉ、
Ｃ、Ｚｎ、ＣｄまたはＭｇの不純物群のうち少なくとも
１種類以上が好ましく用いられる。前記不純物の総添加
量は１×１０16以上１×１０21／ｃｍ3以下の範囲が好
ましい。この範囲外で前記不純物が添加されると、コン
タクト抵抗が増大し、ＧａＮＸコンタクト層の結晶性が
低下する恐れがあり、密着性が好ましくない。ＧａＮＸ
コンタクト層に添加される前記不純物は、その上に形成
される電極側に向かって、不純物の添加量を多くした方
が好ましい。このことにより、電極形成によるコンタク
ト抵抗が低減し、かつ密着性も向上し得る。Ｍｇを不純
物としてＧａＮＸコンタクト層に添加する場合は、Ｍｇ
の活性化を向上させるために、その製法において前記Ｇ
ａＮＸコンタクト層の成長中に微量の酸素が混入されて
も構わない。
る際、予めウエットエッチングもしくはドライエッチン
グで該ＧａＮＸコンタクト層の表面を処理してから電極
を蒸着しても構わない。このことにより、さらに電極剥
離が防止され得る。このことはＧａＮＸコンタクト層に
誘電体膜が形成される場合も同様である。本発明に係る
ＧａＮＸコンタクト層に添加される不純物は、Ｓｉ、
Ｃ、Ｚｎ、ＣｄまたはＭｇの不純物群のうち少なくとも
１種類以上が好ましく用いられる。前記不純物の総添加
量は１×１０16以上１×１０21／ｃｍ3以下の範囲が好
ましい。この範囲外で前記不純物が添加されると、コン
タクト抵抗が増大し、ＧａＮＸコンタクト層の結晶性が
低下する恐れがあり、密着性が好ましくない。ＧａＮＸ
コンタクト層に添加される前記不純物は、その上に形成
される電極側に向かって、不純物の添加量を多くした方
が好ましい。このことにより、電極形成によるコンタク
ト抵抗が低減し、かつ密着性も向上し得る。Ｍｇを不純
物としてＧａＮＸコンタクト層に添加する場合は、Ｍｇ
の活性化を向上させるために、その製法において前記Ｇ
ａＮＸコンタクト層の成長中に微量の酸素が混入されて
も構わない。
【００１５】本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層の厚
みは１ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ま
しくは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ＧａＮＸコン
タクト層の厚みが１ｎｍ未満では、十分な密着性を得る
ことが困難になる。他方、ＧａＮＸコンタクト層の厚み
が５００ｎｍを超えると該層の表面モフォロジーが悪化
しやすいためである。
みは１ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ま
しくは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ＧａＮＸコン
タクト層の厚みが１ｎｍ未満では、十分な密着性を得る
ことが困難になる。他方、ＧａＮＸコンタクト層の厚み
が５００ｎｍを超えると該層の表面モフォロジーが悪化
しやすいためである。
【００１６】さらにＧａＮＸコンタクト層は、元素Ｘの
原子分率によって以下の好ましい厚みを選択することが
可能である。元素Ｘの原子分率が０．０１％以上１８％
以下であれば、ＧａＮＸコンタクト層の厚みは５０ｎｍ
以上５００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５０
ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。他方、元素Ｘの原子分
率が１８％よりも大きく１００％以下であれば、ＧａＮ
Ｘコンタクト層の厚みは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好
ましく、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下で
ある。これらの厚みの範囲を選択することによって、表
面モフォロジーの悪化を抑え、かつ電極剥離の防止と誘
電体膜の剥離を防止することが可能である。本発明に係
わるＧａＮＸコンタクト層の、元素Ｘ／（Ｎ＋元素Ｘ）
で見積もられる元素Ｘの原子分率は０．０１％以上１０
０％以下が好ましい。元素Ｘの原子分率が大きくなるに
つれて電極剥離や誘電体膜剥離を防止する効果が強くな
る傾向にある。しかしながら原子分率が０．０１％より
も小さいと前記効果が得られにくくなる。元素Ｘの原子
分率が０．０１％以上１８％以下では電極剥離防止効果
に加えて、コンタクト抵抗が小さくなるために好適であ
る。
原子分率によって以下の好ましい厚みを選択することが
可能である。元素Ｘの原子分率が０．０１％以上１８％
以下であれば、ＧａＮＸコンタクト層の厚みは５０ｎｍ
以上５００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５０
ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。他方、元素Ｘの原子分
率が１８％よりも大きく１００％以下であれば、ＧａＮ
Ｘコンタクト層の厚みは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好
ましく、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下で
ある。これらの厚みの範囲を選択することによって、表
面モフォロジーの悪化を抑え、かつ電極剥離の防止と誘
電体膜の剥離を防止することが可能である。本発明に係
わるＧａＮＸコンタクト層の、元素Ｘ／（Ｎ＋元素Ｘ）
で見積もられる元素Ｘの原子分率は０．０１％以上１０
０％以下が好ましい。元素Ｘの原子分率が大きくなるに
つれて電極剥離や誘電体膜剥離を防止する効果が強くな
る傾向にある。しかしながら原子分率が０．０１％より
も小さいと前記効果が得られにくくなる。元素Ｘの原子
分率が０．０１％以上１８％以下では電極剥離防止効果
に加えて、コンタクト抵抗が小さくなるために好適であ
る。
【００１７】ＧａＮＸコンタクト層の元素Ｘの原子分率
は、その上に形成される電極側もしくは誘電体膜側に向
かって、大きくした方が好ましい。このことにより、電
極剥離防止効果と誘電体膜剥離防止効果を得ることが可
能である。 （窒化物半導体層について）本発明に係わるＧａＮＸコ
ンタクト層と接する窒化物半導体層は、少なくともＡｌ
xＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）含む層である。前記窒化物半導体
層は、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍ
ｇおよびＢｅの不純物群のうち、何れかの不純物が添加
されても構わない。また、窒化物半導体層に添加される
不純物は、その上に形成される本発明のＧａＮＸコンタ
クト層側に向かって、不純物の添加量を多くした方が好
ましい。このことにより、コンタクト抵抗の低減に寄与
することができる。Ｍｇを不純物として窒化物半導体層
に添加する場合は、Ｍｇの活性化を向上させるために、
その製造方法において前記窒化物半導体層の成長中に微
量の酸素が混入されても構わない。
は、その上に形成される電極側もしくは誘電体膜側に向
かって、大きくした方が好ましい。このことにより、電
極剥離防止効果と誘電体膜剥離防止効果を得ることが可
能である。 （窒化物半導体層について）本発明に係わるＧａＮＸコ
ンタクト層と接する窒化物半導体層は、少なくともＡｌ
xＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）含む層である。前記窒化物半導体
層は、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍ
ｇおよびＢｅの不純物群のうち、何れかの不純物が添加
されても構わない。また、窒化物半導体層に添加される
不純物は、その上に形成される本発明のＧａＮＸコンタ
クト層側に向かって、不純物の添加量を多くした方が好
ましい。このことにより、コンタクト抵抗の低減に寄与
することができる。Ｍｇを不純物として窒化物半導体層
に添加する場合は、Ｍｇの活性化を向上させるために、
その製造方法において前記窒化物半導体層の成長中に微
量の酸素が混入されても構わない。
【００１８】本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層と接
する窒化物半導体層は、具体的には、ＩｎＧａＮ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどが好ましく用いら
れる。
する窒化物半導体層は、具体的には、ＩｎＧａＮ、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどが好ましく用いら
れる。
【００１９】ＩｎＧａＮ層上にＧａＮＸコンタクト層が
形成されると、これらの層との間の接触比抵抗が低いた
めに好ましい。また、ＩｎＧａＮ層上のＧａＮＸコンタ
クト層は結晶性が良好であるため好ましい。
形成されると、これらの層との間の接触比抵抗が低いた
めに好ましい。また、ＩｎＧａＮ層上のＧａＮＸコンタ
クト層は結晶性が良好であるため好ましい。
【００２０】ＧａＮ層上にＧａＮＸコンタクト層が形成
されると、元素Ｘが前記ＧａＮ層中に拡散したとして
も、その結晶中の構成要素はＧａＮＸコンタクト層と同
じであり、素子に与える劣化は小さい。また、これらの
層との間の接触比抵抗が小さくなるために好ましい。
されると、元素Ｘが前記ＧａＮ層中に拡散したとして
も、その結晶中の構成要素はＧａＮＸコンタクト層と同
じであり、素子に与える劣化は小さい。また、これらの
層との間の接触比抵抗が小さくなるために好ましい。
【００２１】ＡｌＧａＮ層上にＧａＮＸコンタクト層が
形成されると、元素ＸがＡｌＧａＮ層を伝播してさらに
その下の層へと拡散するのを防止し、素子特性が悪化す
るのを抑制し得るために好ましい。
形成されると、元素ＸがＡｌＧａＮ層を伝播してさらに
その下の層へと拡散するのを防止し、素子特性が悪化す
るのを抑制し得るために好ましい。
【００２２】ＩｎＡｌＧａＮ層上にＧａＮＸコンタクト
層が形成されると、元素ＸがＩｎＡｌＧａＮ層を伝播し
てさらにその下の層へと拡散するのを防止し、素子特性
が悪化するのを抑制し得るために好ましい。また、Ｉｎ
ＡｌＧａＮ層上のＧａＮＸコンタクト層は結晶性が良好
であるため好ましい。 （電極について）本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層
と接する電極は、具体的には、ＰｄやＰｔまたはＰｄＳ
ｉ（Ｓｉの割合は約５〜２０％）による電極、あるい
は、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕ
などのＰｄもしくはＰｔを含む金属多層電極である（Ｇ
ａＮＸコンタクト層側から積層された順に記載）。
層が形成されると、元素ＸがＩｎＡｌＧａＮ層を伝播し
てさらにその下の層へと拡散するのを防止し、素子特性
が悪化するのを抑制し得るために好ましい。また、Ｉｎ
ＡｌＧａＮ層上のＧａＮＸコンタクト層は結晶性が良好
であるため好ましい。 （電極について）本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層
と接する電極は、具体的には、ＰｄやＰｔまたはＰｄＳ
ｉ（Ｓｉの割合は約５〜２０％）による電極、あるい
は、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕ
などのＰｄもしくはＰｔを含む金属多層電極である（Ｇ
ａＮＸコンタクト層側から積層された順に記載）。
【００２３】本発明に係わる電極の厚みは１ｎｍ以上６
００ｎｍ以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは、５
ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。電極の厚みが１ｎｍ未
満では通電したときに短絡が生じやすい。他方、電極の
厚みが６００ｎｍよりも厚くなると電極剥離が生じやす
くなる。５ｎｍ以上３００ｎｍ以下では歩留まりを向上
し得る。 （誘電体膜の厚みについて）本発明に係わるＧａＮＸコ
ンタクト層と接する誘電体膜の厚みは、５０ｎｍ以上５
００ｎｍ以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは１０
０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。誘電体膜の厚みがこ
