JP2004274042A - Nitride semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2004274042A
JP2004274042A JP2004043325A JP2004043325A JP2004274042A JP 2004274042 A JP2004274042 A JP 2004274042A JP 2004043325 A JP2004043325 A JP 2004043325A JP 2004043325 A JP2004043325 A JP 2004043325A JP 2004274042 A JP2004274042 A JP 2004274042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
layer
nitride semiconductor
insulating film
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004043325A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004274042A5 (en
JP4547933B2 (en
Inventor
Yasunobu Sugimoto
康宜 杉本
Akinori Yoneda
章法 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Chemical Industries Ltd filed Critical Nichia Chemical Industries Ltd
Priority to JP2004043325A priority Critical patent/JP4547933B2/en
Publication of JP2004274042A publication Critical patent/JP2004274042A/en
Publication of JP2004274042A5 publication Critical patent/JP2004274042A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4547933B2 publication Critical patent/JP4547933B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor device having a highly reliable electrode structure with low resistance. <P>SOLUTION: This nitride semiconductor device has a semiconductor layer, a first electrode which is formed on the semiconductor layer and makes ohmic contact, and a second electrode which is formed on the first electrode and has a different shape from that of the first electrode. The first and second electrodes has a junction layer region which is made of a platinum group element and is composed of the upper layer of the first electrode, which is the surface of the first electrode, and the lower layer of the second electrode, which is deposited on the heat-treated first electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、窒化物半導体を用いた半導体層に、微小面積(幅)の電極が設けられた半導体素子に関し、特に、大電流駆動素子(レーザダイオード、ハイパワーLED、FET等の電子素子、高周波素子)に関するものである。半導体素子の具体的な組成としては、GaN、AlN、若しくはInN、又はこれらの混晶であるAlGaN系、InGaN系、AlInGaN系を含むIII−V族窒化物半導体が挙げられる。   The present invention relates to a semiconductor element in which an electrode having a small area (width) is provided on a semiconductor layer using a nitride semiconductor, and particularly to a large current driving element (an electronic element such as a laser diode, a high power LED, an FET, and a high frequency). Element). Specific examples of the composition of the semiconductor element include Group III-V nitride semiconductors including GaN, AlN, or InN, or an AlGaN-based, InGaN-based, or AlInGaN-based mixed crystal thereof.

窒化物半導体素子は、比較的短波長の紫外線領域から赤色を含む可視光領域までの広い波長領域の発光を有しており、半導体レーザダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)などを構成する材料として広く用いられている。近年は、小型化、長寿命化、高信頼性、かつ高出力化が進み、主にパーソナルコンピュータ、DVDなどの電子機器、医療機器、加工機器や光ファイバ通信の光源などに利用されている。   A nitride semiconductor device emits light in a wide wavelength range from a relatively short wavelength ultraviolet region to a visible light region including red, and is a material constituting a semiconductor laser diode (LD) or a light emitting diode (LED). Widely used as. In recent years, miniaturization, long life, high reliability, and high output have been promoted, and they are mainly used for electronic devices such as personal computers and DVDs, medical devices, processing devices, and light sources for optical fiber communication.

このような窒化物半導体素子は、主としてサファイア基板上にバッファ層、n型コンタクト層、クラック防止層、n型クラッド層、n型光ガイド層、活性層、p型電子閉じ込め層、p型光ガイド層、p型クラッド層、p型コンタクト層などが順に積層された積層構造体からなっている。LEDでは、光ガイド層等は省略することができる。そして、このような積層構造体に電極が設けられ、通電により活性層を発光させているものである。   Such a nitride semiconductor device mainly includes a buffer layer, an n-type contact layer, a crack prevention layer, an n-type cladding layer, an n-type light guide layer, an active layer, a p-type electron confinement layer, and a p-type light guide on a sapphire substrate. It has a laminated structure in which a layer, a p-type cladding layer, a p-type contact layer and the like are sequentially laminated. In an LED, the light guide layer and the like can be omitted. An electrode is provided on such a laminated structure, and the active layer emits light when electricity is supplied.

上記のような窒化物半導体素子に設けられる電極は、半導体層とオーミック接触するための電極(オーミック電極)が重要であり、主として仕事関数の大きい金属が用いられ、それら金属の単層膜、多層膜、或いは合金が用いられている。材料によっては半導体層上に金属膜を成膜するだけで半導体層とオーミック接触が可能であり、このような材料としては、Pd/Pt/Auの多層膜からなるp電極が挙げられる。また、成膜しただけでは半導体層とオーミック接触しにくい電極材料は、熱処理工程を行うことでオーミック接触が可能となる。例えばNi/Auの多層膜からなるp電極の場合は、成膜(積層)後に合金化して透明なオーミック電極とすることができる。   As the electrodes provided in the nitride semiconductor element as described above, an electrode (ohmic electrode) for making ohmic contact with the semiconductor layer is important, and a metal having a large work function is mainly used. A film or an alloy is used. Depending on the material, ohmic contact with the semiconductor layer is possible only by forming a metal film on the semiconductor layer. As such a material, a p-electrode made of a multilayer film of Pd / Pt / Au is exemplified. In addition, an electrode material that is hardly in ohmic contact with the semiconductor layer only by film formation can be brought into ohmic contact by performing a heat treatment step. For example, in the case of a p-electrode formed of a Ni / Au multilayer film, a transparent ohmic electrode can be formed by alloying after film formation (lamination).

また、半導体層と接する上記オーミック電極とは別に、ワイヤをボンディングさせるための引き出し用の電極(パッド電極)が設けられている。絶縁性の基板を用いている場合はp電極とn電極が同一面側に設けられているので、その両方にパッド電極が設けられる。n電極の場合は、比較的オーミック接触させやすいので、オーミック電極を取り出し用の電極としてワイヤを設けることも可能である。また、引き出し電極の上に、ワイヤではなく、外部電極等と接続させるためのメタライズ層を形成させることで、フェイスダウンでも用いることができる。   An extraction electrode (pad electrode) for bonding a wire is provided separately from the ohmic electrode in contact with the semiconductor layer. When an insulating substrate is used, since the p-electrode and the n-electrode are provided on the same surface side, pad electrodes are provided on both of them. In the case of an n-electrode, since it is relatively easy to make ohmic contact, it is also possible to provide a wire as an electrode for taking out the ohmic electrode. Further, by forming a metallized layer for connection with an external electrode or the like instead of a wire on the extraction electrode, the metallized layer can be used face down.

更に、n電極とp電極の間には、短絡を防止するための絶縁膜が設けられている。絶縁膜は、酸化物などが用いられ、単層或いは多層膜で形成されている。LDにおいては、絶縁膜は、電流注入領域を制御する電流狭窄層として、或いは、共振器面に設けて反射膜として用いるなど、他の機能を有する機能膜としても用いられている。
特開2000−299528号公報
Further, an insulating film for preventing a short circuit is provided between the n-electrode and the p-electrode. The insulating film is formed of a single layer or a multilayer film using an oxide or the like. In the LD, the insulating film is also used as a current confinement layer for controlling a current injection region, or as a functional film having another function, such as being provided on a resonator surface and used as a reflection film.
JP 2000-299528 A

しかしながら、上記で挙げたNi/Au電極は、熱処理時に表面が荒れ易い。そのため、パッド電極との界面で抵抗が高くなる場合がある。また、電極に絶縁膜が接している場合は、その絶縁膜が熱処理時に変質して電極との密着性が悪くなるなどの問題が生じる。また、Pd/Pt/Au電極では、熱処理を行わないため上記のような問題は生じにくいが、素子駆動時に素子温度が上昇すると、その熱によって特性が変化して、動作電圧の上昇を招く恐れがある。また、膜厚を薄くする場合や、大面積で形成する場合では、密着性や機械的強度が劣るため、大電流駆動時に問題が生じる。   However, the surfaces of the above-mentioned Ni / Au electrodes are easily roughened during heat treatment. Therefore, the resistance may increase at the interface with the pad electrode. In addition, when an insulating film is in contact with an electrode, the insulating film deteriorates during heat treatment, causing problems such as poor adhesion to the electrode. In the case of the Pd / Pt / Au electrode, the above-described problem hardly occurs because no heat treatment is performed. However, when the element temperature rises during element driving, the characteristics change due to the heat, which may cause an increase in operating voltage. There is. In addition, when the film thickness is reduced or when the film is formed in a large area, the adhesion and the mechanical strength are inferior.

そこで、本発明は上記問題を鑑み、半導体層との接触抵抗や、パッド電極とオーミック電極との間の界面抵抗が低く、かつ、半導体層や絶縁膜との密着性にも優れた電極を実現することで、閾値電流や動作電圧が低く、更には信頼性にも優れた素子特性を有する窒化物半導体素子を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention realizes an electrode having low contact resistance with a semiconductor layer and low interface resistance between a pad electrode and an ohmic electrode and excellent adhesion to a semiconductor layer and an insulating film. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nitride semiconductor device having a low threshold current and low operating voltage, and further having excellent device characteristics.

本発明における窒化物半導体素子は、半導体層上に、オーミック接触する第1電極と、その上に接し、第1電極と異なる形状からなる第2電極とを有する窒化物半導体素子であって、第1電極と第2電極は、第1電極表面を形成する第1電極の上層と、熱処理された第1電極に堆積された第2電極の下層とからなる接合層領域を有し、接合層領域が白金族元素からなることを特徴とする。このような構成とすることで、優れた密着性を有し、かつ、動作電圧の低い電極を有する窒化物半導体素子とすることができる。   The nitride semiconductor device according to the present invention is a nitride semiconductor device having a first electrode in ohmic contact on a semiconductor layer, and a second electrode in contact with the first electrode and having a different shape from the first electrode. The first electrode and the second electrode have a bonding layer region including an upper layer of the first electrode forming the first electrode surface and a lower layer of the second electrode deposited on the heat-treated first electrode. Consists of a platinum group element. With such a structure, a nitride semiconductor device having an electrode with excellent adhesion and a low operating voltage can be obtained.

本発明の請求項2に記載の窒化物半導体素子は、半導体層上に、オーミック接触する第1電極と、その上に接し、第1電極と異なる形状からなる第2電極とを有する窒化物半導体素子であって、第1電極と第2電極は、第1電極表面を形成する第1電極の上層と、熱処理された第1電極に堆積された第2電極の下層とからなる接合層領域を有し、第1電極の上層と第2電極の下層は同一元素もしくは同一材料からなることを特徴とする。このような構成とすることで、優れた密着性を有し、かつ、動作電圧の低い電極を有する窒化物半導体素子とすることができる。   The nitride semiconductor device according to claim 2, wherein the nitride semiconductor includes a first electrode in ohmic contact with the semiconductor layer, and a second electrode in contact with the first electrode and having a shape different from the first electrode. In the device, the first electrode and the second electrode form a bonding layer region including an upper layer of the first electrode forming a surface of the first electrode and a lower layer of the second electrode deposited on the heat-treated first electrode. Wherein the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are made of the same element or the same material. With such a structure, a nitride semiconductor device having an electrode with excellent adhesion and a low operating voltage can be obtained.

本発明の請求項3に記載の窒化物半導体素子は、第1電極は、熱処理合金化材料からなる下層を有することを特徴とする。熱処理合金化材料からなる第1電極の下層は、熱処理によって何らかの熱的変化を伴う層であり、成膜時(熱処理前)とは異なる層内構造を有するものである。例えば、成膜時に多層構造であったとしても、熱処理後はその多層構造を維持せず、合金化材料が混在化された合金化層となっている。本発明のように、半導体層と接する下層を、その材料に関わらず熱処理によって合金化された材料からなる層とすることで、単に半導体層上に堆積された状態の積層膜に比して、半導体層との密着性が良好な第1電極とすることができる。また、半導体層の組成や、電極材料によっては、熱処理しなくてもオーミック接触可能な場合もある。しかし、内部量子効率及び外部量子効率が低い半導体素子では、素子駆動時には何らかの熱が発生するので、その熱によって特性が変化する場合もある。そのため、第1電極の下層が単一元素からなる場合であっても、熱処理を施すことで半導体層との密着性が向上し、素子駆動時の熱によって特性が変化しにくくすることができる。そして、このような下層を有する第1電極の上層と、第2電極の下層とが接合層領域を形成して、その接合層領域が白金族元素からなることで、第2電極との密着性も向上させることができるので、半導体層から第2電極までが極めて優れた密着性で接合することができる。これにより、動作電圧が低く、また、高出力時の電圧が上昇しにくいため経時変化の少ない、信頼性に優れた素子を実現することができる。   The nitride semiconductor device according to claim 3 of the present invention is characterized in that the first electrode has a lower layer made of a heat-treated alloying material. The lower layer of the first electrode made of the heat-treated alloyed material is a layer that undergoes some thermal change due to the heat treatment, and has a different internal structure from that at the time of film formation (before heat treatment). For example, even if it has a multilayer structure at the time of film formation, it does not maintain the multilayer structure after the heat treatment, and becomes an alloyed layer in which alloying materials are mixed. As in the present invention, by forming the lower layer in contact with the semiconductor layer as a layer made of a material alloyed by heat treatment regardless of the material, compared to a laminated film simply deposited on the semiconductor layer, The first electrode having good adhesion to the semiconductor layer can be obtained. Ohmic contact may be possible without heat treatment depending on the composition of the semiconductor layer and the electrode material. However, in a semiconductor device having a low internal quantum efficiency and a low external quantum efficiency, some heat is generated at the time of driving the device, and the characteristics may be changed by the heat. Therefore, even when the lower layer of the first electrode is made of a single element, the heat treatment improves the adhesion to the semiconductor layer, and the characteristics can be hardly changed by heat during element driving. The upper layer of the first electrode having such a lower layer and the lower layer of the second electrode form a bonding layer region, and the bonding layer region is made of a platinum group element. Therefore, the bonding from the semiconductor layer to the second electrode can be performed with extremely excellent adhesion. This makes it possible to realize a highly reliable device which has a low operating voltage and hardly raises the voltage at the time of high output, and thus has little change with time.

また、第1電極の下層が上記熱処理合金化材料からなる場合であって、上層が白金族元素以外材料であっても、第2電極の下層と第1電極の上層とが同一元素、或いは同一材料であり、それらが、導電性に優れ、安定な特性を維持できるものであれば、密着性に優れた接合層領域を形成させることができる。但し、熱処理時に、第1電極の上層と下層とが反応して合金化され、絶縁性の酸化物を形成するような材料には適用できない。   Further, when the lower layer of the first electrode is made of the heat-treatable alloying material, and the upper layer is made of a material other than the platinum group element, the lower layer of the second electrode and the upper layer of the first electrode are the same element or the same. As long as the material is excellent in conductivity and can maintain stable characteristics, a bonding layer region having excellent adhesion can be formed. However, it cannot be applied to a material in which an upper layer and a lower layer of the first electrode react with each other during the heat treatment and are alloyed to form an insulating oxide.

したがって、第1電極の上層と、第2電極との下層との両方が白金族元素からなり、かつ、同一元素、又は白金族元素の合金、又は、白金族元素の導電性酸化物等によって第1電極の上層と第2電極の下層とを構成することで、極めて低抵抗で、密着性に優れ、かつ、経時変化しにくく信頼性に優れた電極構造とすることができる。   Therefore, both the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are made of a platinum group element, and the same element, an alloy of the platinum group element, or a conductive oxide of the platinum group element is used. By forming the upper layer of one electrode and the lower layer of the second electrode, it is possible to obtain an electrode structure having extremely low resistance, excellent adhesion, and excellent in reliability with little change over time.

本発明の請求項4に記載の窒化物半導体素子は、第1電極の上層は、単一の白金族元素からなる白金族単一層(Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os層)、又は、白金族元素における同族元素で構成された合金化層(Ru−Os層、Rh−Ir層、Pd−Pt層)からなることを特徴とする。このような材料からなる上層は、比較的熱に対して安定である。そのため、下層に熱処理合金化材料が形成される場合であっても、それら下層と合金化されにくく、下層との界面近傍では何らかの反応が起こるものの、その反応が層内部にまで進行せずに界面を安定な状態とすることができる。第1電極の上層と第2電極の下層とを同一の材料とすることで、より低抵抗で、動作特性が安定な電極とすることができる。また、白金族単一層ではなく、合金化層からなる場合、その合金化層内部の材料は、熱処理によって合金化されており、単に堆積された合金層に比して結合力が増大して硬くなっている。下層の熱処理合金化材料とは合金化されず、上層と下層との積層形態は熱処理後においても維持されている。   In the nitride semiconductor device according to claim 4 of the present invention, the upper layer of the first electrode is a platinum group single layer (Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os layer) made of a single platinum group element, or And an alloying layer (Ru-Os layer, Rh-Ir layer, Pd-Pt layer) composed of a homologous element of a platinum group element. An upper layer made of such a material is relatively stable to heat. Therefore, even when the heat-treated alloyed material is formed in the lower layer, it is hardly alloyed with the lower layer, and although some reaction occurs near the interface with the lower layer, the reaction does not proceed to the inside of the layer and the interface does not proceed. Can be in a stable state. By using the same material for the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode, an electrode having lower resistance and stable operating characteristics can be obtained. In the case where the alloy layer is formed of an alloyed layer instead of a platinum group single layer, the material in the alloyed layer is alloyed by a heat treatment, and the bonding force is increased as compared with a simply deposited alloy layer, so that the alloy is hardened. Has become. The lower layer is not alloyed with the heat-treated alloyed material, and the laminated form of the upper layer and the lower layer is maintained even after the heat treatment.

また、第1電極の上層の表面は、熱処理時に外気に曝露されているため、外気とも反応する。但し、上記のような白金族元素系の層であると、外気と反応しにくく、特に、絶縁性の高い酸化物を形成しにくい。しかし、酸素が存在する以上、何らかの状態、第1電極上層の表面に吸着していると考えられる。特に、白金族元素が触媒作用を有する元素であるため、その原子の周囲に酸素が配位されたような状態で存在していると考えられる。ここでの反応は、以下のようになっていると推測される。   Further, since the surface of the upper layer of the first electrode is exposed to the outside air during the heat treatment, it also reacts with the outside air. However, if the layer is a platinum group element-based layer as described above, it is difficult to react with the outside air, and it is particularly difficult to form an oxide having high insulating properties. However, it is considered that oxygen is adsorbed on the surface of the first electrode upper layer in some state as long as oxygen is present. In particular, since the platinum group element is an element having a catalytic action, it is considered that oxygen exists in a state where oxygen is coordinated around the atom. The reaction here is assumed to be as follows.

図6は、窒化物半導体のp型半導体層に形成されたリッジの側面及びリッジ両脇のp型半導体層平面上に第1の絶縁膜609が形成され、リッジ上部の窒化物半導体層と、第1の絶縁膜の上に第1電極の下層605(b)及び上層605(a)と、その上に接合層領域613を介して第2電極の下層606(b)及び上層606(a)とが形成された窒化物半導体レーザ素子のリッジ周辺部を示す模式図である。第1電極の熱処理工程後には、図6(A)に示すように、白金族元素の上層の表面には酸素が吸着(配位)した状態となっていると考えられる。そして、第2電極形成時に、スパッタ法などによって加速された第2電極下層の原料が第1電極表面に衝突する。その際、図6(B)に示すように、吸着していた酸素がはじかれ、代わりに加速された白金族原料が第1電極内部にまで入り込んで接合層領域613が形成されはじめる。そして、最終的には図6(B)及び(C)に示すように、第1層の上層605(a)と第2電極の下層606(b)との一部が共有されたような状態で接合層領域613が形成される。   FIG. 6 shows that a first insulating film 609 is formed on a side surface of a ridge formed on a p-type semiconductor layer of a nitride semiconductor and on a plane of a p-type semiconductor layer on both sides of the ridge, and a nitride semiconductor layer on the ridge, The lower layer 605 (b) and the upper layer 605 (a) of the first electrode on the first insulating film, and the lower layer 606 (b) and the upper layer 606 (a) of the second electrode on the first insulating film via the bonding layer region 613. FIG. 4 is a schematic view showing a peripheral portion of a ridge of a nitride semiconductor laser device in which is formed. After the heat treatment step of the first electrode, as shown in FIG. 6A, it is considered that oxygen is adsorbed (coordinated) on the surface of the upper layer of the platinum group element. Then, at the time of forming the second electrode, the raw material of the lower layer of the second electrode accelerated by a sputtering method or the like collides with the surface of the first electrode. At that time, as shown in FIG. 6B, the adsorbed oxygen is repelled, and instead, the accelerated platinum group material enters the inside of the first electrode, and the bonding layer region 613 starts to be formed. Finally, as shown in FIGS. 6B and 6C, a state where a part of the upper layer 605 (a) of the first layer and the lower layer 606 (b) of the second electrode are shared. Thus, a bonding layer region 613 is formed.

以上のような反応が進行していると考えられる理由は、以下の通りである。第1電極の熱処理合金工程を経ることで、図6(A)のように第1電極の、酸素が吸着もしくは配位された状態の白金族元素と酸素とは、一時的には安定ではあるが、何らかの外力が加わることで容易に切断される程度の弱い結合によって結合されているとも考えられる。このような一時的な弱い結合は、例えば第2電極をスパッタ法等によって形成すると、加速された白金族元素原料が第1電極の表面(上層の表面)に達した時の衝撃によって、容易に切断することができる。スパッタのような機械的な力による以外にも、例えば加熱する等によっても酸素との結合を切断させることができる。   The reason that the above reaction is considered to be proceeding is as follows. Through the heat treatment alloying step of the first electrode, the platinum group element and the oxygen in the state where oxygen is adsorbed or coordinated in the first electrode as shown in FIG. 6A are temporarily stable. However, it is considered that they are connected by a weak connection that is easily broken by the application of some external force. Such a temporary weak bond can be easily caused, for example, by forming the second electrode by a sputtering method or the like, by an impact when the accelerated platinum group element material reaches the surface of the first electrode (the surface of the upper layer). Can be cut. In addition to the mechanical force such as sputtering, the bond with oxygen can be cut by, for example, heating.

白金族元素との結合が切断されて配位(吸着)していた酸素が除去されると、第1電極表面に存在する白金族元素が不安定な状態(活性な状態)となっていると考えられる。そのため、第1電極と第2電極との界面が、破壊若しくは消失した状態で第2電極の初期堆積領域が形成され、両者が混在した接合層領域613を形成し易くなる。すなわち、熱処理された第1電極と、その上に堆積される第2電極との間に、明確な不連続面(界面)が存在せず、あたかも連続形成されたような状態となる。第1電極の表面に安定な酸化物が形成されていると、例えその内部に酸化物が形成されていない場合でも、表面の酸化物の結合をスパッタで切断するのは困難であるが、単に配位されただけの酸素であれば結合の切断が容易であるので、第1電極の上層の白金族元素と、第2電極の下層の白金族元素とを、酸素を介在しない状態、又は、薄い表層部の酸素含有領域が成膜(堆積)時の衝撃によって消失もしくは離散された状態で、白金族元素同士を結合させることができる。   When the bond with the platinum group element is broken to remove the coordinated (adsorbed) oxygen, the platinum group element present on the first electrode surface is in an unstable state (active state). Conceivable. Therefore, the initial deposition region of the second electrode is formed in a state where the interface between the first electrode and the second electrode is broken or lost, and the bonding layer region 613 in which both are mixed is easily formed. In other words, there is no clear discontinuous surface (interface) between the heat-treated first electrode and the second electrode deposited thereon, and the state is as if it were formed continuously. When a stable oxide is formed on the surface of the first electrode, it is difficult to cut the bond of the oxide on the surface by sputtering, even if no oxide is formed inside, If oxygen is only coordinated, the bond can be easily broken, so that the platinum group element in the upper layer of the first electrode and the platinum group element in the lower layer of the second electrode are in a state where oxygen is not interposed, or The platinum group elements can be combined with each other in a state where the thin oxygen-containing region of the surface layer portion has disappeared or been separated by the impact at the time of film formation (deposition).

更に、第1電極の上層が上記材料であると、内部が延性・展性を有しているため、加速された原料が第1電極上層の内部にまで入り込み易くなる。このような結合が可能となるのは、熱処理を行ってもその表面に酸化物を形成しにくく、かつ、延性を有する材料である白金族元素及び白金族元素の同族の合金からなる材料が、第1電極の上層に形成されていることによる。   Furthermore, when the upper layer of the first electrode is made of the above-described material, the inside has ductility and malleability, so that the accelerated raw material easily enters the inside of the upper layer of the first electrode. Such bonding is possible because a material made of a platinum group element and a homologous alloy of the platinum group element, which is a material having ductility, is unlikely to form an oxide on the surface even after heat treatment, This is because it is formed on the first electrode.

金属元素の中で最大の展性を有するAuを第1電極に用いる場合、Au単独では窒化物半導体とのオーミック接触の確立が困難になるため、Au以外の金属元素を下層に有しその上層にAuを用いるができる。しかし、Auを第1電極の上層に用いる場合、電極熱処理時に極めて拡散しやすいため、下層に用いられる他の元素との合金化反応が、外部から酸素等をも取り込みつつ層内全体で進行しやすい。そのため、成膜時に最上層であったAuが層内部に移動し、その結果、最上層のAuが減少する、又は下層に用いられていたAu以外の金属が表出して、酸化物を生成し易くなる。このように、Auを表層(上層)に含む第1電極は、第1電極熱処理後における第2電極との界面に絶縁性の酸化物膜などが介在して電気的な障壁が大きくなり第2電極との密着性が低下する。また、動作特性も不安定となる。本発明のように、第1電極上層を白金族元素からなる層とすることで、低抵抗な電極とすることができる。   When Au having the largest malleability among the metal elements is used for the first electrode, it is difficult to establish ohmic contact with the nitride semiconductor by using Au alone. Can be used for Au. However, when Au is used for the upper layer of the first electrode, it is extremely easily diffused during the electrode heat treatment, so that the alloying reaction with other elements used for the lower layer proceeds throughout the layer while taking in oxygen and the like from the outside. Cheap. Therefore, Au, which was the uppermost layer at the time of film formation, moved into the inside of the layer, and as a result, Au in the uppermost layer was reduced, or a metal other than Au used for the lower layer was exposed to generate an oxide. It will be easier. As described above, the first electrode containing Au in the surface layer (upper layer) has a large electrical barrier due to the interposition of the insulating oxide film and the like at the interface with the second electrode after the first electrode heat treatment, so that the second electrode has the second electrode. Adhesion with electrodes is reduced. In addition, the operation characteristics become unstable. When the upper layer of the first electrode is a layer made of a platinum group element as in the present invention, a low-resistance electrode can be obtained.

第1電極の上層に、白金族元素の同族以外の合金、例えば、Pt−Ir合金等のPt以外の白金族元素とPtとの合金である場合は、表面に配位している酸素をスパッタによって除去して、界面に酸素が存在しにくい状態で第2電極の下層の白金族元素と結合させることができる。ただし、この合金は硬く、延性が少ないため、加速された原料が合金内部にまで入り込みにくくなるので、接合層領域の厚さがほとんどない。そのため、展性に富む材料を用いる場合に比べて、やや結合が弱くなる(結合層領域が小さくなる)ことが考えられる。しかし、このような合金を、延性を考慮しない第2電極の下層として異種原料を同時にスパッタするなどして形成させる場合には何ら問題はなく、第1電極の上層と好ましい密着性を実現する。   If the upper layer of the first electrode is an alloy other than the same group as the platinum group element, for example, an alloy of Pt and a platinum group element other than Pt such as a Pt-Ir alloy, oxygen coordinated on the surface is sputtered. To bond with the platinum group element in the lower layer of the second electrode in a state where oxygen is hardly present at the interface. However, since this alloy is hard and has low ductility, it is difficult for the accelerated raw material to enter the inside of the alloy, so that the thickness of the bonding layer region is almost nil. Therefore, it is conceivable that the bonding becomes slightly weaker (the bonding layer region becomes smaller) as compared with the case where a material having high malleability is used. However, when such an alloy is formed as a lower layer of the second electrode without considering ductility by simultaneously sputtering different kinds of raw materials, there is no problem, and preferable adhesion to the upper layer of the first electrode is realized.

また、白金族単一層、或いは、上記白金族元素からなる合金化層以外で、Rh酸化物、Pd酸化物、Ru酸化物など、白金族元素と酸素との化合物であって、導電性を有する酸化物を第1電極の上層として用いることもできる。これら白金族元素と酸素との化合物は酸化物ではあるが、第1電極の上層に用いることで、低抵抗で、かつ第2電極との密着性に優れた第1電極を形成することができる。白金族元素と酸素との化合物は、上記の単一白金族元素層や、白金族元素の合金層のように、その表面にのみ酸化物(結合の弱い酸化物)が形成、或いは、酸素が配位(吸着)された状態に比して、酸素との結合強度は大きい。そのため、白金族元素の酸化物を用いる場合は、白金族元素単一層、或いは白金族元素の合金で接合領域を形成させることで、低抵抗で優れた密着性を実現できるという上記の機構ではなく、別の機構が成り立つと推測される。   In addition, other than a platinum group single layer or an alloyed layer made of the platinum group element, a compound of a platinum group element and oxygen, such as Rh oxide, Pd oxide, and Ru oxide, having conductivity. An oxide can be used as an upper layer of the first electrode. Although a compound of these platinum group elements and oxygen is an oxide, the first electrode having low resistance and excellent adhesion to the second electrode can be formed by using the compound in the upper layer of the first electrode. . A compound of a platinum group element and oxygen forms an oxide (an oxide having a weak bond) only on its surface, as in the above-described single platinum group element layer or an alloy layer of the platinum group element, or oxygen The bond strength with oxygen is higher than in the coordinated (adsorbed) state. Therefore, when an oxide of a platinum group element is used, by forming the bonding region with a single layer of the platinum group element or an alloy of the platinum group element, it is not the mechanism described above that can realize excellent adhesion with low resistance. It is speculated that another mechanism holds.

白金族元素の酸化物を第1電極の上層として形成し、その後、熱処理合金化処理を行うと、層内部で熱反応が生じる。第1電極の下層とは、単一白金族元素層の場合と同様に、安定な界面を保つと考えられる。異なるのは、外気と接している第1電極上層表面近傍であって、単一白金族元素の場合は、酸素が一時的に吸着することで擬似的に安定な状態となるが、白金族元素と酸素との化合物の場合は、その表面近傍領域と、表面から離間する領域(層内部領域)とにおいて、酸素と白金族元素との比率が一定ではなくなり、第1電極の表面からの深さによって組成傾斜するように内部変化が生じているものと考えられる。熱処理時の外気の条件によって、表面近傍の組成が白金族元素リッチ層、或いは酸素リッチ層となるよう組成傾斜し、成膜時に安定であった組成比が崩壊することで活性化された第1電極表面が、第2電極の下層の白金族元素と結合することで実質的に明確な界面が形成されない状態となって低抵抗な電極が実現されるものと考えられる。これは、酸化物が導電性を有する白金族元素特有に見られるもので、触媒作用等にも起因すると思われる。   When an oxide of a platinum group element is formed as an upper layer of the first electrode, and then a heat treatment alloying treatment is performed, a thermal reaction occurs inside the layer. It is considered that a stable interface is maintained with the lower layer of the first electrode as in the case of the single platinum group element layer. The difference is in the vicinity of the upper surface of the first electrode in contact with the outside air. In the case of a single platinum group element, oxygen is temporarily adsorbed to be in a pseudo-stable state. In the case of a compound of oxygen and oxygen, the ratio of oxygen to the platinum group element is not constant in a region near the surface and in a region separated from the surface (layer internal region), and the depth from the surface of the first electrode It is considered that the internal change occurs due to the composition gradient. Depending on the condition of the outside air during the heat treatment, the composition gradient near the surface becomes a platinum group element-rich layer or an oxygen-rich layer, and the composition ratio that was stable at the time of film formation was collapsed to be activated. It is considered that the electrode surface is bonded to the platinum group element in the lower layer of the second electrode so that a substantially clear interface is not formed, thereby realizing a low-resistance electrode. This is because the oxide is peculiar to the platinum group element having conductivity and is considered to be caused by the catalytic action and the like.

何れにせよ、第1電極の上層が、熱処理後に活性化されている、或いは、準活性化されていることで、第2電極の下層形成時に、その表面の活性種と強固に接合して、界面準位がほとんど存在しないような、或いは、界面の準位が緩やかな傾斜を有するような接合層領域を形成することができる。このような結合は、主としてそれ自体が酸化物を形成しにくい白金族元素、或いは、酸化物が形成されても導電性を保持可能な白金族元素からなる材料を、第1電極と第2電極との界面(接触面)にそれぞれ設けて上記のような接合層領域を形成することによって、極めて低抵抗で、信頼性に優れた電極構造を実現することができる。   In any case, since the upper layer of the first electrode is activated or quasi-activated after the heat treatment, when the lower layer of the second electrode is formed, it is strongly bonded to the active species on the surface thereof, It is possible to form a bonding layer region in which almost no interface level exists or in which the interface level has a gentle slope. Such a bond is formed mainly by using a platinum group element which itself hardly forms an oxide or a platinum group element which can maintain conductivity even when an oxide is formed by using a first electrode and a second electrode. By forming the above-described bonding layer region at each of the interfaces (contact surfaces), it is possible to realize an electrode structure with extremely low resistance and excellent reliability.

本発明の請求項5に記載の窒化物半導体素子は、第2電極の下層は、単一の白金族元素からなる白金族単一層、又は、白金族元素の合金層からなることを特徴とする。ここでは、白金族元素は、合金化層(熱処理されて合金となっている層)ではなく、成膜時に2種以上の白金族元素を用いた混合層(合金層)である。熱処理された第1電極の上に堆積される第2電極の下層は、堆積初期(成膜初期)の段階において、第1電極の表面に、熱処理によって生成される反応生成物、或いは、第2電極形成のための成膜装置内に残存する不純物等の影響を受けやすい。   The nitride semiconductor device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the lower layer of the second electrode is made of a platinum group single layer made of a single platinum group element or a platinum group element alloy layer. . Here, the platinum group element is not an alloyed layer (a layer that has been heat-treated into an alloy), but a mixed layer (alloy layer) using two or more kinds of platinum group elements at the time of film formation. The lower layer of the second electrode deposited on the heat-treated first electrode forms a reaction product generated by the heat treatment or the second layer on the surface of the first electrode at an initial stage of deposition (early film formation). It is susceptible to impurities and the like remaining in the film forming apparatus for forming electrodes.

動作領域を左右する第1電極と第2電極とを、装置間移動を伴わないようにして連続形成させることができれば、装置間移動に伴う不連続界面の形成を抑制することができる。しかし、オーミック接触させるため、また、素子の信頼性を向上させるために熱処理工程を必要とする第1電極とに対し、引き出し用の電極として用いるために、非熱処理、或いは、第1電極の熱処理条件よりも穏やかな条件での熱処理を行う第2電極は、その目的も異なるために形状も異なる場合が多いため、別工程で形成させるのが好ましい。そのため、装置間移動後の成膜の初期段階で形成される第2電極の下層を、上記のような白金族単一層、或いは、白金族元素の合金層とすることで、第1電極表面に付着している不純物、或いは反応生成物、更には第2電極の成膜装置内に残っている酸素などの残留成分と反応しにくく、第1電極との界面の高抵抗化を抑制することができる。   If the first electrode and the second electrode, which determine the operation area, can be continuously formed without involving the movement between the devices, the formation of the discontinuous interface due to the movement between the devices can be suppressed. However, a non-heat treatment or a heat treatment of the first electrode is used to make an ohmic contact and to use as a lead electrode with respect to the first electrode which requires a heat treatment step to improve the reliability of the element. The second electrode, which is subjected to a heat treatment under milder conditions than the above conditions, often has a different shape due to a different purpose, and thus is preferably formed in a separate step. Therefore, by forming the lower layer of the second electrode formed at the initial stage of the film formation after the movement between the apparatuses as the above-described platinum group single layer or the alloy layer of the platinum group element, the first electrode surface is formed. It is difficult to react with the adhered impurities or reaction products, and also residual components such as oxygen remaining in the film forming apparatus for the second electrode, and it is possible to suppress the increase in resistance at the interface with the first electrode. it can.

第2電極の下層として、上記以外の材料、例えばTiを用い、第1電極の上層にPtを用いると、第1電極と密着性よく接合させることができる。しかしながら、Tiが酸素と結合し易いため、第1電極の表面に配位(吸着)していた酸素と反応して成膜初期において直ちに酸化物を形成する。したがって、第1電極と第2電極との間に酸素(酸化物)が介在された状態となる。Tiの酸化物は絶縁性であるため、第2電極の下層として用いると、第1電極との界面が高抵抗となるので好ましくない。このように、単に密着性が良い材料(Tiなど)を選択すると、第2電極が剥がれることによる高抵抗化を抑制することは可能であるが、絶縁性の介在層を生成することによる高抵抗化までを抑制することはできない。   If a material other than the above, for example, Ti is used as the lower layer of the second electrode and Pt is used as the upper layer of the first electrode, the second electrode can be bonded to the first electrode with good adhesion. However, since Ti is easily bonded to oxygen, it reacts with oxygen coordinated (adsorbed) on the surface of the first electrode to immediately form an oxide in an early stage of film formation. Therefore, oxygen (oxide) is interposed between the first electrode and the second electrode. Since the oxide of Ti is insulative, it is not preferable to use it as a lower layer of the second electrode because the interface with the first electrode becomes high in resistance. As described above, if a material having good adhesion (such as Ti) is simply selected, it is possible to suppress the increase in resistance due to peeling of the second electrode, but it is possible to suppress the increase in resistance by forming an insulating intermediate layer. It is not possible to suppress up to conversion.

以上のように、第1電極の上層と、第2電極の下層を、上述のような白金族元素系材料からなる層とすることで、酸素の存在確率が極めて低い界面領域(接合層領域)、或いは、高抵抗化となる酸化物の存在しない接合層領域を形成することができる。このような、材料を、第1電極の上層、或いは第2電極の下層のいずれか一方に形成することでも、電極全体(第1電極と第2電極)の特性を向上させることはできるが、本発明のように、第1電極と第2電極との接合部に上記材料を配置させることで、極めて優れた電極とすることができる。特に、第1電極の上層と、第2電極の下層とを、同一の白金族元素の層とすることで、優れた密着性とすることができる。特に好ましくはPtであり、これによって動作電圧が低く、かつ、高出力駆動時においても経時変化が少なく、極めて信頼性に優れた素子を実現することができる。   As described above, by forming the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode as the layers made of the platinum group element-based material as described above, the interface region (bonding layer region) having a very low oxygen existence probability. Alternatively, a bonding layer region which does not include an oxide which increases resistance can be formed. By forming such a material on either the upper layer of the first electrode or the lower layer of the second electrode, the characteristics of the entire electrode (the first electrode and the second electrode) can be improved. By arranging the above-described material at the joint between the first electrode and the second electrode as in the present invention, an extremely excellent electrode can be obtained. In particular, when the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are made of the same platinum group element layer, excellent adhesion can be obtained. Particularly preferred is Pt, which makes it possible to realize an element having a low operating voltage, little change over time even during high-output driving, and extremely excellent reliability.

本発明の請求項8に記載の窒化物半導体素子は、第1電極が設けられた半導体層表面は、電極形成領域と絶縁膜形成領域とを有し、第2電極は、電極形成領域から絶縁膜形成領域とを被覆することを特徴とする。第1電極は半導体層に接して形成され、その接した部分が導通経路を構成する。LDにおいては、導波路領域に効率よく電流を注入させるために、また、LEDにおいても、発光層に広く有効に電流を注入させるために、電流の導通経路を制御する。このような場合、第1電極の形成領域を制御するのではなく、半導体層表面に絶縁膜を形成して非導通領域を形成して第1電極を形成することで、容易に導通経路を制御できる。そして、第1電極と接合するように形成される第2電極を、上記のような絶縁膜形成領域と、電極形成領域との両方を被覆するように形成させることで、第1電極に効率よく電流が流れるよう制御することができる。   In the nitride semiconductor device according to claim 8 of the present invention, the surface of the semiconductor layer provided with the first electrode has an electrode formation region and an insulating film formation region, and the second electrode is insulated from the electrode formation region. The film forming region is covered. The first electrode is formed in contact with the semiconductor layer, and the contact portion forms a conduction path. In an LD, a current conduction path is controlled in order to efficiently inject a current into a waveguide region, and also in an LED, in order to effectively and effectively inject a current into a light emitting layer. In such a case, the conductive path is easily controlled by forming an insulating film on the surface of the semiconductor layer to form a non-conductive region and forming the first electrode, instead of controlling the formation region of the first electrode. it can. Then, the second electrode formed so as to be bonded to the first electrode is formed so as to cover both the insulating film forming region and the electrode forming region as described above, so that the first electrode is efficiently formed. It can be controlled so that a current flows.

本発明の請求項9に記載の窒化物半導体素子は、絶縁膜形成領域は、ストライプ状の前記電極形成領域を挟む複数の領域、又は、電極形成領域に分離された複数の領域であることを特徴とする。図1に示すようなLDでは、ストライプ状の電極形成領域の両側に絶縁膜が形成され、その両方の領域を被覆するように第2電極が形成されている。これにより、半導体層への電流経路を、所望の位置に安定に形成させることができる。また、LEDにおいても、格子状、或いは線状などの第1電極を有する場合は、その第1電極形成領域に挟まれた半導体層露出面に絶縁膜を形成することで、絶縁膜形成領域が電極形成領域によって複数の領域に分離されているような形態とすることができる。このように、絶縁膜領域を分離させることで、光の取り出し効率を向上させることができる。   In the nitride semiconductor device according to the ninth aspect of the present invention, the insulating film formation region may be a plurality of regions sandwiching the stripe-shaped electrode formation region, or a plurality of regions separated by the electrode formation region. Features. In an LD as shown in FIG. 1, an insulating film is formed on both sides of a stripe-shaped electrode formation region, and a second electrode is formed so as to cover both regions. Thus, a current path to the semiconductor layer can be stably formed at a desired position. In the case where the LED also has a grid-like or linear first electrode, an insulating film is formed on an exposed surface of the semiconductor layer sandwiched between the first electrode forming regions, so that the insulating film forming region is formed. It is possible to adopt a form in which the electrode is divided into a plurality of regions by an electrode formation region. As described above, by separating the insulating film region, light extraction efficiency can be improved.

本発明の請求項10に記載の窒化物半導体素子は、凸部からなるリッジを備えたレーザ素子であり、第1電極は、リッジ上面に接して形成されていることを特徴とする。LDのリッジは、その直下に導波路領域(動作領域)が形成される重要な部分である。そして、幅の小さいこのリッジには素子駆動時に大電流が流れる。そのため、この領域に形成される電極を、本発明の構成を有する電極を形成させることで、極めて信頼性に優れたLD素子とすることができる。   A nitride semiconductor device according to a tenth aspect of the present invention is a laser device having a ridge formed of a convex portion, wherein the first electrode is formed in contact with an upper surface of the ridge. The LD ridge is an important part in which a waveguide region (operating region) is formed immediately below. Then, a large current flows through the ridge having a small width when the element is driven. Therefore, by forming an electrode having the structure of the present invention as an electrode formed in this region, an extremely reliable LD element can be obtained.

本発明の請求項11に記載の窒化物半導体素子は、リッジの両側面及びその側面から連続する半導体層の平面上に第1の絶縁膜を有すると共に、第1の絶縁膜上から半導体層の側面にかけて連続する第2の絶縁膜を有してなり、第1電極は、第2の絶縁膜と離間するよう形成されていることを特徴とする。   The nitride semiconductor device according to claim 11 of the present invention has a first insulating film on both sides of a ridge and a plane of a semiconductor layer continuous from the side surfaces thereof, and a semiconductor layer formed on the first insulating film. It has a second insulating film continuous over the side surface, and the first electrode is formed so as to be separated from the second insulating film.