れらの範囲外であると剥離が生じやすくなる。 （基板について）本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層
を含む窒化物半導体素子の基板が、窒化物半導体である
ことが好ましい。基板が窒化物半導体基板であることに
よって、格子不整合による転位の発生が減少し、ＧａＮ
Ｘコンタクト層の結晶性が向上し得る。また、前記転位
を介して元素ＸがＧａＮＸコンタクト層以外の層中に伝
播し、素子特性を劣化させることも防ぐことができる。
さらに、窒化物半導体基板はその上に形成される窒化物
半導体素子と近い熱膨張係数を有するため、基板の反り
による電極剥離や誘電体膜剥離を防止することが可能で
ある。
００ｎｍ以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは、５
ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。電極の厚みが１ｎｍ未
満では通電したときに短絡が生じやすい。他方、電極の
厚みが６００ｎｍよりも厚くなると電極剥離が生じやす
くなる。５ｎｍ以上３００ｎｍ以下では歩留まりを向上
し得る。 （誘電体膜の厚みについて）本発明に係わるＧａＮＸコ
ンタクト層と接する誘電体膜の厚みは、５０ｎｍ以上５
００ｎｍ以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは１０
０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。誘電体膜の厚みがこ
れらの範囲外であると剥離が生じやすくなる。 （基板について）本発明に係わるＧａＮＸコンタクト層
を含む窒化物半導体素子の基板が、窒化物半導体である
ことが好ましい。基板が窒化物半導体基板であることに
よって、格子不整合による転位の発生が減少し、ＧａＮ
Ｘコンタクト層の結晶性が向上し得る。また、前記転位
を介して元素ＸがＧａＮＸコンタクト層以外の層中に伝
播し、素子特性を劣化させることも防ぐことができる。
さらに、窒化物半導体基板はその上に形成される窒化物
半導体素子と近い熱膨張係数を有するため、基板の反り
による電極剥離や誘電体膜剥離を防止することが可能で
ある。
【００２４】ここで、窒化物半導体基板とは、少なくと
もＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む基板である。前記窒化
物半導体基板は、それを構成している窒素元素の約１０
％以下（ただし、六方晶系であること）が、Ａｓ、Ｐお
よびＳｂの元素群のうち何れかの元素で置換されても良
い。また、前記窒化物半導体基板は、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、
Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＭｇおよびＢｅの不純物群
のうち、何れかの不純物が添加されても構わない。 （本発明に係る半導体装置について）本発明に係るＧａ
ＮＸコンタクト層を窒化物半導体装置に用いることによ
って、電極剥離と誘電体膜剥離による素子不良の低減か
ら、信頼性の高い窒化物半導体装置を提供することがで
きる。 ＜実施の形態２＞本実施の形態２では、本発明に係わる
ＧａＮＸコンタクト層を用いた窒化物半導体レーザ素子
が図１を用いて説明される。その他の本発明に係わる事
柄は、実施の形態１と同様である。
もＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む基板である。前記窒化
物半導体基板は、それを構成している窒素元素の約１０
％以下（ただし、六方晶系であること）が、Ａｓ、Ｐお
よびＳｂの元素群のうち何れかの元素で置換されても良
い。また、前記窒化物半導体基板は、Ｓｉ、Ｏ、Ｃｌ、
Ｓ、Ｃ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＭｇおよびＢｅの不純物群
のうち、何れかの不純物が添加されても構わない。 （本発明に係る半導体装置について）本発明に係るＧａ
ＮＸコンタクト層を窒化物半導体装置に用いることによ
って、電極剥離と誘電体膜剥離による素子不良の低減か
ら、信頼性の高い窒化物半導体装置を提供することがで
きる。 ＜実施の形態２＞本実施の形態２では、本発明に係わる
ＧａＮＸコンタクト層を用いた窒化物半導体レーザ素子
が図１を用いて説明される。その他の本発明に係わる事
柄は、実施の形態１と同様である。
【００２５】図１の窒化物半導体レーザ素子は、（００
０１）面ｎ型ＧａＮ基板１００、ｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93
Ｎクラック防止層１０１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層１０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３、発光層１０
４、 ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層１０
５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層１０７、ｐ型ＧａＮ層１０８、ｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９、ｎ電極１１０、ｐ電極
１１１およびＳｉＯ2誘電体膜１１２を含んでいる。
０１）面ｎ型ＧａＮ基板１００、ｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93
Ｎクラック防止層１０１、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層１０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３、発光層１０
４、 ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層１０
５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層１０７、ｐ型ＧａＮ層１０８、ｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９、ｎ電極１１０、ｐ電極