図7(A)は、半導体層にリッジが形成され、そのリッジ側面とリッジ両脇に第1の絶縁膜709が設けられ、リッジ上部と第1の絶縁膜上部とを被覆するように第1電極が形成されていることを示す模式図である。第1電極の下層が、Ni/Auなどの熱処理によって合金化される金属膜の積層構造で形成されている場合、熱処理によってその層構成が変化する。その際、下層の内部だけでなく、下層と半導体層との界面、及び下層と上層(白金族元素層)との界面においても反応が進行し、活性な界面領域が形成される。ここで、上層が白金族元素からなる層であるため、その触媒作用によって、系外への酸素の移動を上層と下層との界面付近で行うことができる。これにより、下層内部の反応や、下層と半導体層との反応に関与する酸素(外気)を適正な量に制御して、上層と下層との界面(太線で示す)を安定にすることができる。このように、表面に形成される白金族元素の層(上層)は、熱処理時に下層の合金化を安定に行うためのキャップ層として作用する。   In FIG. 7A, a ridge is formed in a semiconductor layer, a first insulating film 709 is provided on a side surface of the ridge and on both sides of the ridge, and a first insulating film 709 is formed so as to cover the upper portion of the ridge and the upper portion of the first insulating film. It is a schematic diagram which shows that an electrode is formed. When the lower layer of the first electrode is formed with a laminated structure of a metal film alloyed by a heat treatment such as Ni / Au, the layer structure is changed by the heat treatment. At this time, the reaction proceeds not only inside the lower layer but also at the interface between the lower layer and the semiconductor layer and the interface between the lower layer and the upper layer (platinum group element layer) to form an active interface region. Here, since the upper layer is a layer made of a platinum group element, oxygen can be moved out of the system near the interface between the upper layer and the lower layer by the catalytic action. This makes it possible to control the amount of oxygen (outside air) involved in the reaction inside the lower layer and the reaction between the lower layer and the semiconductor layer to an appropriate amount, thereby stabilizing the interface between the upper layer and the lower layer (indicated by a thick line). . As described above, the layer (upper layer) of the platinum group element formed on the surface functions as a cap layer for stably alloying the lower layer during heat treatment.

また、第1電極下層の構成元素が上層の白金族元素の層を通り越して第1電極の表面に移動することがないので、表面を安定な状態で維持できる。そのため、第1電極表面に、下層の構成元素に基づく絶縁性の酸化物が形成されることがなく、第2電極との間に、接合層領域713が形成されて、密着性を良好なものとすることができる。   In addition, since the constituent elements of the lower layer of the first electrode do not move to the surface of the first electrode through the upper layer of the platinum group element, the surface can be maintained in a stable state. Therefore, an insulating oxide based on the constituent element of the lower layer is not formed on the surface of the first electrode, and the bonding layer region 713 is formed between the first electrode and the second electrode, thereby improving the adhesion. It can be.

本発明の請求項12に記載の窒化物半導体素子は、第1の絶縁膜及び/又は第2の絶縁膜は、単層又は多層構造の密着層で被覆されていることを特徴とする。電極は、半導体層に電流を注入させるために、半導体層に接するよう形成されるものであるが、その注入領域を制限する、或いは短絡を防止する等の目的で半導体層上に形成される絶縁膜上にも接するように形成されている。電極材料は、絶縁膜との密着性が必ずしもよいとは言えない。そのため、第1電極と第2電極の密着性に問題はなくても、絶縁膜とも密着性が悪いために剥がれやすくなり、それによって高抵抗化するなど素子特性の悪化を招く場合がある。そのような場合に、電極と絶縁層との密着性を補強するための補強層(密着層)を設けることで、第2電極の剥がれを抑制し、素子特性の劣化を抑制することができる。   A nitride semiconductor device according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that the first insulating film and / or the second insulating film is covered with a single-layer or multi-layer adhesive layer. The electrode is formed so as to be in contact with the semiconductor layer in order to inject a current into the semiconductor layer. However, an electrode formed on the semiconductor layer for the purpose of restricting the injection region or preventing a short circuit. It is formed so as to be in contact with the film. The electrode material does not always have good adhesion to the insulating film. For this reason, even if there is no problem in the adhesion between the first electrode and the second electrode, the insulating film has poor adhesion, so that the first electrode and the second electrode are easily peeled off, which may cause deterioration of device characteristics such as high resistance. In such a case, by providing a reinforcing layer (adhesion layer) for reinforcing the adhesion between the electrode and the insulating layer, peeling of the second electrode can be suppressed, and deterioration of element characteristics can be suppressed.

本発明の請求項13に記載の窒化物半導体素子は、密着層の最上層が、白金族元素を含む層であることを特徴とする。白金族元素からなる上層を上面とすることで第2電極との密着性に優れた電極とすることができる。しかしながら、絶縁膜との密着性は必ずしも良くない場合もあり、特に、酸化物系の絶縁膜とは密着性が低く、剥がれやすいという性質を有する。これに対し、電極材料としては不向きであるが、絶縁膜との密着性の高い金属材料もある。図7(C)は、多層構造の密着層が形成されていることを示す模式図である。本発明では、絶縁膜との密着性に優れた材料(金属材料)を下層とし白金族元素を上層とする密着層711で第1の絶縁膜709及び第2の絶縁膜710を被覆することで、第2電極の形成面を、絶縁膜の占有領域が少ない面とすることができ、第2電極の密着性を補強することができる。特に、図7(C)のように第1及び第2の絶縁膜の両方を密着層で被覆することで、第2電極の形成領域W2を、第1電極705と接する領域W1と、密着層711と接する領域W3とを合わせた全てが白金族元素からなる領域とすることができる。すなわち、第2電極の形成界面が、全てが金属結合で形成されることになり、広い領域に渡って接合層領域を形成させることができるので、極めて優れた密着性を実現することができる。   The nitride semiconductor device according to claim 13 of the present invention is characterized in that the uppermost layer of the adhesion layer is a layer containing a platinum group element. By forming the upper layer made of a platinum group element as the upper surface, an electrode having excellent adhesion to the second electrode can be obtained. However, the adhesion to the insulating film may not always be good. In particular, the film has low adhesion to an oxide-based insulating film and is easily peeled. On the other hand, there is a metal material which is not suitable as an electrode material but has high adhesion to an insulating film. FIG. 7C is a schematic diagram showing that an adhesion layer having a multilayer structure is formed. In the present invention, the first insulating film 709 and the second insulating film 710 are covered with an adhesive layer 711 in which a material (metal material) having excellent adhesion to an insulating film is a lower layer and a platinum group element is an upper layer. In addition, the surface on which the second electrode is formed can be a surface with a small area occupied by the insulating film, and the adhesion of the second electrode can be reinforced. In particular, as shown in FIG. 7C, by covering both the first and second insulating films with an adhesive layer, the formation region W2 of the second electrode can be separated from the region W1 in contact with the first electrode 705 and the adhesive layer. All of the region W3 in contact with the region 711 and the region W3 can be a region made of a platinum group element. That is, since the entire formation interface of the second electrode is formed by metal bonding, and the bonding layer region can be formed over a wide region, extremely excellent adhesion can be realized.

本発明の請求項14に記載の窒化物半導体素子は、密着層の最上層が、第1電極の上層と同一元素又は同一材料からなることを特徴とする。このような構成とすることで、第1電極上層と密着層の最上層との上に接して形成される第2電極下層との接触界面に、高抵抗領域を形成しにくくすることができ、しかも、同一材料であることで密着性に優れた電極構造とすることができる。   The nitride semiconductor device according to claim 14 of the present invention is characterized in that the uppermost layer of the adhesion layer is made of the same element or the same material as the upper layer of the first electrode. With such a configuration, it is possible to make it difficult to form a high-resistance region at the contact interface between the first electrode upper layer and the second electrode lower layer formed in contact with the uppermost layer of the adhesion layer, In addition, an electrode structure having excellent adhesion can be obtained by using the same material.

本発明の請求項15に記載の窒化物半導体素子は、密着層の上層がPtであることを特徴とする。これにより、第2電極との密着性に優れた電極構造とすることができる。   The nitride semiconductor device according to claim 15 of the present invention is characterized in that the upper layer of the adhesion layer is Pt. Thus, an electrode structure having excellent adhesion to the second electrode can be obtained.

本発明の請求項16に記載の窒化物半導体素子は、密着層が第1電極の上又は下に接して形成されていることを特徴とする。密着層は、第1の絶縁膜及び/又は第2の絶縁膜を被覆するものであるが、第2電極の形成時に、酸化物等からなる絶縁膜が露出しないようにするのが好ましい。そのため、上層の白金族元素の層を有する密着層を形成することで、第2電極を、より強固に密着させることができる。図3では、第1電極の上に密着層が形成されているが、第1電極よりも先に密着層を形成する場合は第1電極の下に密着層が形成される形態となる。この密着層は、半導体層への電流注入には関与しない層として形成するので、例えばLDのリッジ近傍に形成して、光学特性を制御する層として機能させることができる。特に、密着層の下層として、絶縁膜との密着性に優れたTiを形成させ、この層をリッジ近傍に形成させることで、光吸収領域として機能させて、光の閉じ込めを制御することも可能である。   The nitride semiconductor device according to claim 16 of the present invention is characterized in that the adhesion layer is formed so as to be in contact with above or below the first electrode. Although the adhesion layer covers the first insulating film and / or the second insulating film, it is preferable that the insulating film made of an oxide or the like is not exposed when the second electrode is formed. Therefore, by forming an adhesion layer having an upper layer of a platinum group element, the second electrode can be more firmly adhered. In FIG. 3, the adhesion layer is formed on the first electrode. However, when the adhesion layer is formed before the first electrode, the adhesion layer is formed below the first electrode. Since this adhesion layer is formed as a layer not involved in current injection into the semiconductor layer, it can be formed, for example, near the ridge of the LD to function as a layer for controlling optical characteristics. In particular, by forming Ti with excellent adhesion to the insulating film as a lower layer of the adhesion layer and forming this layer near the ridge, it can function as a light absorption area and control light confinement. It is.

上記のような構成にすることにより、本発明の半導体素子は、熱処理を行うことで半導体層とのオーミック接触が可能となる熱処理層からなる第1電極と、その上に形成される引き出し用の第2電極との間に、接合層領域を形成することで、優れた密着性を有すると共に、動作電圧が低く、かつ、高出力駆動時においても経時変化が少なく、極めて安定な動作特性を有する、信頼性に優れた窒化物半導体素子とすることができる。また、電極と絶縁膜との間に密着層を介在させることで、電極材料及び絶縁膜材料を、互いの密着性を考慮せずに選択することができるので、更に良好な動作電圧を実現し、かつ、密着性にも優れた窒化物半導体素子とすることができる。   With the above-described configuration, the semiconductor element of the present invention has a first electrode formed of a heat treatment layer capable of forming an ohmic contact with the semiconductor layer by performing a heat treatment, and a lead electrode formed on the first electrode. By forming a bonding layer region between the second electrode and the second electrode, it has excellent adhesion, low operating voltage, little change over time even during high-output driving, and extremely stable operating characteristics. Thus, a nitride semiconductor device having excellent reliability can be obtained. In addition, by providing an adhesion layer between the electrode and the insulating film, the electrode material and the insulating film material can be selected without considering their mutual adhesion, so that a better operating voltage can be realized. In addition, a nitride semiconductor device having excellent adhesion can be obtained.

以下、本発明について説明するが、本発明の窒化物半導体素子は、実施の形態に示された素子構造に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described, but the nitride semiconductor device of the present invention is not limited to the device structure shown in the embodiment.

本発明の窒化物半導体素子は、半導体層上に設けられ、主として半導体層とオーミック接触させるための第1電極と、主として取りだし用の電極として用いる第2電極とを界面を特定の構成とすることで、密着性に優れ、且つ、界面での抵抗が低く、動作特性が極めて安定な電極構造とするものである。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the first electrode mainly provided on the semiconductor layer and brought into ohmic contact with the semiconductor layer and the second electrode mainly used as an extraction electrode have a specific interface. Thus, the electrode structure has excellent adhesion, low resistance at the interface, and extremely stable operation characteristics.

第1電極と第2電極とはその機能が異なるため、それぞれの大きさ(幅・長さ)や形状は、目的に応じて、或いは工程等を考慮して好ましい形状とすることができる。第1電極と第2電極は、動作部において接するように形成されていればよく、それぞれの全面において接続されていなくてもよい。LEDの場合は、発光層の広い領域に電流を均一に流せるように、膜厚及び形状等を考慮して第1電極と第2電極とを形成させる。また、第1電極と第2電極の接合部は、p側電極とn側電極との配置にも考慮して、発光層への有効な電流注入ができるようにするのが好ましい。LDの場合は第1電極と第2電極とがリッジ上部で接合されるようにすることで、界面抵抗による動作電圧上昇を抑制することができる。第1電極よりも後工程で設けられる第2電極は、その底面全面と第1電極とが接するように形成してもよく、或いは、その一部が第1電極の上に形成され、他の部分が半導体層上若しくは絶縁膜上に接するように設けてもよい。   Since the first electrode and the second electrode have different functions, the size (width / length) and shape of each can be set to a preferable shape depending on the purpose or in consideration of the process and the like. The first electrode and the second electrode need only be formed so as to be in contact with each other in the operation section, and need not be connected on the entire surface. In the case of an LED, the first electrode and the second electrode are formed in consideration of the film thickness, the shape, and the like so that a current can flow uniformly in a wide area of the light emitting layer. Further, it is preferable that the junction between the first electrode and the second electrode allows effective current injection into the light emitting layer in consideration of the arrangement of the p-side electrode and the n-side electrode. In the case of an LD, the first electrode and the second electrode are joined at the upper part of the ridge, whereby an increase in operating voltage due to interface resistance can be suppressed. The second electrode provided in a step subsequent to the first electrode may be formed so that the entire bottom surface thereof is in contact with the first electrode, or a part of the second electrode is formed on the first electrode and other The portion may be provided so as to be in contact with the semiconductor layer or the insulating film.

LDでは、半導体層に形成されるリッジのストライプ方向においては、第1電極はストライプ状の導波路領域と平行になるようストライプ状に形成するのが好ましいが、これに限られるものではない。すなわち、第1電極の形状がストライプ状でなくても、半導体層との接触領域がストライプとなるように形成されていればよい。また、ストライプと平行な方向の導波路領域の全領域に渡るように設けるのが好ましいが、電極形成時のフォトリソ工程や、後工程でのチップ化工程等を考慮して、端部から離間するようにするなど、好ましい大きさ及び形状を選択することができる。   In the LD, in the stripe direction of the ridge formed in the semiconductor layer, the first electrode is preferably formed in a stripe shape so as to be parallel to the stripe-shaped waveguide region, but is not limited thereto. That is, the first electrode need not be formed in a stripe shape, but may be formed so that the contact region with the semiconductor layer becomes a stripe. Further, it is preferable to provide so as to cover the entire region of the waveguide region in the direction parallel to the stripe, but it is separated from the end portion in consideration of a photolithography process at the time of electrode formation, a chip formation process in a later process, and the like. For example, a preferable size and shape can be selected.

第1電極と第2電極との接続領域は、導波路領域の全領域に相当する領域で接続させることで、動作電圧を安定にすることができ好ましいが、第2電極を第1電極よりも短くして、第2電極は分割領域上部に形成しないようにするのが好ましい。これは、第2電極の、特に最上層に形成される金属がAuである場合、その延性のために分割が非常に困難となるためである。また、リッジ上部を接続部とすることで、第2電極に注入された電流を、第1電流を介して効率よく半導体層に流すことができるので、導波路領域への光の閉じ込めを安定にしてレーザ光のビーム形状を良好に維持することができ、閾値が安定になると共に、動作電圧も安定にすることができる。   The connection region between the first electrode and the second electrode is preferably connected to a region corresponding to the entire region of the waveguide region, so that the operating voltage can be stabilized. It is preferable to make the length short so that the second electrode is not formed above the divided region. This is because, when the metal formed on the second electrode, particularly on the uppermost layer, is Au, the division becomes very difficult due to its ductility. Further, by using the upper portion of the ridge as the connection portion, the current injected into the second electrode can efficiently flow through the semiconductor layer via the first current, so that light confinement in the waveguide region can be stabilized. As a result, the beam shape of the laser beam can be maintained satisfactorily, the threshold value can be stabilized, and the operating voltage can be stabilized.

リッジと垂直な方向においては、第1電極は、リッジ上部に形成されているのが必要である。また、第1電極は、リッジから遠く離間する領域にまで形成しなくてもよく、リッジの幅と同一、或いは、それよりも大きい幅で形成させる。また、リッジの左右で同一長さとなるように形成するのが好ましい。また、ストライプ(共振器)の全領域に渡って、同一幅で形成するのが好ましい。   In the direction perpendicular to the ridge, the first electrode needs to be formed above the ridge. Further, the first electrode does not need to be formed even in a region far away from the ridge, and is formed to have a width equal to or larger than the width of the ridge. Further, it is preferable that the ridges are formed so as to have the same length on the left and right sides. Further, it is preferable that the stripes (resonators) be formed with the same width over the entire region.

また、リッジと垂直な方向における第1電極と第2電極の接合層領域は、リッジ幅と同一か、或いはそれよりも広い幅に形成させるのが好ましく、これにより動作電圧を安定化できる。リッジ幅よりも狭い範囲で接続させると、電流注入領域が狭くなって動作電圧が上昇する場合があるので好ましくない。特に、リッジ上部に接合面を形成するのが好ましい。第2電極は、ワイヤボンディングのために、リッジ上部以外の領域にワイヤを接合可能な程度の幅を有するようにする。この領域は、ストライプの全領域のうちの一部のみでよいので、第2電極の幅は、ストライプの全領域に渡って同一でなくてもよい。   Further, it is preferable that the junction layer region of the first electrode and the second electrode in the direction perpendicular to the ridge is formed to have the same width as the ridge width or a width larger than that, thereby stabilizing the operation voltage. If the connection is made in a range narrower than the ridge width, the current injection region becomes narrower and the operating voltage may increase, which is not preferable. In particular, it is preferable to form a bonding surface on the ridge. The second electrode has such a width that a wire can be bonded to a region other than the upper portion of the ridge for wire bonding. Since this region may be only a part of the entire region of the stripe, the width of the second electrode may not be the same over the entire region of the stripe.

図7(A)に示すように、第2電極の形成領域(幅)W2は、第1電極の形成領域W1よりも大きくするのが好ましく、この場合は、第2の絶縁膜710によって、絶縁性に優れた素子とすることができるので、高出力時の信頼性に優れた素子とすることができる。又、第2電極の形成領域(幅)W2を、第1電極の形成領域W1よりも小さくすることで、電極の周囲に絶縁膜露出面を形成することができる。この露出された絶縁膜領域によって、フェイスダウン時に第2電極の熱に伴う形状変化を原因とする短絡を低減し、歩留まりよく素子を得ることができる。   As shown in FIG. 7A, it is preferable that the formation region (width) W2 of the second electrode be larger than the formation region W1 of the first electrode. Therefore, an element having excellent reliability at the time of high output can be obtained. Further, by making the formation region (width) W2 of the second electrode smaller than the formation region W1 of the first electrode, an exposed surface of the insulating film can be formed around the electrode. With the exposed insulating film region, a short circuit due to a shape change due to heat of the second electrode at the time of face down can be reduced, and an element can be obtained with a high yield.

本発明の電極の構成は、窒化物半導体素子のp側電極とn側電極の両方に設けても良く、どちらか一方でもよいが、LDにおいては、特に、p側電極に設けるのが好ましい。その中でも、リッジを有するLDに極めて有効である。また、両方の電極に用いる場合は、p側電極とn側電極のそれぞれの第1電極と第2電極の接合部の白金族元素は、同一でもよく、また、異なっていてもよい。好ましくは、p側n側の両方の接合面において、Ptを用いることで、これにより、極めて優れた密着性を実現でき、また、p側電極とn側電極の第2電極を同一材料で形成して、両電極の第2電極を同時に形成することができ、工程上においても有利である。   The structure of the electrode of the present invention may be provided on both the p-side electrode and the n-side electrode of the nitride semiconductor element, or on either one of them. In an LD, however, it is particularly preferable to provide the structure on the p-side electrode. Among them, it is extremely effective for an LD having a ridge. When used for both electrodes, the platinum group element at the junction between the first electrode and the second electrode of the p-side electrode and the n-side electrode may be the same or different. Preferably, Pt is used on both the p-side and n-side bonding surfaces, thereby achieving extremely excellent adhesion. Further, the second electrode of the p-side electrode and the n-side electrode is formed of the same material. Thus, the second electrodes of both electrodes can be formed at the same time, which is advantageous also in the process.

第1電極は熱処理によって良好なオーミック性を実現できる。熱処理温度としては、350℃〜1200℃の温度範囲とするのが好ましく、更に好ましくは400℃〜750℃で、特に好ましくは450℃〜600℃である。   The first electrode can achieve good ohmic properties by heat treatment. The heat treatment temperature is preferably in the range of 350 ° C to 1200 ° C, more preferably 400 ° C to 750 ° C, and particularly preferably 450 ° C to 600 ° C.

第1電極の上層は、白金族元素からなる層で狭持される中間層を有していてもよい。第1電極の上層が白金族元素の単一元素、或いは白金族元素の同一族元素の合金の層が1層である場合は、その層の上面と下面とでそれぞれ別の機能を有している。上面は、外気との反応が起こしにくく、第2電極との密着性を良好にするものである。また、下層はその下に形成されている合金化層との安定な界面を形成し、合金化反応を安定にするものである。この2つの機能は、分離させることもできる。例えば、半導体層の上に、Ni/Auからなる下層と、Pt/Ti/Ptからなる上層とからなる第1電極とする。上層は、上面と下面とに白金族元素の単一元素層があり、その層で、Ti(白金族元素以外の元素からなる層)からなる中間層を挟んだ形態とすることもできる。これにより、第1電極の下層と接している下側の白金族元素層によって第1層の熱変質や熱処理工程のバラツキを低減して、信頼性に優れた素子とすることができ、また、中間層の上に設けられる上側の白金族元素層によって、酸素の介在確率の極めてすくない界面を第2電極との間に形成し、低抵抗な電極構造とすることができる。このように、白金族元素の層を上層と下層に分離し、機能を分離させることができる。   The upper layer of the first electrode may have an intermediate layer sandwiched between layers made of a platinum group element. When the upper layer of the first electrode is a single layer of a single element of the platinum group element or an alloy layer of the same group element of the platinum group element, the upper and lower surfaces of the layer have different functions. I have. The upper surface does not easily react with the outside air and improves the adhesion to the second electrode. Further, the lower layer forms a stable interface with the alloyed layer formed thereunder, and stabilizes the alloying reaction. The two functions can be separated. For example, a first electrode including a lower layer made of Ni / Au and an upper layer made of Pt / Ti / Pt is formed on a semiconductor layer. The upper layer may have a single element layer of a platinum group element on the upper surface and the lower surface, and an intermediate layer made of Ti (a layer made of an element other than the platinum group element) may be sandwiched between the layers. Thus, the lower layer of the platinum group element that is in contact with the lower layer of the first electrode can reduce the thermal deterioration of the first layer and the variation in the heat treatment process, and can provide a highly reliable device. By the upper platinum group element layer provided on the intermediate layer, an interface with a very low probability of oxygen inclusion is formed between the second electrode and the lower electrode, so that a low-resistance electrode structure can be obtained. As described above, the function can be separated by separating the layer of the platinum group element into the upper layer and the lower layer.