１１１およびＳｉＯ2誘電体膜１１２を含んでいる。
【００２６】まず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装
置を用いてＧａＮ基板１００に、Ｖ族原料のＮＨ3とＩ
ＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）またはＴ
ＥＧａ（トリエチルガリウム）に、ＴＭＩｎ（トリメチ
ルインジウム）のＩＩＩ族原料とＳｉＨ4が加えられ、
８００℃の成長温度でｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック
防止層１０１が４０ｎｍ成長された。次に、基板温度が
１０５０℃に上げられ、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニ
ウム）またはＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）のＩ
ＩＩ族原料が用いられて、１．２μｍ厚のｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０２（Ｓｉ不純物濃度１×１０
18／ｃｍ3）が成長され、続いてｎ型ＧａＮ光ガイド層
１０３（Ｓｉ不純物濃度１×１０18／ｃｍ3）が０．１
μｍ成長された。その後、基板温度が８００℃に下げら
れ、３周期の、厚さ４ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ 0.85Ｎ井戸層
と厚さ８ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎ障壁層から構成され
た発光層（多重量子井戸構造）１０４が、障壁層／井戸
層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層の順序で
成長された。その際、障壁層と井戸層の両方にＳｉＨ4
（Ｓｉ不純物濃度は１×１０18／ｃｍ3）が添加され
た。
置を用いてＧａＮ基板１００に、Ｖ族原料のＮＨ3とＩ
ＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）またはＴ
ＥＧａ（トリエチルガリウム）に、ＴＭＩｎ（トリメチ
ルインジウム）のＩＩＩ族原料とＳｉＨ4が加えられ、
８００℃の成長温度でｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック
防止層１０１が４０ｎｍ成長された。次に、基板温度が
１０５０℃に上げられ、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニ
ウム）またはＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）のＩ
ＩＩ族原料が用いられて、１．２μｍ厚のｎ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０２（Ｓｉ不純物濃度１×１０
18／ｃｍ3）が成長され、続いてｎ型ＧａＮ光ガイド層
１０３（Ｓｉ不純物濃度１×１０18／ｃｍ3）が０．１
μｍ成長された。その後、基板温度が８００℃に下げら
れ、３周期の、厚さ４ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ 0.85Ｎ井戸層
と厚さ８ｎｍのＩｎ0.01Ｇａ0.99Ｎ障壁層から構成され
た発光層（多重量子井戸構造）１０４が、障壁層／井戸
層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層の順序で
成長された。その際、障壁層と井戸層の両方にＳｉＨ4
（Ｓｉ不純物濃度は１×１０18／ｃｍ3）が添加され
た。
【００２７】発光層にＡｓが添加される場合はＡｓＨ3
（アルシン）またはＴＢＡｓ（ターシャリブチルアルシ
ン）を、発光層にＰが添加される場合はＰＨ3（ホスフ
ィン）またはＴＢＰ（ターシャリブチルホスフィン）
を、発光層にＳｂが添加される場合はＴＭＳｂ（トリメ
チルアンチモン）またはＴＥＳｂ（トリエチルアンチモ
ン）をそれぞれ添加すると良い。また、発光層が形成さ
れる際、Ｎ原料として、ＮＨ3以外にジメチルヒドラジ
ンが用いられても構わない。これらの原料は、本発明の
ＧａＮＸコンタクト層にも用いられる。
（アルシン）またはＴＢＡｓ（ターシャリブチルアルシ
ン）を、発光層にＰが添加される場合はＰＨ3（ホスフ
ィン）またはＴＢＰ（ターシャリブチルホスフィン）
を、発光層にＳｂが添加される場合はＴＭＳｂ（トリメ
チルアンチモン）またはＴＥＳｂ（トリエチルアンチモ
ン）をそれぞれ添加すると良い。また、発光層が形成さ
れる際、Ｎ原料として、ＮＨ3以外にジメチルヒドラジ
ンが用いられても構わない。これらの原料は、本発明の
ＧａＮＸコンタクト層にも用いられる。
【００２８】次に、基板温度が再び１０５０℃まで昇温
されて、厚み２０ｎｍのｐ型Ａｌ0. 2Ｇａ0.8Ｎキャリア
ブロック層１０５、０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０６、０．５μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１０７と０．１μｍのｐ型ＧａＮ層１０８が順次成長さ
れた。そして、基板温度を７５０℃に下げてｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９を０．１μｍ成長した。
前記のｐ型不純物としてＭｇ（ＥｔＣＰ2Ｍｇ：ビスエ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム）が添加され
た。
されて、厚み２０ｎｍのｐ型Ａｌ0. 2Ｇａ0.8Ｎキャリア
ブロック層１０５、０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０６、０．５μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１０７と０．１μｍのｐ型ＧａＮ層１０８が順次成長さ
れた。そして、基板温度を７５０℃に下げてｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９を０．１μｍ成長した。