また、第1電極の上層の中間層は、白金族元素からなる上層の上面と下面との界面に最適な材料を配して機能分離する、という機能の他に、白金族元素系の層だけでは十分ではない特性を補う層として機能させることができる。例えば、中間層を介在させることで第1電極の膜厚を厚くして放熱性を向上させることができる。また、3層以上の多層膜として、単一組成の層で膜厚を厚くする場合に比べて応力を緩和させることもできる。特に、LDのリッジに形成される第1電極は、極めて幅の狭い領域に形成され、しかも、その膜質によりリッジにかかる負荷が大きく左右されるので、多層構造としてリッジにかかる応力を緩和することで信頼性に優れたLD特性を得ることができる。また、光吸収係数を変化させることができるので、光学特性を制御することもできる。   In addition to the function of separating the functions by arranging an optimal material at the interface between the upper surface and the lower surface of the upper layer made of a platinum group element, the intermediate layer on the first electrode has only a platinum group element-based layer. Can function as a layer that compensates for insufficient properties. For example, the heat dissipation can be improved by increasing the thickness of the first electrode by interposing the intermediate layer. Further, as a multilayer film having three or more layers, the stress can be reduced as compared with the case where the film thickness is increased by a single composition layer. In particular, the first electrode formed on the ridge of the LD is formed in a very narrow region, and the load on the ridge is greatly affected by its film quality. As a result, LD characteristics with excellent reliability can be obtained. Further, since the light absorption coefficient can be changed, the optical characteristics can be controlled.

上記のように、第1電極の上層と第2電極の下層とが、共に白金族元素であることで、優れた密着性を有する接合層領域を形成させることができる。このような場合の第1電極の下層、或いは第2電極の上層の電極材料としては、以下の材料を用いることができる。また、下記の材料は、第1電極の上層と第2電極の下層とを同一元素、又は同一材料とする場合の、第1電極の上層及び第2電極の下層として用いることができる。   As described above, since the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are both platinum group elements, a bonding layer region having excellent adhesion can be formed. In such a case, the following materials can be used as the electrode material of the lower layer of the first electrode or the upper layer of the second electrode. The following materials can be used as the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode when the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are made of the same element or the same material.

n型窒化物半導体層に設けられる第1電極(第1電極の下層)としては、n型窒化物半導体層とオーミック性及び密着性が高い材料を選択することができ、具体的には、Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Au、W、Zr、Mo、Ta、Al、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは、Ti、Alを順に積層した多層構造である。第1電極形成後は、半導体層とのオーミック性を良くするために、材料によっては熱処理を行うことが好ましい場合がある。また、n側の第1電極の膜厚としては、総膜厚として100Å〜30000Å程度が好ましく、更に3000Å〜15000Å程度が好ましく、特に好ましくは5000Å〜10000Åである。この範囲内で形成することで、接触抵抗の低い電極とすることができるので好ましい。   As the first electrode (lower layer of the first electrode) provided on the n-type nitride semiconductor layer, a material having high ohmic properties and adhesion to the n-type nitride semiconductor layer can be selected. , Co, Fe, Ti, Cu, Au, W, Zr, Mo, Ta, Al, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os and the like. Can be used. Preferably, it has a multilayer structure in which Ti and Al are sequentially laminated. After the formation of the first electrode, it may be preferable to perform heat treatment depending on the material in order to improve ohmic contact with the semiconductor layer. The total thickness of the n-side first electrode is preferably about 100 to 30000, more preferably about 3000 to 15000, and particularly preferably 5000 to 10000. Forming in this range is preferable because an electrode having low contact resistance can be obtained.

また、n側の第1電極に接して形成されるn側の第2電極(第2電極の上層)の電極材料としては、Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Au、W、Zr、Mo、Ta、Al、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは多層膜とし、最上層はワイヤ等を接続させるのでAuを用いるのが好ましい。そして、このAuが拡散しないようにその下層には拡散防止層として機能する比較的高融点の材料を用いるのが好ましい。例えば、Ti、Pt、W、Mo、TiN等が挙げられる。膜厚としては、総膜厚として3000Å〜20000Åが好ましく、更に好ましくは7000Å〜13000Åの範囲である。   The electrode material of the n-side second electrode (upper layer of the second electrode) formed in contact with the n-side first electrode includes Ni, Co, Fe, Ti, Cu, Au, W, Zr, and Mo. , Ta, Al, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os, etc., and a single layer, alloy, or multilayer film thereof can be used. It is preferable to use Au since a multilayer film is preferably used and a wire or the like is connected to the uppermost layer. It is preferable to use a material having a relatively high melting point that functions as a diffusion preventing layer as a lower layer so that the Au does not diffuse. For example, Ti, Pt, W, Mo, TiN and the like can be mentioned. The total thickness is preferably from 3000 to 20000, more preferably from 7000 to 13000.

n側電極は、上記のように第1電極と第2電極とを別工程で設けるのではなく、連続して形成して第1電極と第2電極との両方の機能を兼ねる、すなわち、半導体層とオーミック接触するオーミック電極で、且つ、ワイヤを形成させる取り出し電極(パッド電極)とを兼用するn電極とすることもできる。これは、p側電極に比してn型半導体層とのオーミック接触が比較的容易であり、しかも、導波路領域からやや離間する領域であるため、光学特性をあまり考慮する必要がないため材料の自由度が大きいためである。このようなn電極の膜厚としては、総膜厚として3000Å〜20000Åが好ましく、更に好ましくは7000Å〜13000Åの範囲である。n側電極を、第1電極と第2電極とに分離しない場合は、p側電極に本発明の構成を適用させる。   The n-side electrode does not provide the first electrode and the second electrode in separate steps as described above, but is formed continuously and has both functions of the first electrode and the second electrode. An n-electrode that is an ohmic electrode in ohmic contact with the layer and also serves as an extraction electrode (pad electrode) for forming a wire can be used. This is a region where the ohmic contact with the n-type semiconductor layer is relatively easy as compared with the p-side electrode, and since it is a region slightly separated from the waveguide region, it is not necessary to consider optical characteristics so much. This is because the degree of freedom is large. The thickness of such an n-electrode is preferably in the range of 3,000 to 20,000, and more preferably in the range of 7000 to 13,000. When the n-side electrode is not separated into the first electrode and the second electrode, the configuration of the present invention is applied to the p-side electrode.

次に、p型窒化物半導体層に設けられるp側の第1電極(第1電極の下層)の電極材料としては、p型窒化物半導体層とオーミック性及び密着性が高い材料を選択することができ、具体的には、Ni、Co、Fe、Cr、Al、Cu、Au、W、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os及びこれらの酸化物、窒化物等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。好ましくは、Ni、Co、Fe、Cu、Au、Alから選択される少なくとも1種、及びこれらの酸化物、窒化物等である。   Next, as the electrode material of the p-side first electrode (lower layer of the first electrode) provided in the p-type nitride semiconductor layer, a material having high ohmic properties and adhesion to the p-type nitride semiconductor layer is selected. Specifically, Ni, Co, Fe, Cr, Al, Cu, Au, W, Mo, Ta, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os, and oxides and nitrides thereof And a single layer, an alloy, or a multilayer film thereof can be used. Preferably, at least one selected from Ni, Co, Fe, Cu, Au, and Al, and oxides and nitrides thereof are used.

また、p側の第2電極(第2電極の上層)の電極材料としては、Ni、Co、Fe、Ti、Cu、Au、W、Zr、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os及びこれらの酸化物、窒化物等があげられ、これらの単層、合金、或いは多層膜を用いることができる。最上層はワイヤ等を接続させるのでAuを用いるのが好ましい。そして、このAuが拡散しないようにその下層には拡散防止層として機能する比較的高融点の材料を用いるのが好ましい。例えば、Ti、Pt、W、Ta、Mo、TiN等が挙げられ、特に好ましい材料としてはTiが挙げられる。膜厚としては、総膜厚として3000Å〜20000Åが好ましく、更に好ましくは7000Å〜13000Åの範囲である。   The electrode material of the p-side second electrode (upper layer of the second electrode) includes Ni, Co, Fe, Ti, Cu, Au, W, Zr, Mo, Ta, Ag, Pt, Pd, Rh, and Ir. , Ru, Os and their oxides and nitrides, and a single layer, alloy, or multilayer film thereof can be used. The uppermost layer is preferably made of Au because it connects wires and the like. It is preferable to use a material having a relatively high melting point that functions as a diffusion preventing layer as a lower layer so that the Au does not diffuse. For example, Ti, Pt, W, Ta, Mo, TiN and the like can be mentioned, and particularly preferable material is Ti. The total thickness is preferably from 3000 to 20000, more preferably from 7000 to 13000.

第1電極の上層は、白金族元素からなる層で狭持される中間層を有することもできる。中間層は、単一の元素からなる層でもよく、或いは多層膜や合金であってもよい。また、中間層を狭持する上側の層と下側の層とは、共に白金族元素の層からなっていればよいので、同一の白金族元素であっても、異なる白金族元素であっても構わない。それぞれ、第1電極の下側層との密着性や、中間層との密着性、或いは、合金化処理後、第1電極の上側層の上に設ける取り出し電極との密着性等を考慮して材料を選択することができる。或いは、第1電極をマスクとしてエッチングするセルフアライメント方式でメサ部(リッジ)を形成する場合は、その最上層の白金族元素をエッチングガスの種類等も考慮に入れて材料を選択するのが好ましい。   The upper layer of the first electrode may have an intermediate layer sandwiched between layers made of a platinum group element. The intermediate layer may be a layer made of a single element, or may be a multilayer film or an alloy. Further, since the upper layer and the lower layer sandwiching the intermediate layer only need to be formed of a platinum group element layer, even if they are the same platinum group element, they are different platinum group elements. No problem. In consideration of the adhesion to the lower layer of the first electrode, the adhesion to the intermediate layer, or the adhesion to the extraction electrode provided on the upper layer of the first electrode after the alloying treatment, respectively. Material can be selected. Alternatively, when the mesa portion (ridge) is formed by a self-alignment method in which etching is performed using the first electrode as a mask, it is preferable to select a material in consideration of the type of an etching gas and the like of the platinum group element in the uppermost layer. .

第1電極の上層の中間層は、上下を安定な白金属元素層で挟まれているため、第1電極の下層に用いた合金化層の材料も用いることができる。第1電極の下層と同一の材料でもよく、また、異なる材料であっても構わない。或いは、第1層として用いることができない材料を用いることもできる。また、中間層として好ましい材料としては、上記に挙げた第1層の好ましい材料(Ni、Co、Fe、Cu、Au、W、Mo、Ti、Ta、Ag、Al、Cr、Pt、Pd、Ph、Ir、Ru、Os、及びこれらの酸化物、窒化物等)の他に、Hf等を用いることができる。   Since the upper and lower intermediate layers of the first electrode are sandwiched between stable white metal element layers, the material of the alloying layer used as the lower layer of the first electrode can also be used. The same material as the lower layer of the first electrode may be used, or a different material may be used. Alternatively, a material that cannot be used for the first layer can be used. The preferred materials for the intermediate layer include the preferred materials for the first layer (Ni, Co, Fe, Cu, Au, W, Mo, Ti, Ta, Ag, Al, Cr, Pt, Pd, Ph). , Ir, Ru, Os, and oxides and nitrides thereof, Hf and the like can be used.

実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係る窒化物半導体素子の構成を表すものであって、基板101上に、n型窒化物半導体層102、活性層104、p型窒化物半導体層103が積層され、p型窒化物半導体層にストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ(LD)である。リッジは、p型窒化物半導体層の一部をエッチング等の手段により除去することで形成することができ、これにより実効屈折率型の導波路を形成することができる。また、リッジとして、p型窒化物半導体層からn型窒化物半導体層までの一部をエッチングすることで形成して、完全屈折率型の導波路としてもよく、又は、選択成長によりリッジを形成してもよい。リッジは、底面側の幅が広く上面に近づくに従ってストライプ幅が小さくなる順メサ形状に限らず、逆にリッジ底面に近づくにつれてストライプの幅が小さくなる逆メサ形状でもよく、また、積層面に垂直な側面を有するストライプであってもよく、これらが組み合わされた形状でもよい。また、ストライプ状の導波路は、その幅がほぼ同じである必要はない。また、このようなリッジを形成した後にリッジ表面やリッジ両脇に半導体層を再成長させた埋め込み型のレーザ素子であってもよい。また、リッジを有しない利得導波型の導波路としてもよい。
Embodiment 1
FIG. 1 shows a configuration of a nitride semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, in which an n-type nitride semiconductor layer 102, an active layer 104, and a p-type nitride semiconductor layer 103 are formed on a substrate 101. Are stacked and a p-type nitride semiconductor layer is provided with a stripe-shaped ridge to provide a semiconductor laser (LD). The ridge can be formed by removing a part of the p-type nitride semiconductor layer by means such as etching or the like, whereby an effective refractive index type waveguide can be formed. Further, the ridge may be formed by etching a part of the region from the p-type nitride semiconductor layer to the n-type nitride semiconductor layer to form a complete refractive index type waveguide, or the ridge may be formed by selective growth. May be. The ridge is not limited to a forward mesa shape in which the width of the bottom side is wide and the stripe width decreases as approaching the top surface, but may be an inverted mesa shape in which the stripe width decreases as approaching the ridge bottom, and may be perpendicular to the lamination surface. It may be a stripe having various side surfaces, or a shape in which these are combined. Further, the stripe-shaped waveguides do not need to have substantially the same width. Also, a buried laser device in which a semiconductor layer is regrown on the ridge surface or on both sides of the ridge after forming such a ridge may be used. Further, a gain-guided waveguide having no ridge may be used.

或いは、素子内部に高抵抗層(絶縁層)からなる電流狭窄層を形成してもよい。電流狭窄層はn型半導体層中、或いはp型半導体層中にいずれに形成してもよい。好ましくはp型半導体層中に形成する。更に、それらn型半導体層中、p型半導体層中において、コンタクト層、クラッド層、ガイド層、キャップ層、活性層等の各層の境界に電流狭窄層を設けてもよく、或いは、コンタクト層中、クラッド層中、ガイド層中等、各機能層の層中に設けてもよい。電流狭窄層を形成するためには、反応を一時中断することになるので、その際に絶縁性の酸化物等が形成されるなどして界面準位を生じて電流注入効率が低下することの少ない組成の層を選択するのが好ましい。また、再成長開始時に再成長面をエッチバック等で極わずかに除去して高抵抗化の原因となる層(表面膜)を除去してもよい。電流狭窄層としては、例えばAlNや、Al混晶比の高いAlGaN等を用いることができる。好ましくはAlNで、これは、絶縁性が高いことに加え、それより前の層に引き続いて同一装置内で連続成長が可能であること、さらには、導通領域となる部分としてAlNを除去する際に、酸等で容易に選択的に除去できるため、素子の他の部分に損傷を与えにくい。また、屈折率も低いので光閉じ込めに適している。そして、これらの高抵抗層からなる電流狭窄層は、膜厚としては電流を阻止可能な膜厚であればよい。導波路領域となる導通部の形成は、導通部分以外を選択成長してもよいし、連続成長された層に開口部を形成して導通部としてもよい。   Alternatively, a current confinement layer made of a high resistance layer (insulating layer) may be formed inside the element. The current confinement layer may be formed either in the n-type semiconductor layer or in the p-type semiconductor layer. Preferably, it is formed in a p-type semiconductor layer. Further, in the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, a current confinement layer may be provided at a boundary between respective layers such as a contact layer, a cladding layer, a guide layer, a cap layer, and an active layer. , A cladding layer, a guide layer, etc., in each functional layer. In order to form the current confinement layer, the reaction is temporarily interrupted. At that time, an interface state is generated due to formation of an insulating oxide or the like, and the current injection efficiency is reduced. It is preferred to select a layer with a low composition. Further, at the start of the regrowth, the regrown surface may be slightly removed by etchback or the like to remove the layer (surface film) that causes the increase in resistance. As the current confinement layer, for example, AlN, AlGaN having a high Al mixed crystal ratio, or the like can be used. Preferably, AlN is used because it has a high insulating property and can be continuously grown in the same device following an earlier layer. Furthermore, when AlN is removed as a conductive region, In addition, since it can be easily and selectively removed with an acid or the like, other parts of the element are not easily damaged. Further, since the refractive index is low, it is suitable for confining light. The current constriction layer composed of these high resistance layers may have any thickness as long as it can block current. The conductive portion serving as the waveguide region may be formed by selectively growing portions other than the conductive portion, or by forming an opening in a continuously grown layer to form a conductive portion.

リッジの側面及びそのリッジから連続するp型窒化物半導体層の上面にかけて第1の絶縁膜109が形成されている。リッジ上面及び第1の絶縁膜の上面にはp側の第1電極105が、また、n型窒化物半導体層の上面にはn側の第1電極107が設けられている。n側の第1電極の上部に開口部を有する第2の絶縁膜110が、第1の絶縁膜の上部にまで連続するよう設けられている。p型窒化物半導体層の上部には、第2の絶縁膜及びp側の第1電極と接するp側の第2電極106が設けられている。また、n側の第1電極上にもn側の第2電極108が設けられている。   A first insulating film 109 is formed from the side surface of the ridge and the upper surface of the continuous p-type nitride semiconductor layer to the ridge. A p-side first electrode 105 is provided on the ridge upper surface and the upper surface of the first insulating film, and an n-side first electrode 107 is provided on the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer. A second insulating film 110 having an opening above the n-side first electrode is provided so as to be continuous up to the upper portion of the first insulating film. Above the p-type nitride semiconductor layer, a p-side second electrode 106 that is in contact with the second insulating film and the p-side first electrode is provided. The n-side second electrode 108 is also provided on the n-side first electrode.

また、上記リッジのストライプ方向を共振器方向とするために、端面に設けられている一対の共振器面は、劈開又はエッチング等によって形成することができる。劈開で形成させる場合は、基板や半導体層が劈開性を有していることが必要であり、その劈開性を利用すると優れた鏡面を容易に得ることができる。また、劈開性がなくても、エッチングによって共振器面を形成させることができ、この場合はn電極形成面を露出させる際に同時に行うことで、少ない工程で得ることができる。また、リッジ形成と同時に形成することもできる。このように各工程と同時に形成させることで工程を少なくすることができるが、より優れた共振器面を得るためには、別工程を設けるのがよい。また、このように劈開やエッチングによって形成した共振器面は、活性層の発光波長を効率良く反射させるために、単一膜又は多層膜からなる反射膜を形成させることもできる。共振器面の一方は比較的高反射率の面からなり主として光を導波路領域内に反射する光反射側共振器面として、もう一方は比較的低反射率の面からなり主として外部に光を出射する光出射側共振器面として機能している。   Further, in order to make the stripe direction of the ridge the resonator direction, the pair of resonator surfaces provided on the end faces can be formed by cleavage or etching. In the case of forming by cleavage, it is necessary that the substrate and the semiconductor layer have a cleavage property, and by using the cleavage property, an excellent mirror surface can be easily obtained. In addition, even if there is no cleavage, the resonator surface can be formed by etching. In this case, by performing this step simultaneously with exposing the n-electrode formation surface, it can be obtained with a small number of steps. Also, it can be formed simultaneously with the formation of the ridge. As described above, the number of steps can be reduced by forming them at the same time as each step. However, in order to obtain a better resonator surface, it is preferable to provide another step. Further, on the resonator surface formed by cleavage or etching as described above, a reflection film composed of a single film or a multilayer film can be formed in order to efficiently reflect the emission wavelength of the active layer. One of the resonator surfaces is composed of a surface having a relatively high reflectivity and serves as a light reflection-side resonator surface for mainly reflecting light into the waveguide region, and the other is composed of a surface having a relatively low reflectivity and mainly serves to emit light to the outside. It functions as a light emitting side resonator surface to emit light.

実施の形態1では、第2の絶縁膜110とp側の第1電極105とが離間するように設けられている。p側の第1電極の形成領域は、p型窒化物半導体層の上面を広い範囲に渡って覆うように形成することができる。このとき、第1の絶縁膜と、p側の第1電極との密着性が良好であれば問題はないが、密着性が悪い場合は、p側の第1電極の形成領域を大きくすることで、剥がれやすくなるという問題が生じる場合がある。実施の形態1では、p側の第1電極の形成領域を、p型半導体層の端部より離間するように形成し、少なくともリッジ両脇近傍に設けている。これにより、全面に第1電極を形成させる場合に比して、第1の絶縁膜と接触領域を小さくし、第1の絶縁膜との密着性が弱い場合でも、剥がれにくくすることができる。また、第2の絶縁膜とp側の第1電極とが離間するように形成されているので、p側の第2電極と第1の絶縁膜とが接する構造となっている。また、p側電極とn側電極との短絡を防ぐために比較的厚い膜厚で形成されている第2の絶縁膜と、リッジとの間にやや深い凹部が形成されているようになるので、p側の第2電極の接合面は凹凸差の大きい面となる。この凹凸により、接合面積が大きくなって、第2電極を剥がれにくくすることができる。   In the first embodiment, the second insulating film 110 and the p-side first electrode 105 are provided so as to be separated from each other. The p-side first electrode formation region can be formed so as to cover the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer over a wide range. At this time, there is no problem if the adhesion between the first insulating film and the p-side first electrode is good, but if the adhesion is poor, the area for forming the p-side first electrode should be increased. Thus, there is a case where a problem that the film is easily peeled off occurs. In the first embodiment, the formation region of the p-side first electrode is formed so as to be separated from the end of the p-type semiconductor layer, and is provided at least near both sides of the ridge. This makes it possible to reduce the contact area between the first insulating film and the first insulating film as compared with the case where the first electrode is formed on the entire surface, and to prevent the first insulating film from peeling off even when the adhesion to the first insulating film is weak. Since the second insulating film and the p-side first electrode are formed so as to be separated from each other, the structure is such that the p-side second electrode and the first insulating film are in contact with each other. Also, since a relatively deep concave portion is formed between the ridge and the second insulating film formed with a relatively large thickness in order to prevent a short circuit between the p-side electrode and the n-side electrode, The bonding surface of the p-side second electrode is a surface having a large difference in unevenness. Due to the unevenness, the bonding area is increased, and the second electrode can be hardly peeled off.

第1の絶縁膜は、電流の注入領域をリッジ上面に限定するために設けているものであるが、導波路領域に近接して設けられているため光の閉じ込め効率にも作用するものであるので、むやみに膜厚を厚く形成することもできない。用いる絶縁膜材料によっては、膜厚を薄くする必要がある。第1の絶縁膜を薄く形成する場合は、絶縁性がやや弱くなる部分が存在することもあるが、そのような場合でも、本実施の形態1のようにp側の第2電極と第1の絶縁膜との間の、第2の絶縁膜を比較的リッジに近い領域まで介在させることで、電流注入領域をリッジ近傍に制御することができる。   Although the first insulating film is provided to limit the current injection region to the upper surface of the ridge, the first insulating film is provided close to the waveguide region and also acts on light confinement efficiency. Therefore, the film thickness cannot be unnecessarily increased. It is necessary to reduce the film thickness depending on the insulating film material used. When the first insulating film is formed to be thin, there may be a portion where the insulating property is slightly weakened. However, even in such a case, the p-side second electrode and the first By interposing the second insulating film to the region relatively close to the ridge, the current injection region can be controlled near the ridge.

第1の絶縁膜は、図1(a)のように、窒化物半導体層とほぼ同一幅となるように形成させることもできる。第1電極よりも前に形成される第1の絶縁膜は、第1電極の熱処理時に、共に熱処理される。熱処理されることで、単に堆積された膜に比して膜の強度(膜内の原子レベルでの結合力)が増し、半導体層との界面における接合強度も向上する。そのような第1の絶縁膜を、特に第2の絶縁膜が形成される半導体層上面の端部にまで形成することで、第2の絶縁膜の密着性も向上させることができる。   The first insulating film can be formed so as to have substantially the same width as the nitride semiconductor layer as shown in FIG. The first insulating film formed before the first electrode is heat-treated together with the heat treatment of the first electrode. By performing the heat treatment, the strength of the film (bonding strength at the atomic level in the film) is increased as compared to the simply deposited film, and the bonding strength at the interface with the semiconductor layer is also improved. By forming such a first insulating film up to the edge of the upper surface of the semiconductor layer where the second insulating film is formed, the adhesion of the second insulating film can be improved.

また、第2電極は、図1(b)のように、第2の絶縁膜と接しないように形成することもできる。特に、フェイスダウンで用いる場合、第2電極に熱が加わるが、その際に、熱膨張によって体積が大きくなって素子の側面方向(p型半導体層の端方向)に流出し易くなる。また、熱だけでなく、圧力も加わるので、それによっても電極材料が側面方向に流出しやすくなる。そのため、図1(b)のように、第2絶縁膜と離間させるようにすることで、p側の第2電極材料が側面方向に流出して短絡が生じるのを防ぐことができる。   Further, as shown in FIG. 1B, the second electrode can be formed so as not to be in contact with the second insulating film. In particular, when used face-down, heat is applied to the second electrode. At this time, the volume is increased due to thermal expansion, and the second electrode is likely to flow out in the side direction of the element (the end direction of the p-type semiconductor layer). In addition, since not only heat but also pressure is applied, the electrode material is also likely to flow out in the lateral direction. Therefore, as shown in FIG. 1B, by separating the second insulating film from the second insulating film, it is possible to prevent the p-side second electrode material from flowing out in the side direction and causing a short circuit.

実施の形態1に限らず、以下の実施の形態においても、第1の絶縁膜の材料としてはSi、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、SiN、BN、SiC、AlN、AlGaNの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でもZr、Hf、Siの酸化物、BN、AlN、AlGaNを用いることが特に好ましい。   Not only in the first embodiment but also in the following embodiments, as a material of the first insulating film, at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, V, Zr, Nb, Hf, and Ta is used. It is desirable to form at least one of oxides containing, SiN, BN, SiC, AlN and AlGaN, and among them, it is particularly preferable to use oxides of Zr, Hf and Si, BN, AlN and AlGaN.

また、第1の絶縁膜の膜厚としては、具体的には、10Å以上10000Å以下の範囲、好ましくは100Å以上5000Å以下の範囲とすることである。なぜなら、10Å以下であると、電極の形成時に、十分な絶縁性を確保することが困難で、10000Å以上であると、かえって保護膜の均一性が失われ、良好な絶縁膜とならないからである。また、前記好ましい範囲にあることで、リッジ側面において、リッジとの間に良好な屈折率差を有する均一な膜が形成される。   Further, the thickness of the first insulating film is specifically in the range of 10 ° to 10,000 °, preferably in the range of 100 ° to 5000 °. This is because if it is less than 10 °, it is difficult to secure sufficient insulation during the formation of the electrode, and if it is more than 10,000 °, the uniformity of the protective film is rather lost and a good insulating film is not obtained. . Further, by being in the above-mentioned preferred range, a uniform film having a good refractive index difference with the ridge is formed on the side surface of the ridge.

第2の絶縁膜は、p側の第1電極の、リッジ上部を除く全面に設けることができ、エッチングによって露出されたp型半導体層及び活性層の側部端面にも連続するように設けるのが好ましい。好ましい材料としては、Si、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、SiN、BN、SiC、AlN、AlGaNの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でも特に好ましい材料として、SiO、Al、ZrO、TiOなどの単層膜または多層膜を挙げることができる。 The second insulating film can be provided on the entire surface of the p-side first electrode except the upper part of the ridge, and is provided so as to be continuous with the side end surfaces of the p-type semiconductor layer and the active layer exposed by etching. Is preferred. As a preferable material, an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, V, Zr, Nb, Hf, and Ta, and at least one of SiN, BN, SiC, AlN, and AlGaN are used. It is preferable to use a single layer film or a multilayer film such as SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and TiO 2 as a particularly preferable material.

実施の形態2
図2は、本発明の実施の形態2に係る窒化物半導体素子の構成を表すものである。本実施の形態2では、実施の形態1と同様に、基板201上に、n型窒化物半導体層202、活性層204、p型窒化物半導体層203が積層され、p型窒化物半導体層にストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ(LD)であって、p側の第1電極205は、第1の絶縁膜209上を広く覆う領域に形成され、その第1電極のリッジ以外から離間する領域の上の一部を被覆するよう第2の絶縁膜210が形成されている。そして、p側の第2電極206は、p側の第1電極と第2の絶縁膜との上に渡って形成されている。すなわち、本実施の形態2においては、p側の第2電極は第1の絶縁膜とは接しないように設けられている。リッジの深さ(高さ)や第1の絶縁膜の光学特性によって、導波路領域への光の閉じ込めは変化するが、第1の絶縁膜を厚くすることでそれらを制御可能な場合は、第1電極の形成領域を大きくし、広い範囲に渡って第2電極と密着させることで、熱が集中するのを抑制し、第1電極と第2電極との間の接合層領域を大きくして、密着性に優れた電極とすることができる。
Embodiment 2
FIG. 2 shows a configuration of the nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, an n-type nitride semiconductor layer 202, an active layer 204, and a p-type nitride semiconductor layer 203 are stacked on a substrate 201, and a p-type nitride semiconductor layer is formed. In a semiconductor laser (LD) provided with a stripe-shaped ridge, a p-side first electrode 205 is formed in a region that widely covers the first insulating film 209 and is separated from portions other than the ridge of the first electrode. A second insulating film 210 is formed so as to cover a part of the upper region. The p-side second electrode 206 is formed over the p-side first electrode and the second insulating film. That is, in the second embodiment, the p-side second electrode is provided so as not to be in contact with the first insulating film. The confinement of light in the waveguide region changes depending on the depth (height) of the ridge and the optical characteristics of the first insulating film. However, if the thickness can be controlled by increasing the thickness of the first insulating film, By increasing the formation area of the first electrode and keeping it in close contact with the second electrode over a wide range, heat concentration is suppressed, and the bonding layer area between the first electrode and the second electrode is increased. Thus, an electrode having excellent adhesion can be obtained.

また、この場合、図2(a)に示すように、第2電極206を第2の絶縁膜210と接しないようにすることもできる。これにより、絶縁膜との密着性の悪い第2電極が、第1電極のみと接することになるので、第2電極を剥がれにくくすることができる。また、実施の形態1でも述べたが、フェイスダウンで用いる場合に、加熱による第2電極変形時にn型半導体層側に流出するのを抑制して信頼性に優れた素子とすることができる。   In this case, as shown in FIG. 2A, the second electrode 206 may not be in contact with the second insulating film 210. Accordingly, the second electrode having poor adhesion to the insulating film comes into contact with only the first electrode, so that the second electrode can be hardly peeled off. In addition, as described in Embodiment 1, when used face down, it is possible to suppress outflow to the n-type semiconductor layer side when the second electrode is deformed by heating, and to obtain a highly reliable element.

実施の形態3
図3は、本発明の実施の形態3に係る窒化物半導体素子を表すものである。実施の形態3は、実施の形態1と同様に、基板301上に、n型窒化物半導体層302、活性層304、p型窒化物半導体層303が積層され、p型窒化物半導体層にストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ(LD)であって、p側の第2電極306と、第1の絶縁膜309及び/又は第2の絶縁膜310との間に、密着層311が形成されている。この密着層は、p側の第1電極305と第2電極306との接合領域であるリッジ上面及びその近傍には形成されないような位置に形成され、第2電極と第1及び/又は第2の絶縁膜との密着性を補強する機能を有するものである。
Embodiment 3
FIG. 3 shows a nitride semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, similarly to the first embodiment, an n-type nitride semiconductor layer 302, an active layer 304, and a p-type nitride semiconductor layer 303 are stacked on a substrate 301, and a stripe is formed on the p-type nitride semiconductor layer. A semiconductor laser (LD) provided with a ridge in the shape of a ridge, wherein an adhesion layer 311 is formed between the second electrode 306 on the p-side and the first insulating film 309 and / or the second insulating film 310. Have been. This adhesion layer is formed at a position where it is not formed on the ridge upper surface, which is a junction region between the first electrode 305 and the second electrode 306 on the p side, and in the vicinity thereof, and the second electrode and the first and / or second Has the function of reinforcing the adhesion to the insulating film.

上述のように、電極材料及び絶縁膜材料は、それ自体が形成される材料との密着性に優れている必要があるだけでなく、その上に形成される材料との密着性にも優れている必要がある。そのため、上層と下層とで異なる材料を用いることで両者を満足することができるが、実施の形態3のように、更に密着層を設けることで、より優れた密着性を得ることができる。密着層は、図3では、p側の第1電極と第2電極の間にその一部が介在されているが、第1電極とは接しないようにすることもできる。   As described above, the electrode material and the insulating film material need not only have excellent adhesion with the material on which they are formed, but also have excellent adhesion with the material formed thereon. Need to be. Therefore, both materials can be satisfied by using different materials for the upper layer and the lower layer. However, as in Embodiment 3, by providing an additional adhesive layer, more excellent adhesiveness can be obtained. In FIG. 3, a part of the adhesion layer is interposed between the p-side first electrode and the second electrode, but the adhesion layer may not be in contact with the first electrode.

密着層は、第1電極のように半導体層との接触抵抗が低く、かつ、半導体層との密着性に優れた材料を選択する必要はなく、第1電極や第2電極との界面抵抗を低下させる材料を選択する必要もない。また、第1及び第2の絶縁膜のように、電極との密着性に優れ、かつ、絶縁性の高い材料を選択する必要はない。すなわち、密着層は、導電性材料でもよく、又は絶縁性材料でもよく、求められる機能は、絶縁膜及び電極との密着性のみである。そのため、電極材料としては、抵抗が高い等の問題がある材料でも、絶縁膜との密着性に優れた材料であれば用いることができる。そして、多層構造として上層にp側の第2電極との密着性に優れた材料を選択することで、密着性を補強することができる。   The adhesion layer has a low contact resistance with the semiconductor layer like the first electrode, and it is not necessary to select a material having excellent adhesion with the semiconductor layer, and the interface resistance between the first electrode and the second electrode is reduced. There is no need to select a material to lower. Further, unlike the first and second insulating films, it is not necessary to select a material having excellent adhesion to the electrode and having high insulating properties. That is, the adhesion layer may be made of a conductive material or an insulating material, and the only function required is adhesion to the insulating film and the electrode. Therefore, as the electrode material, a material having a problem such as high resistance can be used as long as the material has excellent adhesion to the insulating film. Then, by selecting a material having excellent adhesion to the p-side second electrode as the upper layer as a multilayer structure, the adhesion can be reinforced.

密着層は、単層又は多層構造とすることができる。多層構造とする場合は、密着層の下層には絶縁膜との密着性に優れた材料を、そして密着層の上層には第2電極の下層と密着性に優れた材料を選択することで、より優れた密着性を実現することができる。   The adhesion layer can have a single-layer or multilayer structure. In the case of a multilayer structure, a material having excellent adhesion to the insulating film is selected as a lower layer of the adhesion layer, and a material having excellent adhesion to the lower layer of the second electrode is selected as an upper layer of the adhesion layer. More excellent adhesion can be realized.

また、密着層の好ましい材料としては、上述のように、導電性材料又は絶縁性材料等を用いることができるが、例えば、第1電極の上層がPt、第2電極の下層がRhであり、接合層領域が白金族元素で構成される場合には、密着層の上層をAuとするなど、白金族元素以外の材料を用いることもできる。或いは、第1電極の上層と、第2電極の下層との両方にPtを用いて、接触面を同一材料からなるように構成する場合にも、密着層の上層をAuとするなど、別材料を用いてもよい。特に好ましいのは、密着層の上層として白金族元素又は白金族元素の同一族の合金を用いる場合である。例えば、第1電極の上層がPt、第2電極の下層がRhであり、接合層領域が白金族元素で構成される場合に、密着層の上層もPtとして接合層領域を全て白金族元素で構成するのが好ましい。或いは、第1電極の上層と、第2電極の下層との両方にPtを用いて、接触面を同一材料からなるように構成する場合に、密着層の上層もPtを用いて、接触面を全て同一元素からなるように構成するのが好ましい。p側の第2電極は凹凸を有する同一材料の上に形成させることになるので、上記のような構成とすることで、極めて優れた密着性を実現することができる。白金族の中でも特にPtが好ましい。また、下層の好ましい材料としてはTiが挙げられる。   Further, as a preferable material of the adhesion layer, as described above, a conductive material or an insulating material can be used. For example, the upper layer of the first electrode is Pt, the lower layer of the second electrode is Rh, In the case where the bonding layer region is made of a platinum group element, a material other than the platinum group element can be used, for example, the upper layer of the adhesion layer is made of Au. Alternatively, even when Pt is used for both the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode so that the contact surface is made of the same material, another material such as Au is used for the upper layer of the adhesion layer. May be used. Particularly preferred is a case where a platinum group element or an alloy of the same group of platinum group elements is used as the upper layer of the adhesion layer. For example, when the upper layer of the first electrode is Pt and the lower layer of the second electrode is Rh, and the bonding layer region is made of a platinum group element, the upper layer of the adhesion layer is also made of Pt and the entire bonding layer region is made of a platinum group element. It is preferred to configure. Alternatively, when Pt is used for both the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode so that the contact surface is made of the same material, the upper layer of the adhesion layer also uses Pt to form the contact surface. It is preferable that all the elements are composed of the same element. Since the p-side second electrode is formed on the same material having irregularities, extremely excellent adhesion can be realized by adopting the above configuration. Pt is particularly preferable among platinum groups. In addition, a preferable material for the lower layer includes Ti.

また、密着層は第2電極よりも大きく形成するのが好ましいが、図3(a)に示すように、密着層311と第2電極306とを略同一の大きさとしてもよい。また、図3(b)に示すように、密着層311が第2の絶縁膜310よりも下になるようにすることもできる。これにより、フェイスダウン時の短絡を防止することができる。   Further, it is preferable that the adhesion layer is formed larger than the second electrode. However, as shown in FIG. 3A, the adhesion layer 311 and the second electrode 306 may have substantially the same size. Further, as shown in FIG. 3B, the adhesion layer 311 may be lower than the second insulating film 310. Thereby, a short circuit at the time of face down can be prevented.

実施の形態4
図4は、本発明の実施の形態4に係る窒化物半導体素子の構成を表すものである。実施の形態4は、実施の形態1と同様に、基板401上に、n型窒化物半導体層402、活性層404、p型窒化物半導体層403が積層され、p型窒化物半導体層にストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ(LD)であって、p側の第1電極405と第1の絶縁膜409との間に、密着層411が形成されているものである。第1の電極よりも先に密着層を形成することで、このような形態とすることができる。この場合、半導体層により近い側に密着層が配されていることになるので、その形成位置によっては、導波路領域への光閉じ込めを制御することができる。第1電極の下層の材料を、例えば半導体層とのオーミック性を重視して選択する場合で、その材料が極端に光吸収係数が大きいと光学特性を悪化させる場合があるが、密着層を第1電極よりも下に形成しておくことで、それらの悪影響を緩和させることができ、また、第1電極と第1の絶縁膜との密着性が悪い場合も、剥がれを低減させることができる。また、第1電極よりも先に形成されることになるので、密着層も熱処理が施されることになる。これにより、材料によっては、第1の絶縁膜との密着性も向上させることができる。
Embodiment 4
FIG. 4 shows a configuration of a nitride semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention. In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, an n-type nitride semiconductor layer 402, an active layer 404, and a p-type nitride semiconductor layer 403 are stacked on a substrate 401, and a stripe is formed on the p-type nitride semiconductor layer. A semiconductor laser (LD) provided with a ridge in the shape of an arrow, in which an adhesion layer 411 is formed between a first electrode 405 on the p-side and a first insulating film 409. Such a form can be obtained by forming the adhesion layer before the first electrode. In this case, since the adhesion layer is disposed closer to the semiconductor layer, light confinement in the waveguide region can be controlled depending on the formation position. When the material of the lower layer of the first electrode is selected, for example, with emphasis on the ohmic property with the semiconductor layer, if the material has an extremely large light absorption coefficient, the optical characteristics may be deteriorated. By forming them below the first electrode, their adverse effects can be reduced, and peeling can be reduced even when the adhesion between the first electrode and the first insulating film is poor. . In addition, since the adhesive layer is formed before the first electrode, the adhesive layer is also subjected to heat treatment. Thereby, depending on the material, the adhesion to the first insulating film can be improved.

また、このような密着層が、第2の絶縁膜の上にまで連続するように形成されていることで、第2電極と第2の絶縁膜との剥がれによる素子特性低下を抑制することができる。また、図4(a)のように、密着層411を第2の絶縁膜409上に設けて、第2の絶縁膜410と第2電極406とが重なる部分がないように、或いは離間するように設ける。これにより、フェイスダウン時の短絡を防止できる。また、図4(b)のように、密着層411をリッジ側面の絶縁膜409の上にまで延在するように形成することもできる。これにより、より導波路領域に近い位置に密着層を配することができるので、迷光を吸収させるなどによってリップルを低減し、優れたFFPとすることができる。   In addition, since such an adhesion layer is formed so as to be continuous on the second insulating film, it is possible to suppress a decrease in element characteristics due to peeling of the second electrode and the second insulating film. it can. In addition, as shown in FIG. 4A, an adhesive layer 411 is provided over the second insulating film 409 so that the second insulating film 410 and the second electrode 406 do not overlap each other or are separated from each other. To be provided. Thereby, a short circuit at the time of face down can be prevented. Further, as shown in FIG. 4B, the adhesion layer 411 can be formed so as to extend over the insulating film 409 on the side surface of the ridge. As a result, the adhesion layer can be disposed closer to the waveguide region, so that ripples can be reduced by absorbing stray light, and an excellent FFP can be obtained.

実施の形態5
図5は、本発明の実施の形態5に係る窒化物半導体素子の構成を表すものである。実施の形態5は、実施の形態1と同様に、基板501上に、n型窒化物半導体層502、活性層504、p型窒化物半導体層503が積層され、p型窒化物半導体層にストライプ状のリッジが設けられた半導体レーザ(LD)であって、第1電極505が、リッジ上部のみに形成されているものである。幅の小さいLDのリッジ上幅と、ほぼ同一幅の第1電極を形成するには、平坦なウエハ上に所望のリッジ幅の第1電極505を形成し、その第1電極をマスクとして半導体層をエッチングすることで、リッジ上部に、リッジと同一幅の第1電極が形成される。このようなセルフアライメント方式を用いて半導体層をエッチングするには、主として塩素系のエッチングガスを用いてドライエッチングするのが好ましい。そして、このようなエッチングを行う際のマスクである第1電極の上層として白金族元素からなる層を用いることで、エッチング後においても表面が比較的荒れの少ない電極として機能させることができる。また、リッジ形成後に第1電極を形成する場合は、SiOやレジスト等で所望のリッジ幅のマスクを形成させ、半導体層をエッチング後にそれらマスクを除去し、その除去した部分で半導体層表面と接するような第1電極を形成させるため、半導体層表面にマスクが残存する場合がある。これらによって第1電極と半導体層とのオーミック接触性や密着性が低下する恐れがあるが、実施の形態5では、そのような問題が生じにくい。
Embodiment 5
FIG. 5 shows a configuration of a nitride semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention. In the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, an n-type nitride semiconductor layer 502, an active layer 504, and a p-type nitride semiconductor layer 503 are stacked on a substrate 501, and a stripe is formed on the p-type nitride semiconductor layer. A semiconductor laser (LD) provided with a ridge in a shape, in which a first electrode 505 is formed only above the ridge. In order to form a first electrode having substantially the same width as the ridge width of the LD having a small width, a first electrode 505 having a desired ridge width is formed on a flat wafer, and the semiconductor layer is formed using the first electrode as a mask. Is etched to form a first electrode having the same width as the ridge on the ridge. In order to etch the semiconductor layer using such a self-alignment method, it is preferable to dry-etch mainly using a chlorine-based etching gas. Then, by using a layer made of a platinum group element as an upper layer of the first electrode which is a mask for performing such etching, it is possible to function as an electrode whose surface is relatively less rough even after etching. In the case where the first electrode is formed after the ridge is formed, a mask having a desired ridge width is formed using SiO 2 or a resist, and the mask is removed after etching the semiconductor layer. A mask may remain on the surface of the semiconductor layer in order to form the first electrode in contact with the semiconductor layer. There is a possibility that ohmic contact and adhesion between the first electrode and the semiconductor layer may be reduced by these, but in the fifth embodiment, such a problem is unlikely to occur.