前記のｐ型不純物としてＭｇ（ＥｔＣＰ2Ｍｇ：ビスエ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム）が添加され
た。
【００２９】続いて、上記で成長されたエピウエハーを
ＭＯＣＶＤ装置から取り出して、電極が形成される。ｎ
電極１１０は、エピウエハーの裏面にＨｆ／Ａｌの順序
で形成された。そして、ｎ電極１１０にｎ型電極パッド
としてＡｕが蒸着された。前記ｎ電極材料の他に、Ｔｉ
／Ａｌ、Ｔｉ／ＭｏまたはＨｆ／Ａｕ等が用いられても
構わない。ｎ電極にＨｆが用いられるとｎ電極のコンタ
クト抵抗が下げられるため好ましい。
ＭＯＣＶＤ装置から取り出して、電極が形成される。ｎ
電極１１０は、エピウエハーの裏面にＨｆ／Ａｌの順序
で形成された。そして、ｎ電極１１０にｎ型電極パッド
としてＡｕが蒸着された。前記ｎ電極材料の他に、Ｔｉ
／Ａｌ、Ｔｉ／ＭｏまたはＨｆ／Ａｕ等が用いられても
構わない。ｎ電極にＨｆが用いられるとｎ電極のコンタ
クト抵抗が下げられるため好ましい。
【００３０】ｐ電極部分はストライプ状にエッチングさ
れ、リッジストライプ部（図１）が形成された。リッジ
ストライプ部の幅は１．７μｍであった。その後、Ｓｉ
Ｏ2誘電体膜１１２が２００ｎｍ蒸着され、ｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９が露出されて、ｐ電極１
１１がＰｄ（１５ｎｍ）／Ｍｏ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２
００ｎｍ）の順序で蒸着されて形成された。
れ、リッジストライプ部（図１）が形成された。リッジ
ストライプ部の幅は１．７μｍであった。その後、Ｓｉ
Ｏ2誘電体膜１１２が２００ｎｍ蒸着され、ｐ型ＧａＮ
0.94Ｐ0.06コンタクト層１０９が露出されて、ｐ電極１
１１がＰｄ（１５ｎｍ）／Ｍｏ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２
００ｎｍ）の順序で蒸着されて形成された。
【００３１】上記で説明されたＩｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ック防止層１０２は、Ｉｎ組成比が０．０７以外であっ
ても構わないし、ＩｎＧａＮクラック防止層自体がなく
ても構わない。しかしながら、クラッド層とＧａＮ基板
との格子不整合が大きくなる場合は、前記ＩｎＧａＮク
ラック防止層が挿入された方がクラック防止の点でより
好ましい。
ック防止層１０２は、Ｉｎ組成比が０．０７以外であっ
ても構わないし、ＩｎＧａＮクラック防止層自体がなく
ても構わない。しかしながら、クラッド層とＧａＮ基板
との格子不整合が大きくなる場合は、前記ＩｎＧａＮク
ラック防止層が挿入された方がクラック防止の点でより
好ましい。
【００３２】上記で説明された発光層１０４は、障壁層
で始まり障壁層で終わる構成であったが、井戸層で始ま
り井戸層で終わる構成であってもよい。また、井戸層の
層数は、前述の３層に限らず、１０層以下であれば閾値
電流密度が低く、室温連続発振が可能であった。
で始まり障壁層で終わる構成であったが、井戸層で始ま
り井戸層で終わる構成であってもよい。また、井戸層の
層数は、前述の３層に限らず、１０層以下であれば閾値
電流密度が低く、室温連続発振が可能であった。
【００３３】上記で説明された発光層１０４は、井戸層
と障壁層の両層にＳｉ（ＳｉＨ4）が１×１０18／ｃｍ3
添加されたが、Ｓｉが添加されなくても構わない。ま
た、井戸層と障壁層の両層に限らず片方の層のみに前記
不純物が添加されても良い。
と障壁層の両層にＳｉ（ＳｉＨ4）が１×１０18／ｃｍ3
添加されたが、Ｓｉが添加されなくても構わない。ま
た、井戸層と障壁層の両層に限らず片方の層のみに前記
不純物が添加されても良い。
【００３４】上記発光層１０４にＡｓもしくはＰが含ま
れていても良い。これらの元素が含まれることによって
発光層の電子とホールの有効質量が小さくなって、レー
ザ発振閾値電流密度が低減し得るために好ましい。
れていても良い。これらの元素が含まれることによって
発光層の電子とホールの有効質量が小さくなって、レー
ザ発振閾値電流密度が低減し得るために好ましい。
【００３５】上記で説明されたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキ
ャリアブロック層１０７は、Ａｌ組成比が０．３以外で
あっても構わないし、キャリアブロック層自体が無くて
も構わない。しかしながら、キャリアブロック層を設け
た方が閾値電流密度が低くかった。前記キャリアブロッ
ク層のＡｌ組成比は、高くすることによってキャリアの
閉じ込めが強くなって好ましい。また、キャリアの閉じ
込めが保持される程度までＡｌ組成比を小さくすれば、
キャリアブロック層内のキャリア移動度が大きくなり電
気抵抗が低くなって好ましい。
ャリアブロック層１０７は、Ａｌ組成比が０．３以外で
あっても構わないし、キャリアブロック層自体が無くて
も構わない。しかしながら、キャリアブロック層を設け
た方が閾値電流密度が低くかった。前記キャリアブロッ
ク層のＡｌ組成比は、高くすることによってキャリアの
閉じ込めが強くなって好ましい。また、キャリアの閉じ
込めが保持される程度までＡｌ組成比を小さくすれば、
キャリアブロック層内のキャリア移動度が大きくなり電
気抵抗が低くなって好ましい。
【００３６】上記の説明では、ｐ型クラッド層とｎ型ク
ラッド層として、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶が用いられた
が、Ａｌの組成比が０．１以外のＡｌＧａＮ３元結晶で
あっても構わない。Ａｌの混晶比が高くなると発光層と
のエネルギーギャップ差及び屈折率差が大きくなり、キ
ャリアや光が該発光層に効率良く閉じ込められ、レーザ
発振閾値電流密度の低減が図られる。また、キャリアお
よび光の閉じ込めが保持される程度までＡｌ組成比を小
さくすれば、クラッド層でのキャリア移動度が大きくな
り、素子の動作電圧を低くすることができる。
ラッド層として、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ結晶が用いられた
が、Ａｌの組成比が０．１以外のＡｌＧａＮ３元結晶で
あっても構わない。Ａｌの混晶比が高くなると発光層と
のエネルギーギャップ差及び屈折率差が大きくなり、キ
ャリアや光が該発光層に効率良く閉じ込められ、レーザ
発振閾値電流密度の低減が図られる。また、キャリアお
よび光の閉じ込めが保持される程度までＡｌ組成比を小
さくすれば、クラッド層でのキャリア移動度が大きくな
り、素子の動作電圧を低くすることができる。
【００３７】上記で説明されたＡｌＧａＮクラッド層の
厚みは、０．７μｍ〜１．５μｍが好ましい。このこと
により、垂直横モードの単峰化と光り閉じ込め効率が増
し、レーザの光学特性の向上とレーザ閾値電流密度の低
減が図れる。
厚みは、０．７μｍ〜１．５μｍが好ましい。このこと
により、垂直横モードの単峰化と光り閉じ込め効率が増
し、レーザの光学特性の向上とレーザ閾値電流密度の低
減が図れる。
【００３８】上記で説明されたクラッド層は、ＡｌＧａ
Ｎ３元混晶であったが、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ
Ｐ、ＡｌＧａＮＡｓ等の４元混晶であっても良い。さら
に、ｐ型クラッド層は、電気抵抗を低減するために、ｐ
型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層からなる超格子構造、ま
たはｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層からなる超格
子構造を有していても良い。
Ｎ３元混晶であったが、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ
Ｐ、ＡｌＧａＮＡｓ等の４元混晶であっても良い。さら
に、ｐ型クラッド層は、電気抵抗を低減するために、ｐ
型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層からなる超格子構造、ま
たはｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層からなる超格
子構造を有していても良い。
【００３９】上記では、ＭＯＣＶＤ装置による結晶成長
方法が説明されたが、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）が用いられ
ても構わない。
方法が説明されたが、分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）が用いられ
ても構わない。
【００４０】本実施の形態２で説明された窒化物半導体
レーザ素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用
いることによって、ｐ電極の剥離が防止されるとともに
リッジストライプ部に蒸着されたＳｉＯ2誘電体膜の剥
離も防止することができる。このことによって歩留まり
が向上した。また、コンタクト抵抗の低減によって閾値
電圧の低減が可能である。
レーザ素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用
いることによって、ｐ電極の剥離が防止されるとともに
リッジストライプ部に蒸着されたＳｉＯ2誘電体膜の剥
離も防止することができる。このことによって歩留まり
が向上した。また、コンタクト抵抗の低減によって閾値
電圧の低減が可能である。
【００４１】このようにして作製された窒化物半導体レ
ーザ素子は、レーザプリンター、バーコードリーダー、
光の三原色（青色、緑色、赤色）レーザによるプロジェ
クター等に好ましく用いられる。 ＜実施の形態３＞本実施の形態３では、本発明に係わる
ＧａＮＸコンタクト層を用いた窒化物半導体発光ダイオ
ード素子が図２を用いて説明される。その他の本発明に
係わる事柄は、実施の形態１もしくは実施の形態２と同
様である。
ーザ素子は、レーザプリンター、バーコードリーダー、
光の三原色（青色、緑色、赤色）レーザによるプロジェ
クター等に好ましく用いられる。 ＜実施の形態３＞本実施の形態３では、本発明に係わる
ＧａＮＸコンタクト層を用いた窒化物半導体発光ダイオ
ード素子が図２を用いて説明される。その他の本発明に
係わる事柄は、実施の形態１もしくは実施の形態２と同
様である。
【００４２】図２の窒化物半導体発光ダイオード素子
は、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基板２００、ｎ型短周期
超格子２０１、ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック
層２０２、発光層２０３、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリ
アブロック層２０４、ｐ型短周期超格子２０５、ｐ型Ｇ
ａＮ0.96Ａｓ0.04コンタクト層２０６、ｐ型透光性電極
２０７、ｐ電極２０８、ｎ電極２０９を含んでいる。
は、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基板２００、ｎ型短周期
超格子２０１、ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック
層２０２、発光層２０３、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリ
アブロック層２０４、ｐ型短周期超格子２０５、ｐ型Ｇ
ａＮ0.96Ａｓ0.04コンタクト層２０６、ｐ型透光性電極
２０７、ｐ電極２０８、ｎ電極２０９を含んでいる。
【００４３】本実施の形態ではｎ型短周期超格子２０１
として、１００周期のＡｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎ（厚み１．５
ｎｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。発光層２０３とし
ては、３周期のＡｌ0.06Ｇａ 0.94Ｎ井戸層（厚み２ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ（厚み４ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。ｐ型短周期超格子２０