図5のように、第1電極とリッジの幅が略一致した形である場合は、第2電極と第1電極との接合面が、リッジの幅という極めて限られた領域となる。そのため、第1電極の上層と第2電極の下層(金属層を介在させる場合は、金属層と第1電極との間、及び金属層と第2電極との間)とに、白金族元素からなる接合層領域を形成させることで、幅の狭い接合領域であっても、極めて優れた密着性で接合させることができ、しかも、界面抵抗の上昇を抑制して動作電圧が低く、動作特性が極めて安定で信頼性に優れた素子を実現することができる。   As shown in FIG. 5, when the width of the first electrode and the width of the ridge are substantially the same, the bonding surface between the second electrode and the first electrode is an extremely limited region of the width of the ridge. Therefore, the upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode (when a metal layer is interposed, between the metal layer and the first electrode and between the metal layer and the second electrode) By forming such a bonding layer region, bonding can be performed with extremely excellent adhesion even in a bonding region having a small width, and an operating voltage is low by suppressing an increase in interface resistance and operating characteristics are low. An extremely stable and highly reliable element can be realized.

セルフアライメント方式を用いてリッジを形成する場合、第1電極の上面は、半導体層エッチング時の塩素系ガスや、SiO膜等のエッチング時のフッ素系ガス等に曝露される。そのため、酸化物ではなく、塩化物、或いはフッ化物等が形成される。しかし、白金族元素の層は、これら塩素系ガスやフッ素系ガスと反応したとしても、その反応が表面近傍に限られる。従って、熱処理時等と同様に、層内部は成膜時と同様の組成で保持されやすい。塩素或いはフッ素との化合物が安定で、絶縁性を示すようであれば、第2電極との間で界面抵抗が生じるので、そのような場合は、表面を洗浄することで、層内部の化合物非生成領域を露出させ、その露出部に第2電極を形成させることで、オーミック性を損ないにくくすることができる。 When the ridge is formed using the self-alignment method, the upper surface of the first electrode is exposed to a chlorine-based gas at the time of etching a semiconductor layer, a fluorine-based gas at the time of etching a SiO 2 film, or the like. Therefore, a chloride, a fluoride, or the like is formed instead of the oxide. However, even if the platinum group element layer reacts with these chlorine-based gas or fluorine-based gas, the reaction is limited to the vicinity of the surface. Therefore, as in the case of heat treatment, the inside of the layer is easily maintained at the same composition as that at the time of film formation. If the compound with chlorine or fluorine is stable and exhibits insulating properties, an interface resistance will be generated between the compound and the second electrode. In such a case, by cleaning the surface, the compound inside the layer can be removed. By exposing the generation region and forming the second electrode on the exposed portion, the ohmic property can be hardly impaired.

また、n型半導体層を露出させる際にも、金属層をマスクとして用いることができる。図5に示す金属層512として白金族元素からなる層を、第1電極505上を含む領域の所望の形状に形成させ、n型半導体層が露出するまでエッチングを行う。金属層をマスクとして用いる場合は、その後に剥離することもできるが、図5のように、エッチング後も形成させたままとすることもできる。このように、金属層をエッチングマスクとして用い、その後、除去せずに電極の一部として用いる場合は、リッジ両脇に先に絶縁膜を形成しておき、その絶縁膜の上及びリッジ上面の第1電極を被覆するように金属層を形成しておくのが好ましい。これにより、図5のような構成とすることができる。このような場合は、第1の電極と接する金属層は、第2電極の一部と見ることができるので、第2電極の下層として好ましい材料である白金族元素からなる層を用いる。好ましくはPtである。   Also, when exposing the n-type semiconductor layer, the metal layer can be used as a mask. A layer made of a platinum group element is formed as a metal layer 512 shown in FIG. 5 in a desired shape in a region including a region above the first electrode 505, and etching is performed until the n-type semiconductor layer is exposed. When the metal layer is used as a mask, it can be peeled off later, but it can be left formed after etching as shown in FIG. As described above, when the metal layer is used as an etching mask and then used as a part of an electrode without being removed, an insulating film is first formed on both sides of the ridge, and the insulating film and the upper surface of the ridge are formed. It is preferable to form a metal layer so as to cover the first electrode. Thereby, the configuration as shown in FIG. 5 can be obtained. In such a case, since the metal layer in contact with the first electrode can be regarded as a part of the second electrode, a layer made of a platinum group element, which is a preferable material, is used as a lower layer of the second electrode. Preferably it is Pt.

また、n型半導体層を露出させるためのエッチングを、金属層ではなく、SiO等を用いることもできる。その場合は、n型半導体層露出後、SiOを除去して、リッジ両脇に絶縁膜を形成し、更にリッジ上の第1電極と接するような第2電極を設ける。 Further, for etching for exposing the n-type semiconductor layer, SiO 2 or the like can be used instead of the metal layer. In that case, after exposing the n-type semiconductor layer, the SiO 2 is removed, an insulating film is formed on both sides of the ridge, and a second electrode is provided in contact with the first electrode on the ridge.

また、図5(a)に示すように、第2電極506を、第2の絶縁膜510と接しないように形成させることで、フェイスダウン時の短絡を防止することができる。また、第2電極506が、金属層512のみと接するようにすることができるので、密着性に優れた電極構造とすることができる。   In addition, as shown in FIG. 5A, by forming the second electrode 506 so as not to be in contact with the second insulating film 510, a short circuit at the time of face down can be prevented. Further, since the second electrode 506 can be in contact with only the metal layer 512, an electrode structure with excellent adhesion can be obtained.

実施の形態6
図8は、本発明の実施の形態6に係る窒化物半導体素子の構成を表すものである。図8(B)は、図8(A)のX−Y断面図であり、基板上801にn型半導体層802、活性層804、p型半導体層803が積層された窒化物半導体であって、p型半導体層の表面にp側の第1電極805と第2電極806が、また、p型半導体層側からエッチングにより露出されたn型半導体層の表面にn側の第1電極807と第2電極808がそれぞれ形成された窒化物半導体素子からなる発光ダイオード(LED)である。LDのようにリッジが形成されておらず、活性層からの発光は、p型半導体層側、或いはn型半導体層側、更には、端面から外部に放出される。p型半導体層上面のほぼ全面にp側の第1電極が形成され、813で示す領域で第2電極と接合されている。第1電極は、活性層からの光が透過可能な膜厚に制御し、熱処理を行うことで半導体層とのオーミック接触が可能な透明電極とすることができる。
Embodiment 6
FIG. 8 shows a configuration of a nitride semiconductor device according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 8B is an XY cross-sectional view of FIG. 8A, which is a nitride semiconductor in which an n-type semiconductor layer 802, an active layer 804, and a p-type semiconductor layer 803 are stacked over a substrate 801. A p-side first electrode 805 and a second electrode 806 on the surface of the p-type semiconductor layer, and an n-side first electrode 807 on the surface of the n-type semiconductor layer exposed by etching from the p-type semiconductor layer side. The second electrode 808 is a light emitting diode (LED) formed of a nitride semiconductor element on which each is formed. No ridge is formed unlike the LD, and light emission from the active layer is emitted to the outside from the p-type semiconductor layer side or the n-type semiconductor layer side, and further, from the end face. A p-side first electrode is formed on almost the entire upper surface of the p-type semiconductor layer, and is joined to the second electrode in a region indicated by reference numeral 813. The first electrode can be a transparent electrode that can be in ohmic contact with the semiconductor layer by controlling the film thickness so that light from the active layer can be transmitted and performing heat treatment.

実施の形態6のようなLEDでは、透明電極である第1電極と、パッド電極である第2電極との接合領域が小さいため、導通時にはその接合領域に大電流が流れることになる。その接合領域を、密着性よく、しかも、低抵抗な状態で形成することで、信頼性に優れたLEDとすることができる。   In the LED as in the sixth embodiment, the junction area between the first electrode, which is a transparent electrode, and the second electrode, which is a pad electrode, is small, so that a large current flows through the junction area during conduction. By forming the bonding region with good adhesion and low resistance, an LED with excellent reliability can be obtained.

また、LEDでは、図8の形態に限らず、p側の第1電極を、膜厚を厚くしてシート抵抗を低下させると共に、開口部を形成してその開口部から光を取り出すような形状の電極とすることもできる。或いは、p型半導体層表面に凹凸が形成され、その凹部内に絶縁膜が充填するなど、種々の形態に適用させることができる。   Further, in the LED, the first electrode on the p-side is not limited to the embodiment shown in FIG. 8, but may be formed in such a shape that the sheet resistance is reduced by increasing the film thickness, and an opening is formed to take out light from the opening. Electrode. Alternatively, the present invention can be applied to various forms such as forming irregularities on the surface of the p-type semiconductor layer and filling the recesses with an insulating film.

以下、実施例として窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子について説明するが、本発明において、窒化物半導体層を構成するn型窒化物半導体層、活性層、p型窒化物半導体層のデバイス構造としては特に限定されず、種々の層構造を用いることができる。デバイスの構造としては、例えば後述の実施例に記載されているレーザのデバイス構造が挙げられるが、他のレーザ構造や、LEDについても適用できる。窒化物半導体の具体的な例としては、GaN、AlN、若しくはInNなどの窒化物半導体や、これらの混晶であるIII−V族窒化物半導体、更には、これらにB、P等が含まれるもの等を用いることができる。窒化物半導体の成長は、MOVPE、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハライド気相成長法)、MBE(分子線気相成長法)等、窒化物半導体を成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。   Hereinafter, a semiconductor laser device using a nitride semiconductor will be described as an example. In the present invention, a device structure of an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer constituting the nitride semiconductor layer is described. Is not particularly limited, and various layer structures can be used. As a device structure, for example, a laser device structure described in an embodiment to be described later can be cited, but other laser structures and LEDs can also be applied. Specific examples of the nitride semiconductor include nitride semiconductors such as GaN, AlN, and InN, and III-V group nitride semiconductors that are a mixed crystal thereof, and further include B, P, and the like. One or the like can be used. Nitride semiconductor growth is known for growing nitride semiconductors such as MOVPE, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (halide vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam vapor phase epitaxy), and the like. All methods that apply are applicable.

(基板)
基板は、C面を主面とするサファイア基板を用いる。基板としては特にこれに限定されるものではなく、必要に応じてR面、A面を主面とするサファイア基板、SiC基板、Si基板、スピネル基板、GaN基板等種々の基板を用いることができる。GaN基板としては、サファイア、GaAs等の成長基板上に成長を抑制するような保護膜を設けた後に選択成長(横方向成長)を行ういわゆるELOG法等によって窒化物半導体層(AlGaInN系)を成長させ、その後成長基板を除去することで結晶性に優れたGaN基板(窒化物半導体基板)を得ることができる。窒化物半導体層成長時にSi、酸素等の不純物を添加することで、導電性を調整することも可能である。また、このようなELOG法を用いて得られるGaN基板は、その選択成長の条件、保護膜の形状等によって、転位密度の多い領域と少ない領域が遍在するような基板として形成されるので、電流密度の高い条件での信頼性が要求されるレーザ素子の場合などは、その転位密度の少ない領域に導波路領域を形成することで、優れた特性の半導体レーザ素子とすることができる。また、サファイア等の絶縁性基板を用いる場合は、p電極とn電極は同一面側に形成される。またGaN基板等の導電性基板は、p電極とn電極は同一面側に形成してもよいし、GaN基板の裏面(機能層が積層されていない側)にn電極を形成してもよい
(substrate)
As the substrate, a sapphire substrate whose main surface is the C plane is used. The substrate is not particularly limited to this, and various substrates such as a sapphire substrate, a SiC substrate, a Si substrate, a spinel substrate, and a GaN substrate having an R surface and an A surface as main surfaces can be used as necessary. . As a GaN substrate, a nitride semiconductor layer (AlGaInN-based) is grown by a so-called ELOG method of performing selective growth (lateral growth) after providing a protective film on a growth substrate such as sapphire or GaAs to suppress growth. Then, by removing the growth substrate, a GaN substrate (nitride semiconductor substrate) having excellent crystallinity can be obtained. The conductivity can also be adjusted by adding impurities such as Si and oxygen during the growth of the nitride semiconductor layer. Further, a GaN substrate obtained by using such an ELOG method is formed as a substrate in which a region having a high dislocation density and a region having a low dislocation density are ubiquitous depending on the conditions of selective growth, the shape of a protective film, and the like. For example, in the case of a laser element that requires reliability under high current density conditions, a semiconductor laser element having excellent characteristics can be obtained by forming a waveguide region in a region having a low dislocation density. When an insulating substrate such as sapphire is used, the p electrode and the n electrode are formed on the same surface side. In a conductive substrate such as a GaN substrate, the p-electrode and the n-electrode may be formed on the same surface side, or the n-electrode may be formed on the back surface of the GaN substrate (the side where the functional layer is not laminated). .

(下地層)
温度1050℃でアンドープのGaN層を2.5μmで成長させ、SiOよりなる保護膜を0.27μmの膜厚で形成する。このSiO保護膜は、エッチングによりストライプ状の開口部(非マスク領域)を形成する。この保護膜は、ストライプ幅が1.8μmでオリフラ面と略垂直な方向になるよう形成し、保護膜と開口部との割合は、それらの幅の比が6:14となるようにする。次いで、アンドープのGaN層を15μmの膜厚で成長させる。このとき、開口部上に成長されたGaN層は、SiO上に横方向成長しており、最終的にはSiO上方向でGaNが合わさるように成長されている。この下地層としては、GaNの他、AlGaN、InGaN、AlInGaN等も用いることができる。
(Underlayer)
An undoped GaN layer is grown at a temperature of 1050 ° C. to a thickness of 2.5 μm, and a protective film made of SiO 2 is formed to a thickness of 0.27 μm. This SiO 2 protective film forms a stripe-shaped opening (non-mask region) by etching. This protective film is formed so that the stripe width is 1.8 μm and is substantially perpendicular to the orientation flat surface, and the ratio of the protective film to the opening is such that their width ratio is 6:14. Next, an undoped GaN layer is grown to a thickness of 15 μm. At this time, the GaN layer grown on the opening is grown laterally on the SiO 2 , and is finally grown so that GaN is aligned in the upper direction of the SiO 2 . As this underlayer, AlGaN, InGaN, AlInGaN, or the like can be used in addition to GaN.

(バッファ層)
次いで、温度を500℃にしてトリメチルガリウム(TMG)、アンモニア(NH)を用い、SiドープのAl0.02Ga0.98Nよりなるバッファ層を1μmの膜厚で成長させる。
(Buffer layer)
Next, a buffer layer made of Al 0.02 Ga 0.98 N doped with Si is grown to a thickness of 1 μm using trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) at a temperature of 500 ° C.

(n型コンタクト層)
続いて1050℃で、同じく原料ガスにTMG、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Siドープのn−Al0.02Ga0.98Nよりなるn型コンタクト層を3.5μmの膜厚で成長させる。このn型コンタクト層の膜厚は2〜30μmであればよい。
(N-type contact layer)
Subsequently, at 1050 ° C., an N-type contact layer made of Si-doped n-Al 0.02 Ga 0.98 N was formed at a thickness of 3.5 μm using TMG, ammonia gas, and silane gas as the source gas. Let it grow. The thickness of the n-type contact layer may be 2 to 30 μm.

(クラック防止層)
次に、TMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモニアを用い、温度を800℃にしてSiドープのn−In0.05Ga0.95Nよりなるクラック防止層を0.15μmの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層は、基板の種類や、他の層の組成等によっては省略可能である。
(Crack prevention layer)
Next, a crack preventing layer made of Si-doped n-In 0.05 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 0.15 μm using TMG, TMI (trimethyl indium), and ammonia at a temperature of 800 ° C. . The crack prevention layer can be omitted depending on the type of the substrate, the composition of other layers, and the like.

(n型クラッド層)
次に、温度を1050℃にして、原料ガスにTMA(トリメチルアルミニウム)、TMG及びアンモニアを用い、アンドープのAl0.05Ga0.95NよりなるA層と、SiをドープしたGaNよりなるB層をそれぞれ50Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ110回繰り返してA層とB層を交互に積層して総膜厚1.1μmの多層膜(超格子構造)よりなるn型クラッド層を成長させる。この時、アンドープAlGaNのAlの混晶比としては、0.02以上0.3以下の範囲であれば、十分にクラッド層として機能する屈折率差を設けることができる。超格子構造を構成している各層は、上記組成以外の混晶比、またはInGaN系等も用いることができ、活性層への光閉じ込めに有効な組成を選択することができる。また、このn型クラッド層は、超格子構造でなくてもよく、Al0.05Ga0.95Nからなる単一の層などでもよい。
(N-type cladding layer)
Next, the temperature was raised to 1050 ° C., and TMA (trimethylaluminum), TMG and ammonia were used as source gases, and an A layer made of undoped Al 0.05 Ga 0.95 N and a B layer made of GaN doped with Si were used. The layers are each grown to a thickness of 50 °. This operation is repeated 110 times, and the A-layer and the B-layer are alternately laminated to grow an n-type clad layer composed of a multilayer film (superlattice structure) having a total film thickness of 1.1 μm. At this time, if the mixed crystal ratio of Al in the undoped AlGaN is in the range of 0.02 or more and 0.3 or less, it is possible to provide a refractive index difference that sufficiently functions as a cladding layer. For each layer constituting the superlattice structure, a mixed crystal ratio other than the above composition, an InGaN-based composition, or the like can be used, and a composition effective for confining light in the active layer can be selected. The n-type cladding layer does not need to have a superlattice structure, and may be a single layer made of Al 0.05 Ga 0.95 N.

(n型光ガイド層)
次に、同様の温度で原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、アンドープのGaNよりなるn型光ガイド層を0.15μmの膜厚で成長させる。この層は、n型不純物をドープさせてもよい。また、この光ガイド層は、活性層の組成等によってはInGaN、AlGaN、AlInGaN等の層を用いてもよい。或いは、クラッド層の組成等によっては、省略させることも可能である。
(N-type light guide layer)
Next, at the same temperature, an n-type optical guide layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 0.15 μm using TMG and ammonia as source gases. This layer may be doped with n-type impurities. The light guide layer may be a layer of InGaN, AlGaN, AlInGaN or the like depending on the composition of the active layer. Alternatively, it may be omitted depending on the composition of the cladding layer and the like.

(活性層)
次に、温度を800℃にして、原料にTMI(トリメチルインジウム)、TMG及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用い、SiドープのIn0.02Ga0.98Nよりなる障壁層を140Åの膜厚で成長させる。続いてシランガスを止め、アンドープのIn0.1Ga0.9Nよりなる井戸層を70Åの膜厚で成長させる。この操作を2回繰り返し、最後にSiドープのIn0.02Ga0.98Nよりなる障壁層を140Åの膜厚で成長させて総膜厚560Åの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を成長させる。MWQの積層数は、2〜30程度が好ましく、組成も上記以外にInGaN/GaN、AlGaN/InGaN、InGaN/AlInGaN、AlGaN/AlInGaN等の組み合わせを選択することができる。また、SQW構造でもよい。
(Active layer)
Next, the temperature was set to 800 ° C., TMI (trimethyl indium), TMG, and ammonia were used as raw materials, silane gas was used as an impurity gas, and a barrier layer made of Si-doped In 0.02 Ga 0.98 N was formed at 140 ° C. It grows with the film thickness. Subsequently, the silane gas is stopped, and a well layer made of undoped In 0.1 Ga 0.9 N is grown to a thickness of 70 °. This operation is repeated twice, and finally, a barrier layer made of Si-doped In 0.02 Ga 0.98 N is grown to a thickness of 140 ° to form an active layer of a multiple quantum well structure (MQW) having a total thickness of 560 °. Let it grow. The number of stacked MWQs is preferably about 2 to 30, and the composition can be selected from combinations other than those described above, such as InGaN / GaN, AlGaN / InGaN, InGaN / AlInGaN, and AlGaN / AlInGaN. Further, an SQW structure may be used.

(p型電子閉じ込め層)
同様の温度で、N雰囲気中で、MgドープのAl0.25Ga0.75Nよりなるp型電子閉じ込め層を30Åの膜厚で成長させる。次いで、H雰囲気中で、MgドープのAl0.25Ga0.75Nよりなるp型電子閉じ込め層を70Åの膜厚で成長させる。また、このp型電子閉じ込め層は、1層でもよく、活性層と同程度の温度で積層させる。また、上記組成比以外のAlGaN系やAlInGaN系、GaN等を用いることができ、更に、膜厚を厚くすることでInGaN系も用いることができる。
(P-type electron confinement layer)
At a similar temperature, a p-type electron confinement layer made of Mg-doped Al 0.25 Ga 0.75 N is grown to a thickness of 30 ° in an N 2 atmosphere. Next, a p-type electron confinement layer made of Mg-doped Al 0.25 Ga 0.75 N is grown to a thickness of 70 ° in an H 2 atmosphere. The p-type electron confinement layer may be a single layer, and is stacked at a temperature similar to that of the active layer. Further, AlGaN-based, AlInGaN-based, GaN, or the like having a composition ratio other than the above can be used, and an InGaN-based material can be used by further increasing the film thickness.

(p型光ガイド層)
次に、温度を1050℃にして、原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、アンドープのGaNよりなるp型光ガイド層を0.15μmの膜厚で成長させる。このp型光ガイド層はアンドープとして成長させるが、Mgをドープさせてもよい。また、この光ガイド層は、活性層の組成等によってはInGaN、AlGaN、AlInGaN等の層を用いてもよい。
(P-type light guide layer)
Next, at a temperature of 1050 ° C., a p-type optical guide layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 0.15 μm using TMG and ammonia as source gases. The p-type light guide layer is grown as undoped, but may be doped with Mg. The light guide layer may be a layer of InGaN, AlGaN, AlInGaN or the like depending on the composition of the active layer.

(p型クラッド層)
続いて、アンドープのAl0.08Ga0.92NよりなるA層を80Åの膜厚で成長させ、その上にMgドープのGaNよりなるB層を80Åの膜厚で成長させる。これを28回繰り返してA層とB層とを交互に積層させて、総膜厚0.45μmの多層膜(超格子構造)よりなるp型クラッド層を成長させる。p型クラッド層は少なくとも一方がAlを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれも一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性がよくなる傾向にあるが、両方に同じようにドープさせてもよい。超格子構造を構成している各層は、上記組成以外の混晶比、またはInGaN系等も用いることができ、活性層への光閉じ込めに有効な組成を選択することができる。また、このp型クラッド層は、超格子構造でなくてもよく、Al0.05Ga0.95Nからなる単一の層などでもよい
(P-type cladding layer)
Subsequently, an A layer made of undoped Al 0.08 Ga 0.92 N is grown to a thickness of 80 °, and a B layer made of Mg-doped GaN is grown to a thickness of 80 °. This is repeated 28 times to alternately laminate the A layer and the B layer to grow a p-type cladding layer composed of a multilayer film (superlattice structure) having a total film thickness of 0.45 μm. When the p-type cladding layer is made of a superlattice in which at least one includes a nitride semiconductor layer containing Al and has different band gap energies from each other, the p-type cladding layer is doped with one of the impurities in one of the layers. The so-called modulation doping tends to improve the crystallinity, but both may be doped in the same manner. For each layer constituting the superlattice structure, a mixed crystal ratio other than the above composition, or an InGaN-based composition can be used, and a composition effective for confining light in the active layer can be selected. Further, the p-type cladding layer does not have to have a super lattice structure, and may be a single layer made of Al 0.05 Ga 0.95 N or the like .

(p型コンタクト層)
最後に1050℃でp型クラッド層の上にMgドープのGaNよりなるp型コンタクト層を150Åの膜厚で成長させる。p型コンタクト層はp型のInAlGa1−x−yN(x≧0、y≧0、x+y≦1)で構成することができ、好ましくはMgをドープしたGaNとすればp電極と最も好ましいオーミック接触が得られる。反応終了後、反応容器内において窒素雰囲気中でウエハを700℃でアニーリングして、p型層を更に低抵抗化する。
(P-type contact layer)
Finally, a p-type contact layer made of Mg-doped GaN is grown at a thickness of 150 ° on the p-type cladding layer at 1050 ° C. p-type contact layer may be composed of a p-type In x Al y Ga 1-x -y N (x ≧ 0, y ≧ 0, x + y ≦ 1), p if preferably a GaN doped with Mg The most favorable ohmic contact with the electrode is obtained. After completion of the reaction, the wafer is annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel to further reduce the resistance of the p-type layer.

(n型層露出)
以上のようにして窒化物半導体を成長させて積層構造体を形成した後、ウエハを反応容器から取り出し、最上層のp型コンタクト層の表面にSiOよりなる保護膜を形成してRIE(反応性イオンエッチング)を用いてClガスによりエッチングし、n電極を形成させるn型コンタクト層の表面を露出させる。また、このとき、エッチングにより共振器面を形成させてもよい。n型コンタクト層の露出と同時に行うのが好ましいが、別工程で行うこともできる。
(N-type layer exposure)
After the nitride semiconductor is grown to form a laminated structure as described above, the wafer is taken out of the reaction vessel, a protective film made of SiO 2 is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and RIE (reaction) is performed. (Native ion etching) using Cl 2 gas to expose the surface of the n-type contact layer on which the n-electrode is to be formed. At this time, the resonator surface may be formed by etching. It is preferably performed at the same time as the exposure of the n-type contact layer, but may be performed in a separate step.

(リッジ形成)
次に、ストライプ状の導波路領域を形成するために、最上層のp型コンタクト層のほぼ全面にCVD装置により、Si酸化物(主としてSiO)よりなる保護膜を0.5μmの膜厚で形成した後、フォトリソグラフィ技術により保護膜の上に所定の形状のマスクを形成し、RIE装置によりCHFガスを用いたエッチングによりストライプ状のSi酸化物からなる保護膜を形成する。このSi酸化物の保護膜をマスクとしてSiClガスを用いて半導体層をエッチングして、活性層よりも上にリッジストライプが形成される。このとき、リッジの幅は1.6μmとなるようにする。
(Ridge formation)
Next, in order to form a stripe-shaped waveguide region, a protective film made of Si oxide (mainly SiO 2 ) having a thickness of 0.5 μm is formed on almost the entire surface of the uppermost p-type contact layer by a CVD apparatus. After the formation, a mask having a predetermined shape is formed on the protective film by a photolithography technique, and a protective film made of a striped Si oxide is formed by etching using a CHF 3 gas by an RIE apparatus. Using the Si oxide protective film as a mask, the semiconductor layer is etched using SiCl 4 gas to form a ridge stripe above the active layer. At this time, the width of the ridge is set to 1.6 μm.

(第1の絶縁膜)
SiOマスクを形成させた状態で、p型半導体層表面にZrOよりなる第1の絶縁膜を形成する。この第1の絶縁膜は、n側の第1電極形成面をマスクして半導体層の全面に設けてもよい。また、後に分割され易いように絶縁膜を形成させない部分を設けることもできる。
(First insulating film)
With the SiO 2 mask formed, a first insulating film made of ZrO 2 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer. This first insulating film may be provided over the entire surface of the semiconductor layer by masking the n-side first electrode formation surface. In addition, a portion where an insulating film is not formed can be provided so that the film is easily divided later.

第1の絶縁膜形成後、ウエハを600℃で熱処理する。このように、SiO以外の材料を第1の絶縁膜として形成する場合、第1の絶縁膜形成後に、300℃以上、好ましくは400℃以上、窒化物半導体の分解温度以下(1200℃)で熱処理することにより、絶縁膜材料を安定化させるコトができる。特に、第1の絶縁膜形成後の工程において、主としてSiOをマスクとして用いてデバイス加工を施すような場合は、そのSiOマスクを後で除去する際に用いるマスク溶解材料に対して溶解しにくくすることができる。この第1の絶縁膜の熱処理工程は、第1の絶縁膜の材料や工程等によっては省略することもできるし、また、オーミック電極の熱処理と同時に行うなど、工程順序等についても適宜選択することができる。熱処理後、バッファード液に浸漬して、リッジストライプの上面に形成したSiOを溶解除去し、リフトオフ法によりSiOと共に、p型コンタクト層上(更にはn型コンタクト層上)にあるZrOを除去する。これにより、リッジの上面は露出され、リッジの側面はZrOで覆われた構造となる。 After the formation of the first insulating film, the wafer is heat-treated at 600 ° C. As described above, when a material other than SiO 2 is formed as the first insulating film, after forming the first insulating film, the temperature is higher than or equal to 300 ° C., preferably higher than or equal to 400 ° C. and lower than or equal to the decomposition temperature of the nitride semiconductor (1200 ° C.). The heat treatment can stabilize the insulating film material. In particular, when device processing is mainly performed using SiO 2 as a mask in a step after the formation of the first insulating film, the SiO 2 mask is dissolved in a mask dissolving material used for later removal. It can be difficult. The heat treatment step of the first insulating film can be omitted depending on the material and the process of the first insulating film, and the process order and the like can be appropriately selected, such as performing simultaneously with the heat treatment of the ohmic electrode. Can be. After the heat treatment, the substrate is immersed in a buffered solution to dissolve and remove SiO 2 formed on the upper surface of the ridge stripe, and ZrO 2 on the p-type contact layer (and further on the n-type contact layer) together with SiO 2 by a lift-off method. Is removed. As a result, the upper surface of the ridge is exposed, and the side surface of the ridge is covered with ZrO 2 .

(第1電極:オーミック電極)
次に、p型コンタクト層上のリッジ最表面及び第1の絶縁膜上にp側の第1電極をスパッタにより形成させる。このp側の第1電極は、下層としてNi/Au(100Å/1500Å)、上層としてPt(1500Å)を用いる。また、n型コンタクト層上面にもn側の第1電極を形成させる。n側の第1電極はTi/Al(200Å/8000Å)からなり、リッジと平行で、かつ、同程度の長さのストライプ状に形成されている。これら電極形成後、酸素と窒素の混合雰囲気中で、600℃で熱処理する。
(First electrode: ohmic electrode)
Next, a p-side first electrode is formed by sputtering on the top surface of the ridge on the p-type contact layer and on the first insulating film. The p-side first electrode uses Ni / Au (100 ° / 1500 °) as a lower layer and Pt (1500 °) as an upper layer. An n-side first electrode is also formed on the upper surface of the n-type contact layer. The n-side first electrode is made of Ti / Al (200 ° / 8000 °), and is formed in a stripe shape parallel to the ridge and approximately the same length. After forming these electrodes, heat treatment is performed at 600 ° C. in a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen.

(第2の絶縁膜)
次いで、リッジ上のp側の第1電極の全面と、n側の第1電極の上部の一部を覆うレジストを形成する。次いで、SiOからなる第2の絶縁膜を、ほぼ全面に形成し、リフトオフすることで、p側の第1電極の上面全面とn側の第1電極の一部が露出された第2の絶縁膜(保護膜)が形成される。第2の絶縁膜とp側の第1電極とは離間しており、その間に第1の絶縁膜が露出されている。第2の絶縁膜は、後の分割を考慮して、分割位置を挟んで幅10μm程度のストライプ状の範囲には、第1及び第2の絶縁膜や電極を形成しないようにしておいてもよい。
(Second insulating film)
Next, a resist is formed to cover the entire surface of the p-side first electrode on the ridge and a part of the upper part of the n-side first electrode. Next, a second insulating film made of SiO 2 is formed on almost the entire surface, and lift-off is performed so that the entire upper surface of the p-side first electrode and part of the n-side first electrode are exposed. An insulating film (protective film) is formed. The second insulating film is separated from the p-side first electrode, and the first insulating film is exposed therebetween. In consideration of the later division, the first and second insulating films and the electrodes may not be formed in a stripe-shaped area having a width of about 10 μm across the division position in consideration of a later division. Good.

第2の絶縁膜は、p側及びn側の第1電極上部を除く全面に渡るように設けるものである。好ましい材料としては、Si、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物、SiN、BN、SiC、AlN、AlGaNの内の少なくとも一種で形成することが望ましく、その中でも特に好ましい材料として、SiO、Al、ZrO、TiOなどの単層膜または多層膜を挙げることができる。 The second insulating film is provided so as to cover the entire surface excluding the upper portions of the p-side and n-side first electrodes. As a preferable material, an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Ti, V, Zr, Nb, Hf, and Ta, and at least one of SiN, BN, SiC, AlN, and AlGaN are used. It is preferable to use a single layer film or a multilayer film of SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2, etc. as a particularly preferable material.

(第2電極:パッド電極)
次に、上記の第1電極を覆うように第2電極を形成する。このとき、第2の絶縁膜を覆うように形成させるのが好ましい。p側の第2電極は、下層がPt(1000Å)で、その上に、Ti/Pt/Au(50Å/1000Å/6000Å)の順に積層される。また、n側の第2電極は、下からNi/Ti/Au(1000Å/1000Å/8000Å)で形成される。この第2電極は、第2の絶縁膜を介してp側の第1電極及びn側の第1電極にそれぞれストライプ状に接している。
(Second electrode: pad electrode)
Next, a second electrode is formed so as to cover the first electrode. At this time, the second insulating film is preferably formed so as to cover the second insulating film. The lower layer of the p-side second electrode is Pt (1000 °), and is stacked thereon in the order of Ti / Pt / Au (50 ° / 1000 ° / 6000 °). The n-side second electrode is formed of Ni / Ti / Au (1000/1000/8000) from below. The second electrode is in stripe contact with the p-side first electrode and the n-side first electrode via the second insulating film.

(劈開及び共振器面形成)
次いで、基板を研磨して約150μmの膜厚になるよう調整後、基板裏面にスクライブ溝を形成し、窒化物半導体層側からブレーキングして、劈開することでバー状のレーザとする。窒化物半導体層の劈開面は、窒化物半導体のM面(1−100面)となっており、この面を共振器面とする。
(Cleavage and cavity surface formation)
Next, the substrate is polished and adjusted to have a film thickness of about 150 μm. Then, a scribe groove is formed on the back surface of the substrate, and the substrate is broken from the nitride semiconductor layer side and cleaved to obtain a bar-shaped laser. The cleavage plane of the nitride semiconductor layer is the M plane (1-100 plane) of the nitride semiconductor, and this plane is defined as a resonator plane.

(端面保護膜形成)
上記のように形成された共振器面には、活性層で発生する光を効率よく共振させるために、その表面に保護膜を設けるのが好ましい。特に、モニター側の共振器面には、出射側の共振器面と屈折率差を設けるためにも保護膜を設けるのが好ましい。具体的な材料として、導体材料としては、Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、Ti、更にはこれらの酸化物、窒化物、フッ化物などの化合物から選ばれたいずれかから選ばれたものを用いることができる。これらは、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせた化合物或いは多層膜として用いてもよい。好ましい材料としてはSi、Mg、Al、Hf、Zr、Y、Gaを用いた材料である。また、また、半導体材料としてはAlN、AlGaN、BNなどを用いることができる。絶縁体材料としてはSi、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、Bの酸化物、窒化物、フッ化物等などの化合物を用いることができる。
(Formation of edge protection film)
It is preferable to provide a protective film on the surface of the resonator formed as described above in order to efficiently resonate light generated in the active layer. In particular, it is preferable to provide a protective film on the resonator surface on the monitor side in order to provide a refractive index difference from the resonator surface on the emission side. Specific examples of the conductive material include Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B, and Ti, and oxides, nitrides, and fluorides thereof. Any of the compounds selected from the above compounds can be used. These may be used alone, or may be used as a compound or a multilayer film in which a plurality of them are combined. Preferred materials are materials using Si, Mg, Al, Hf, Zr, Y, and Ga. Further, AlN, AlGaN, BN, or the like can be used as the semiconductor material. As the insulator material, compounds such as oxides, nitrides, and fluorides of Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, and B can be used.

本実施例では、具体的には、端面保護膜としてSiOとZrOよりなる誘電体多層膜を形成させる。光反射側(モニター側)の共振器面には、スパッタ装置を用いてZrOからなる保護膜を形成し、次いでSiOとZrOとを交互に6ペア積層して高反射膜を形成する。ここで、保護膜と、高反射膜を構成するSiO膜とZrO膜の膜厚は、それぞれ活性層からの発光波長に応じて好ましい厚さに設定することができる。また、光出射側の共振器面には、何も設けなくてもよいし、スパッタ装置を用いてZrO、Nb、Al、ZrOよりなる第1の低反射膜とSiOよりなる第2の低反射膜とを形成させてもよい。 In this embodiment, specifically, a dielectric multilayer film made of SiO 2 and ZrO 2 is formed as an end face protective film. On the resonator surface on the light reflection side (monitor side), a protective film made of ZrO 2 is formed by using a sputtering device, and then a high reflection film is formed by alternately stacking six pairs of SiO 2 and ZrO 2. . Here, the thicknesses of the protective film, the SiO 2 film and the ZrO 2 film constituting the high reflection film can be set to preferable thicknesses according to the wavelength of light emitted from the active layer. Nothing needs to be provided on the light emitting side resonator surface, and a first low reflection film made of ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 is formed by using a sputtering apparatus. A second low reflection film made of SiO 2 may be formed.

最後に、リッジストライプと略平行になるようにスクライブにより溝を形成し、その溝部でバーを切断して本発明の窒化物半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれがなく、室温において閾値電流密度2.0kA/cm、60mWの高出力において発振波長405nmの連続発振可能なものである。 Finally, a groove is formed by scribing so as to be substantially parallel to the ridge stripe, and the bar is cut at the groove to obtain the nitride semiconductor laser device of the present invention. The nitride semiconductor laser device obtained as described above is capable of continuously oscillating at a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a high output of 60 mW at an oscillation wavelength of 405 nm without peeling of the electrodes.

実施例2では、p側の第1電極の一部を第2の絶縁膜が覆うように形成させる。第2の絶縁膜の形成を以下のように行う以外は、実施例1と同様に行う。   In the second embodiment, the second insulating film is formed so as to cover a part of the p-side first electrode. A second insulating film is formed in the same manner as in the first embodiment, except that the second insulating film is formed as follows.

(第2の絶縁膜)
第1電極形成後、SiOからなる第2の絶縁膜を、ほぼ全面に形成し、リッジ上のp側の第1電極全面とリッジ両側のp型半導体層上面のp側の第1電極の一部、及びn側の第1電極の一部を露出させるようにレジストを塗布し、ドライエッチングすることでそれぞれの電極の一部を露出させる。これにより、p側及びn側の第1電極の一部と、側面とが第2の絶縁膜で被覆される。ここでは、第1の絶縁膜は露出されないように形成されるが露出されていてもよい。
(Second insulating film)
After the formation of the first electrode, a second insulating film made of SiO 2 is formed on substantially the entire surface, and the entire surface of the p-side first electrode on the ridge and the p-side first electrode on the upper surface of the p-type semiconductor layer on both sides of the ridge are formed. A resist is applied so as to expose a part and a part of the n-side first electrode, and a part of each electrode is exposed by dry etching. Thereby, a part of the p-side and n-side first electrodes and the side surfaces are covered with the second insulating film. Here, the first insulating film is formed so as not to be exposed, but may be exposed.

(第2電極:パッド電極)
次に、上記の第2の絶縁膜を覆うようにスパッタによりp側の第2電極を形成させる。p側の第2電極は、下層がPt(1000Å)で、その上にTi/Pt/Au(50Å/1000Å/6000Å)が形成される。また、n側の第2電極は、下からNi/Ti/Au(1000Å/1000Å/6000Å)で形成される。この第2電極は、第2の絶縁膜を介してp側の第1電極及びn側の第1電極にそれぞれストライプ状に接している。このようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれは確認されず、室温において閾値電流密度2.0kA/cm、60mWの高出力において発振波長405nmの連続発振可能なものである。
(Second electrode: pad electrode)
Next, a p-side second electrode is formed by sputtering to cover the second insulating film. The lower layer of the p-side second electrode is Pt (1000 °), on which Ti / Pt / Au (50 ° / 1000 ° / 6000 °) is formed. The n-side second electrode is formed of Ni / Ti / Au (1000/1000/6000) from below. The second electrode is in stripe contact with the p-side first electrode and the n-side first electrode via the second insulating film. The nitride semiconductor laser device obtained in this manner is capable of continuously oscillating at an oscillation wavelength of 405 nm at room temperature with a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a high output of 60 mW without any peeling of the electrodes confirmed.

実施例3では、密着層を形成させる。実施例1において、第1の絶縁膜上に、p側の第1電極をNi/Au/Pt(100Å/1500Å/1500Å)で形成させる。次いで、第2の絶縁膜としてSiO/TiO(1500Å/1000Å)の2ペアからなる多層膜を形成させるが、このときp側の第1電極と約225μm離間するよう形成させる。次いで、密着層としてTi/Pt(100Å/500Å)を、p側の第1電極の一部の上と、p側の第1電極と第2の絶縁膜との間に露出している第1の絶縁膜上と、第2の絶縁膜上とに渡るように形成させる。そして、p側の第1電極の上から密着層上に渡ってp側の第2電極としてPt/Ti/Pt/Au(1000Å/50Å/1000Å/6000Å)で形成させる。他の工程は実施例1と同様に行い、本発明の窒化物半導体レーザ素子を得る。上記のようにして得られる窒化物半導体レーザ素子は、電極の剥がれは確認されず、室温において閾値電流密度2.0kA/cm、60mWの高出力において発振波長405nmの連続発振可能なものである。 In the third embodiment, an adhesion layer is formed. In Example 1, the p-side first electrode is formed of Ni / Au / Pt (100 ° / 1500 ° / 1500 °) on the first insulating film. Next, a multilayer film composed of two pairs of SiO 2 / TiO 2 (1500 ° / 1000 °) is formed as a second insulating film, and at this time, it is formed so as to be separated from the p-side first electrode by about 225 μm. Next, Ti / Pt (100 ° / 500 °) as an adhesion layer is exposed on a part of the p-side first electrode and between the p-side first electrode and the second insulating film. And over the second insulating film. Then, Pt / Ti / Pt / Au (1000/50/1000/6000) is formed as a p-side second electrode from the p-side first electrode to the adhesion layer. Other steps are performed in the same manner as in Example 1 to obtain the nitride semiconductor laser device of the present invention. In the nitride semiconductor laser device obtained as described above, no peeling of the electrode was confirmed, and the device was capable of continuous oscillation at a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 and a high output of 60 mW at a room temperature with an oscillation wavelength of 405 nm. .

実施例4では、実施例1において、p側の第1電極の下層をNi/Au(100Å/1500Å)、上層をPt/Ti/Pt(500Å/100Å/500Å)、第2電極の下層をPt(1000Å)、その上にTi/Pt/Au(100Å/1000Å/6000Å)で形成する以外は、実施例1と同様に行う。得られる窒化物半導体レーザ素子は、室温において閾値電流密度2.0kA/cm、60mWの高出力において発振波長405nmの連続発振可能なものである。 In the fourth embodiment, in the first embodiment, the lower layer of the p-side first electrode is Ni / Au (100 ° / 1500 °), the upper layer is Pt / Ti / Pt (500 ° / 100 ° / 500 °), and the lower layer of the second electrode is Pt. (1000 °), and the same process as in Example 1 except that Ti / Pt / Au (100 ° / 1000 ° / 6000 °) is formed thereon. The obtained nitride semiconductor laser device is capable of continuous oscillation with a threshold current density of 2.0 kA / cm 2 at room temperature and an oscillation wavelength of 405 nm at a high output of 60 mW.

本発明は、レーザ素子を応用することができる全てのデバイス、例えば、CDプレーヤ、MDプレーヤ、各種ゲーム機器、DVDプレーヤ、電話回線や海底ケーブル等の基幹ライン・光通信システム、レーザメス、レーザ治療器、レーザ指圧機等の医療機器、レーザビームプリンタ、ディスプレイ等の印刷機、各種測定器、レーザ水準器、レーザ測長機、レーザスピードガン、レーザ温度計等の光センシング機器、レーザ電力輸送等の種々の分野において利用することができる。   The present invention is applicable to all devices to which a laser element can be applied, for example, CD players, MD players, various game machines, DVD players, main lines and optical communication systems such as telephone lines and submarine cables, laser scalpels, and laser treatment devices. , Medical equipment such as laser acupressure machines, printing machines such as laser beam printers and displays, various measuring instruments, laser level, laser length measuring machines, laser sensing guns such as laser speed guns, laser thermometers, laser power transport, etc. It can be used in various fields.