５として、１００周期のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｍｇドープあり）／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ（厚み
１．５ｎｍ、Ｍｇドープあり）を用いた。また、ｐ型Ｇ
ａＮ0.96Ａｓ0.04コンタクト層２０６は、ｐ型短周期超
格子２０５のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ上に３０ｎｍ積層され
た。ｐ型透光性電極２０７はＰｄ（７ｎｍ）が、ｐ電極
２０８はＡｕ（５００ｎｍ）がそれぞれ用いられた。
として、１００周期のＡｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎ（厚み１．５
ｎｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。発光層２０３とし
ては、３周期のＡｌ0.06Ｇａ 0.94Ｎ井戸層（厚み２ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ（厚み４ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。ｐ型短周期超格子２０
５として、１００周期のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｍｇドープあり）／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ（厚み
１．５ｎｍ、Ｍｇドープあり）を用いた。また、ｐ型Ｇ
ａＮ0.96Ａｓ0.04コンタクト層２０６は、ｐ型短周期超
格子２０５のＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ上に３０ｎｍ積層され
た。ｐ型透光性電極２０７はＰｄ（７ｎｍ）が、ｐ電極
２０８はＡｕ（５００ｎｍ）がそれぞれ用いられた。
【００４４】本実施の形態３で説明された発光ダイオー
ド素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用いる
ことによって、ｐ型透光性電極２０７を含む電極の剥離
が防止され、歩留まりが向上した。 ＜実施の形態４＞本実施の形態４では、本発明のコンタ
クト層を用いた窒化物半導体へテロ接合型電界効果トラ
ンジスタ素子が図３を用いて説明される。その他の本発
明に係わる事柄は、実施の形態１と同様である。
ド素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用いる
ことによって、ｐ型透光性電極２０７を含む電極の剥離
が防止され、歩留まりが向上した。 ＜実施の形態４＞本実施の形態４では、本発明のコンタ
クト層を用いた窒化物半導体へテロ接合型電界効果トラ
ンジスタ素子が図３を用いて説明される。その他の本発
明に係わる事柄は、実施の形態１と同様である。
【００４５】図３の窒化物半導体へテロ接合型電界効果
トランジスタ素子は、（０００１）面ｉ型ＧａＮ基板３
００、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０１、ｎ型ＧａＮＸコンタク
ト層３０５、ソース３０２、ゲート３０３、およびドレ
イン３０４を含んでいる。
トランジスタ素子は、（０００１）面ｉ型ＧａＮ基板３
００、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０１、ｎ型ＧａＮＸコンタク
ト層３０５、ソース３０２、ゲート３０３、およびドレ
イン３０４を含んでいる。
【００４６】本実施の形態ではｎ型ＡｌＧａＮ層３０１
として、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎ（厚み５０ｎｍ、Ｓｉ不純
物濃度：５×１０18／ｃｍ3）を用いた。ｎ型ＧａＮＸ
コンタクト層３０５はＧａＮ0.98Ａｓ0.02（厚み５ｎ
ｍ、Ｓｉ不純物濃度：５×１０ 18／ｃｍ3）を用いた。
ソース３０２とドレイン３０４の電極としてＴｉ（１５
ｎｍ）／Ａｌ（３０ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）を用い
た。ゲート３０３の電極として、ＰｄＳｉ（１５ｎｍ）
／Ａｕ（１００ｎｍ）を用いた。
として、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎ（厚み５０ｎｍ、Ｓｉ不純
物濃度：５×１０18／ｃｍ3）を用いた。ｎ型ＧａＮＸ
コンタクト層３０５はＧａＮ0.98Ａｓ0.02（厚み５ｎ
ｍ、Ｓｉ不純物濃度：５×１０ 18／ｃｍ3）を用いた。
ソース３０２とドレイン３０４の電極としてＴｉ（１５
ｎｍ）／Ａｌ（３０ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）を用い
た。ゲート３０３の電極として、ＰｄＳｉ（１５ｎｍ）
／Ａｕ（１００ｎｍ）を用いた。
【００４７】本実施の形態４で説明されたトランジスタ
ー素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用いる
ことによってゲート電極の剥離が防止され、歩留まりが
向上した。
ー素子は、本発明によるＧａＮＸコンタクト層を用いる
ことによってゲート電極の剥離が防止され、歩留まりが
向上した。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、ＰｄまたはＰｔを含む
電極の剥離を抑制すると共に誘電体膜と窒化物半導体層
との間の密着性を改善しその剥離を防止することが可能
である。
電極の剥離を抑制すると共に誘電体膜と窒化物半導体層
との間の密着性を改善しその剥離を防止することが可能
である。
【図１】窒化物半導体レーザ素子の一例を表した図であ
る。
る。
【図２】窒化物半導体発光ダイオード素子の一例であ
る。
る。
【図３】窒化物半導体へテロ接合型電界効果トランジス
タ素子の一例である。
タ素子の一例である。
１００、２００…ｎ型ＧａＮ基板
１０１…ｎ型Ｉｎ0.07Ｇａ0.93Ｎクラック防止層
１０２…ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１０３…ｎ型ＧａＮ光ガイド層
１０４、２０３…発光層
１０５…ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層
１０６…ｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０７…ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
１０８…ｐ型ＧａＮ層
１０９…ｐ型ＧａＮ0.94Ｐ0.06コンタクト層
１１０、２０９…ｎ電極
１１１、２０８…ｐ電極
１１２…ＳｉＯ2誘電体膜
２０１…ｎ型短周期超格子
２０２…ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層
２０４…ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎキャリアブロック層
２０５…ｐ型短周期超格子
２０６…ｐ型ＧａＮ0.96Ａｓ0.04コンタクト層２０６
２０７…ｐ型透光性電極
３００…ｉ型ＧａＮ基板
３０１…ｎ型ＡｌＧａＮ層
３０２…ソース
３０３…ゲート
３０４…ドレイン
３０５…ＧａＮＸコンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB06 BB07 BB13 BB14
BB23 CC01 DD26 EE06 EE16
EE17 FF13 FF31 GG04 HH08
HH09
5F041 AA41 CA05 CA40 CA46 CA57
CA65 CA85
5F073 AA13 AA74 CA07 CB10 CB19
CB22 DA05 EA29
Claims (9)
- 【請求項１】 窒化物半導体層と、ＰｄもしくはＰｔの
うち少なくとも何れかを含む電極を含む、窒化物半導体
素子において、前記窒化物半導体層と前記電極との間に
接して、Ａｓ、ＰまたはＳｂから選ばれる１種類以上の
元素Ｘを含む、ＧａＮＸコンタクト層を具備することを
特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記ＧａＮＸコンタクト層に接して、誘
電体膜が形成されることを特徴とする窒化物半導体素
子。 - 【請求項３】 前記ＧａＮＸコンタクト層の、元素Ｘ／
（Ｎ＋元素Ｘ）で見積もられる元素Ｘの原子分率が０．
０１％以上１００％以下であることを特徴とする請求項
１または２に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記ＧａＮＸコンタクト層がＳｉ、Ｃ、
Ｚｎ、ＣｄまたはＭｇの不純物群のうち少なくとも１種
類以上の不純物を含み、かつ、前記不純物の総添加量が
１×１０16以上１×１０21／ｃｍ3以下であることを特
徴とする請求項１から３の何れかの項に記載の窒化物半
導体素子。 - 【請求項５】 前記ＧａＮＸコンタクト層の厚みが１ｎ
ｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１
から４の何れかの項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項６】 前記電極の厚みが１ｎｍ以上６００ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１もしくは請求項３
から５の何れかの項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記誘電体膜の厚みが５０ｎｍ以上５０
０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２から５の何
れかの項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項８】 前記窒化物半導体素子の基板が窒化物半
導体基板であることを特徴とする請求項１から７の何れ
かの項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項９】 請求項１から８の何れかの項に記載のＧ
ａＮＸコンタクト層を用いた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001277368A JP2003086532A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 窒化物半導体素子および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001277368A JP2003086532A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 窒化物半導体素子および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086532A true JP2003086532A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=19101899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001277368A Pending JP2003086532A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 窒化物半導体素子および半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003086532A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012757A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体デバイス、及びその電極の製造方法 |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001277368A patent/JP2003086532A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012757A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体デバイス、及びその電極の製造方法 |
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