本発明の実施の形態1の窒化物半導体素子を説明する模式断面図1 is a schematic cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2の窒化物半導体素子を説明する模式断面図FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3の窒化物半導体素子を説明する模式断面図Schematic sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4の窒化物半導体素子を説明する模式断面図Schematic sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態5の窒化物半導体素子を説明する模式断面図Schematic cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第1電極と第2電極との接合層領域の形成を説明する模式断面図FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the formation of a bonding layer region between a first electrode and a second electrode according to the present invention. 本発明の第1電極と第2電極との接合層領域を説明する模式断面図FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a bonding layer region between a first electrode and a second electrode according to the present invention. 本発明の実施の形態6の窒化物半導体素子を説明する模式平面図及びその模式断面図A schematic plan view and a schematic cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

101、201、301、401、501、801・・・基板
102、202、302、402、502、802・・・n型窒化物半導体層
103、203、303、403、503、803・・・p型窒化物半導体層
104、204、304、404、504、804・・・活性層
105、205、305、405、505、705、805・・・第1電極(p側オーミック電極)
605(a)・・・第1電極の上層
605(b)・・・第1電極下層
106、206、306、406、506、706、806・・・第2電極(p側パッド電極)
606(a)・・・第2電極の上層
606(b)・・・第2電極の下層
107、207、307、407、507、807・・・第1電極(n側オーミック電極)
108、208、308、408、508、808・・・第2電極(n側パッド電極)
109、209、309、409、509、609、709・・・第1の絶縁膜
110、210、310、410、510、710・・・第2の絶縁膜
311、411、711・・・密着層
512・・・金属層
613、713、813・・・接合層領域
814・・・絶縁膜

101, 201, 301, 401, 501, 801 ... substrate 102, 202, 302, 402, 502, 802 ... n-type nitride semiconductor layer 103, 203, 303, 403, 503, 803 ... p -Type nitride semiconductor layer 104, 204, 304, 404, 504, 804 ... active layer 105, 205, 305, 405, 505, 705, 805 ... first electrode (p-side ohmic electrode)
605 (a): upper layer of first electrode 605 (b): lower layer of first electrode 106, 206, 306, 406, 506, 706, 806 ... second electrode (p-side pad electrode)
606 (a): upper layer of second electrode 606 (b): lower layer of second electrode 107, 207, 307, 407, 507, 807 ... first electrode (n-side ohmic electrode)
108, 208, 308, 408, 508, 808 ... second electrode (n-side pad electrode)
109, 209, 309, 409, 509, 609, 709 ... first insulating film 110, 210, 310, 410, 510, 710 ... second insulating film 311, 411, 711 ... adhesion layer 512: metal layer 613, 713, 813: bonding layer region 814: insulating film

Claims (23)

半導体層上に、オーミック接触する第1電極と、その上に接し、前記第1電極と異なる形状からなる第2電極とを有する窒化物半導体素子であって、
前記第1電極と前記第2電極は、第1電極表面を形成する第1電極の上層と、熱処理された第1電極に堆積された第2電極の下層とからなる接合層領域を有し、
前記接合層領域が白金族元素からなることを特徴とする。
A nitride semiconductor device, comprising: a first electrode in ohmic contact with a semiconductor layer; and a second electrode in contact with the first electrode and having a different shape from the first electrode,
The first electrode and the second electrode have a bonding layer region including an upper layer of the first electrode forming a first electrode surface and a lower layer of the second electrode deposited on the heat-treated first electrode;
The bonding layer region is made of a platinum group element.
半導体層上に、オーミック接触する第1電極と、その上に接し、前記第1電極と異なる形状からなる第2電極とを有する窒化物半導体素子であって、
前記第1電極と前記第2電極は、第1電極表面を形成する第1電極の上層と、熱処理された第1電極に堆積された第2電極の下層とからなる接合層領域を有し、
前記第1電極の上層と前記第2電極の下層は同一元素もしくは同一材料からなることを特徴とする。
A nitride semiconductor device, comprising: a first electrode in ohmic contact with a semiconductor layer; and a second electrode in contact with the first electrode and having a different shape from the first electrode,
The first electrode and the second electrode have a bonding layer region including an upper layer of the first electrode forming a first electrode surface and a lower layer of the second electrode deposited on the heat-treated first electrode;
The upper layer of the first electrode and the lower layer of the second electrode are made of the same element or the same material.
前記第1電極は、熱処理合金化材料からなる下層を有する請求項1又は請求項2記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the first electrode has a lower layer made of a heat-treatable alloying material. 前記第1電極の上層は、単一の白金族元素からなる白金族単一層、又は、白金族元素における同族元素で構成された合金化層からなる請求項1乃至請求項3記載の窒化物半導体素子。 4. The nitride semiconductor according to claim 1, wherein the upper layer of the first electrode is a platinum group single layer made of a single platinum group element or an alloyed layer made of a homologous element in the platinum group element. 5. element. 前記第2電極の下層は、単一の白金族元素からなる白金族単一層、又は、白金族元素の合金層からなる請求項1乃至請求項4記載の窒化物半導体素子。 5. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the lower layer of the second electrode comprises a platinum group single layer made of a single platinum group element or a platinum group element alloy layer. 6. 前記第1電極の上層は、Ptからなる請求項1乃至請求項5記載の窒化物半導体素子。 6. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein an upper layer of said first electrode is made of Pt. 前記第2電極の下層は、Ptからなる請求項1乃至請求項6記載の窒化物半導体素子。 7. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein a lower layer of said second electrode is made of Pt. 前記第1電極が設けられた半導体層表面は、電極形成領域と絶縁膜形成領域とを有し、前記第2電極は、前記電極形成領域から絶縁膜形成領域とを被覆する請求項1乃至請求項7記載の窒化物半導体素子。 The semiconductor layer surface provided with the first electrode has an electrode forming region and an insulating film forming region, and the second electrode covers the insulating film forming region from the electrode forming region. Item 7. The nitride semiconductor device according to Item 7. 前記絶縁膜形成領域は、ストライプ状の前記電極形成領域を挟む複数の領域、又は、電極形成領域に分離された複数の領域である請求項8記載の窒化物半導体素子。 9. The nitride semiconductor device according to claim 8, wherein the insulating film formation region is a plurality of regions sandwiching the stripe-shaped electrode formation region, or a plurality of regions separated by the electrode formation region. 前記窒化物半導体素子は、凸部からなるリッジを備えたレーザ素子であり、前記第1電極は、前記リッジ上面に接して形成されている請求項1乃至請求項9記載の窒化物半導体素子。 10. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device is a laser device having a ridge formed of a convex portion, and wherein the first electrode is formed in contact with an upper surface of the ridge. 前記リッジの両側面及びその側面から連続する半導体層の平面上に第1の絶縁膜を有するとともに、第1の絶縁膜上から前記半導体層の側面にかけて連続する第2の絶縁膜を有してなり、前記第1電極は、前記第2の絶縁膜と離間するよう形成されている請求項10記載の窒化物半導体素子。 A first insulating film on a side surface of the semiconductor layer continuous from both side surfaces of the ridge and a side surface thereof, and a second insulating film continuous from the first insulating film to the side surface of the semiconductor layer; 11. The nitride semiconductor device according to claim 10, wherein the first electrode is formed so as to be separated from the second insulating film. 前記第1の絶縁膜及び/又は第2の絶縁膜は、単層又は多層構造の密着層で被覆されている請求項10又は請求項11記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to claim 10, wherein the first insulating film and / or the second insulating film is covered with a single-layer or multilayer adhesive layer. 前記密着層は、最上層が、白金族元素を含む層からなる請求項12記載の窒化物半導体素子。 13. The nitride semiconductor device according to claim 12, wherein an uppermost layer of the adhesion layer is a layer containing a platinum group element. 前記密着層は、最上層が、第1電極の上層と同一元素又は同一材料からなる請求項12又は請求項13記載の窒化物半導体素子。 14. The nitride semiconductor device according to claim 12, wherein an uppermost layer of the adhesion layer is made of the same element or the same material as an upper layer of the first electrode. 前記密着層の上層は、Ptである請求項12乃至請求項14記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to claim 12, wherein an upper layer of the adhesion layer is Pt. 前記密着層は、前記第1電極の上又は下に接して形成される請求項12乃至請求項15記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to claim 12, wherein the adhesion layer is formed in contact with above or below the first electrode. 半導体層上に、オーミック接触する第1電極と、その上に接し、前記第1電極と異なる形状からなる第2電極とを有する窒化物半導体素子であって、
前記第1電極が設けられた半導体層表面は、電極形成領域と絶縁膜形成領域とを有し、
前記第2電極は、前記電極形成領域から絶縁膜形成領域とを被覆することを特徴とする窒化物半導体素子。
A nitride semiconductor device, comprising: a first electrode in ohmic contact with a semiconductor layer; and a second electrode in contact with the first electrode and having a different shape from the first electrode,
The surface of the semiconductor layer provided with the first electrode has an electrode forming region and an insulating film forming region,
The nitride semiconductor element, wherein the second electrode covers the electrode formation region and the insulating film formation region.
前記絶縁膜形成領域は、ストライプ状の前記電極形成領域を挟む複数の領域、又は、電極形成領域に分離された複数の領域である請求項17記載の窒化物半導体素子。 18. The nitride semiconductor device according to claim 17, wherein the insulating film formation region is a plurality of regions sandwiching the stripe-shaped electrode formation region or a plurality of regions separated by the electrode formation region. 前記窒化物半導体素子は、凸部からなるリッジを備えたレーザ素子であり、前記第1電極は、前記リッジ上面に接して形成されている請求項17又は請求項18記載の窒化物半導体素子。 19. The nitride semiconductor device according to claim 17, wherein the nitride semiconductor device is a laser device provided with a ridge having a convex portion, and wherein the first electrode is formed in contact with an upper surface of the ridge. 前記リッジの両側面及びその側面から連続する半導体層の平面上に第1の絶縁膜を有するとともに、第1の絶縁膜上から前記半導体層の側面に掛けて連続する第2の絶縁膜を有してなり、前記第1電極は、前記第2の絶縁膜と離間するよう形成されている請求19記載の窒化物半導体素子。 A first insulating film is provided on both sides of the ridge and on a plane of the semiconductor layer continuous from the side surface thereof, and a second insulating film is provided from the first insulating film to the side surface of the semiconductor layer. 20. The nitride semiconductor device according to claim 19, wherein said first electrode is formed so as to be separated from said second insulating film. 前記第1の絶縁膜及び/又は前記第2の絶縁膜は、単層又は多層構造の密着層で被覆されている請求項20記載の窒化物半導体素子。 21. The nitride semiconductor device according to claim 20, wherein the first insulating film and / or the second insulating film is covered with a single-layer or multilayer adhesive layer. 前記密着層は、最上層が、白金族元素を含む層からなる請求項21記載の窒化物半導体素子。 22. The nitride semiconductor device according to claim 21, wherein an uppermost layer of the adhesion layer is a layer containing a platinum group element. 前記密着層の最上層は、Ptである請求項22記載の窒化物半導体素子。
23. The nitride semiconductor device according to claim 22, wherein the uppermost layer of the adhesion layer is Pt.
JP2004043325A 2003-02-19 2004-02-19 Nitride semiconductor device Expired - Fee Related JP4547933B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004043325A JP4547933B2 (en) 2003-02-19 2004-02-19 Nitride semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003041060 2003-02-19
JP2004043325A JP4547933B2 (en) 2003-02-19 2004-02-19 Nitride semiconductor device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004274042A true JP2004274042A (en) 2004-09-30
JP2004274042A5 JP2004274042A5 (en) 2007-04-05
JP4547933B2 JP4547933B2 (en) 2010-09-22

Family

ID=33134140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004043325A Expired - Fee Related JP4547933B2 (en) 2003-02-19 2004-02-19 Nitride semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4547933B2 (en)

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108297A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 Structure of low electrical resistance n-type contact layer of gallium nitride light-emitting diode
JP2006128558A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Sony Corp Semiconductor laser, semiconductor laser mounting method, semiconductor laser mounting structure, and photodisc device
JP2006128622A (en) * 2004-09-28 2006-05-18 Nichia Chem Ind Ltd Semiconductor device
JP2006245555A (en) * 2005-02-07 2006-09-14 Showa Denko Kk Translucent electrode
JP2006324427A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser
WO2007015612A1 (en) * 2005-08-01 2007-02-08 Lg Innotek Co., Ltd. Nitride light emitting device and manufacturing method thereof
JP2007043164A (en) * 2005-07-30 2007-02-15 Samsung Electronics Co Ltd Light emitting device of nitride based compound semiconductor and method for manufacturing same
JP2007081088A (en) * 2005-09-14 2007-03-29 Showa Denko Kk Nitride-based semiconductor light-emitting element
JP2007081333A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk Nitride-based semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
JP2007201099A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
JP2008181910A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Mitsubishi Chemicals Corp Manufacturing method of gan-based light-emitting diode element
JP2008182050A (en) * 2007-01-24 2008-08-07 Mitsubishi Chemicals Corp GaN-BASED LIGHT-EMITTING DIODE ELEMENT
JP2008192846A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting element manufacturing method
JP2009129973A (en) * 2007-11-20 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing nitride semiconductor light-emitting element
JP2009238932A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light emitting device and lighting device using the same
JP2009260316A (en) * 2008-03-26 2009-11-05 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light-emitting element and illuminating apparatus using the same
US7786493B2 (en) 2006-01-06 2010-08-31 Sony Corporation Light emitting diode, method for manufacturing light emitting diode, integrated light emitting diode, method for manufacturing integrated light emitting diode, light emitting diode backlight, light emitting diode illumination device, light emitting diode display, electronic apparatus, electronic device, and method for manufacturing electronic device
KR101000276B1 (en) 2008-12-04 2010-12-10 주식회사 에피밸리 Semiconductor light emiitting device
EP2315276A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-27 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting diode, LED package, and lighting system
JP2011086910A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 Lg Innotek Co Ltd Semiconductor light emitting element
EP2249406A3 (en) * 2009-05-04 2011-05-04 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device, package, and system
JP2011096870A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Nichia Corp Nitride semiconductor laser element
JP2012124523A (en) * 2004-10-22 2012-06-28 Seoul Opto Devices Co Ltd Gan-based compound semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same
JP2013012559A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Nichia Chem Ind Ltd Manufacturing method of light emitting element
JP2013026569A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride semiconductor laser and semiconductor laser device
JP2015008264A (en) * 2013-05-29 2015-01-15 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2015074880A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-28 Koninklijke Philips N.V. A solid state light emitting device and method of manufacturing a solid state light emitting device
US9349919B2 (en) 2009-05-21 2016-05-24 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and light emitting device package having the same
JP2017163111A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Dowaエレクトロニクス株式会社 Semiconductor optical device and manufacturing method of the same
KR20210010291A (en) * 2018-05-29 2021-01-27 니기소 가부시키가이샤 Semiconductor light emitting device and method of manufacturing semiconductor light emitting device
JP2021072376A (en) * 2019-10-31 2021-05-06 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting element, and manufacturing method for semiconductor light-emitting element
JP2022168264A (en) * 2018-11-15 2022-11-04 日機装株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
CN117769762A (en) * 2021-07-27 2024-03-26 新唐科技日本株式会社 Semiconductor device with a semiconductor device having a plurality of semiconductor chips

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299528A (en) * 1999-04-12 2000-10-24 Nec Corp Semiconductor laser and manufacture thereof
JP2002305358A (en) * 2001-02-02 2002-10-18 Sanyo Electric Co Ltd Nitride semiconductor laser element and forming method therefor
JP2002335048A (en) * 2001-03-06 2002-11-22 Sony Corp Nitride semiconductor laser element and its manufacturing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299528A (en) * 1999-04-12 2000-10-24 Nec Corp Semiconductor laser and manufacture thereof
JP2002305358A (en) * 2001-02-02 2002-10-18 Sanyo Electric Co Ltd Nitride semiconductor laser element and forming method therefor
JP2002335048A (en) * 2001-03-06 2002-11-22 Sony Corp Nitride semiconductor laser element and its manufacturing method

Cited By (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006128622A (en) * 2004-09-28 2006-05-18 Nichia Chem Ind Ltd Semiconductor device
JP2006108297A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 Structure of low electrical resistance n-type contact layer of gallium nitride light-emitting diode
JP2012124523A (en) * 2004-10-22 2012-06-28 Seoul Opto Devices Co Ltd Gan-based compound semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same
JP2006128558A (en) * 2004-11-01 2006-05-18 Sony Corp Semiconductor laser, semiconductor laser mounting method, semiconductor laser mounting structure, and photodisc device
JP2006245555A (en) * 2005-02-07 2006-09-14 Showa Denko Kk Translucent electrode
JP2006324427A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser
US8390018B2 (en) 2005-07-30 2013-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Nitride-based compound semiconductor light emitting device and method of fabricating the same
JP2007043164A (en) * 2005-07-30 2007-02-15 Samsung Electronics Co Ltd Light emitting device of nitride based compound semiconductor and method for manufacturing same
WO2007015612A1 (en) * 2005-08-01 2007-02-08 Lg Innotek Co., Ltd. Nitride light emitting device and manufacturing method thereof
US8101960B2 (en) 2005-08-01 2012-01-24 LG Innotek, Ltd. Nitride light emitting device and manufacturing method thereof
JP2007081088A (en) * 2005-09-14 2007-03-29 Showa Denko Kk Nitride-based semiconductor light-emitting element
JP2007081333A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk Nitride-based semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof
US7786493B2 (en) 2006-01-06 2010-08-31 Sony Corporation Light emitting diode, method for manufacturing light emitting diode, integrated light emitting diode, method for manufacturing integrated light emitting diode, light emitting diode backlight, light emitting diode illumination device, light emitting diode display, electronic apparatus, electronic device, and method for manufacturing electronic device
JP2007201099A (en) * 2006-01-25 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
JP2008181910A (en) * 2007-01-23 2008-08-07 Mitsubishi Chemicals Corp Manufacturing method of gan-based light-emitting diode element
JP2008182050A (en) * 2007-01-24 2008-08-07 Mitsubishi Chemicals Corp GaN-BASED LIGHT-EMITTING DIODE ELEMENT
JP2008192846A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting element manufacturing method
US7964424B2 (en) 2007-11-20 2011-06-21 Mitsubishi Electric Corporation Method for manufacturing nitride semiconductor light-emitting element
JP2009129973A (en) * 2007-11-20 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing nitride semiconductor light-emitting element
US8525204B2 (en) 2008-03-26 2013-09-03 Panasonic Corporation Semiconductor light emitting element and illuminating apparatus using the same
KR101240011B1 (en) * 2008-03-26 2013-03-06 파나소닉 주식회사 Semiconductor light emitting element and illuminating apparatus using the same
JP2009238932A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light emitting device and lighting device using the same
JP2009260316A (en) * 2008-03-26 2009-11-05 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor light-emitting element and illuminating apparatus using the same
KR101000276B1 (en) 2008-12-04 2010-12-10 주식회사 에피밸리 Semiconductor light emiitting device
US8232566B2 (en) 2009-05-04 2012-07-31 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, package, and system
EP2249406A3 (en) * 2009-05-04 2011-05-04 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device, package, and system
EP2254168B1 (en) * 2009-05-21 2018-02-14 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device and light emitting device package having the same
US9349919B2 (en) 2009-05-21 2016-05-24 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and light emitting device package having the same
US8772803B2 (en) 2009-10-15 2014-07-08 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same
JP2011086910A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 Lg Innotek Co Ltd Semiconductor light emitting element
US8669586B2 (en) 2009-10-22 2014-03-11 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package, and lighting system
EP2315276A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-27 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting diode, LED package, and lighting system
JP2011096870A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Nichia Corp Nitride semiconductor laser element
JP2013012559A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Nichia Chem Ind Ltd Manufacturing method of light emitting element
JP2013026569A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride semiconductor laser and semiconductor laser device
US9620608B2 (en) 2013-05-29 2017-04-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2015008264A (en) * 2013-05-29 2015-01-15 豊田合成株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2015074880A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-28 Koninklijke Philips N.V. A solid state light emitting device and method of manufacturing a solid state light emitting device
US9882091B2 (en) 2013-11-19 2018-01-30 Koninklijke Philips N.V. Solid state light emitting device and method of manufacturing a solid state light emitting device
JP2017163111A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Dowaエレクトロニクス株式会社 Semiconductor optical device and manufacturing method of the same
KR20210010291A (en) * 2018-05-29 2021-01-27 니기소 가부시키가이샤 Semiconductor light emitting device and method of manufacturing semiconductor light emitting device
KR102480037B1 (en) * 2018-05-29 2022-12-21 니기소 가부시키가이샤 Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the semiconductor light emitting device
JP2022168264A (en) * 2018-11-15 2022-11-04 日機装株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2021072376A (en) * 2019-10-31 2021-05-06 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting element, and manufacturing method for semiconductor light-emitting element
CN117769762A (en) * 2021-07-27 2024-03-26 新唐科技日本株式会社 Semiconductor device with a semiconductor device having a plurality of semiconductor chips

Also Published As

Publication number Publication date
JP4547933B2 (en) 2010-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4547933B2 (en) Nitride semiconductor device
KR100628423B1 (en) Nitride semiconductor device
US7072374B2 (en) Ridge waveguide semiconductor laser diode
US7751454B2 (en) Semiconductor laser having protruding portion
JP4529372B2 (en) Semiconductor laser element
JP2005072562A (en) Semiconductor laser device
WO2005006506A1 (en) Nitride semiconductor laser element
JP2004281432A (en) Nitride semiconductor element and its manufacturing method
JP2004047918A (en) Manufacturing method of nitride semiconductor laser element
JP4337520B2 (en) Ridge waveguide semiconductor laser
JP4383753B2 (en) Nitride semiconductor device manufacturing method and nitride semiconductor device
JP4457549B2 (en) Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP4100013B2 (en) Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JPH11177184A (en) Semiconductor laser device and its manufacture
JP4626143B2 (en) Semiconductor laser device manufacturing method and semiconductor laser device
JP5010096B2 (en) Nitride semiconductor laser device and LD device using the same
JP2002270967A (en) Semiconductor laser element
JP2005101536A (en) Nitride semiconductor laser element
JP2004281431A (en) Nitride semiconductor laser element
JP2002237661A (en) Nitride semiconductor laser device
JP2003060286A (en) Semiconductor laser element

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070219

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100615

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100628

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4547933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees