JP2006303542A - Semiconductor element and method of manufacturing the same - Google Patents

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Kiyoshi Ota
潔 太田
Nobuhiko Hayashi
伸彦 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor element having a stable ohmic electrode, which is hard to be peeled off and can be formed on a nitride semiconductor by a simple process. <P>SOLUTION: On a sapphire substrate 1, an undoped GaN buffer layer 2, n-type GaN layer 3, and p-type GaN layer 4 are formed in order, part of the region from the p-type GaN layer 4 to n-type GaN layer 3 is removed, and the n-type GaN layer 3 is exposed. On the p-type GaN layer 4 and exposed upper surface of the n-type GaN layer 3, a Ti layer 5 and a Pt layer 6 are formed in oreder. Thereby, without performing alloying by heat treatment, a p-type electrode 7 coming into ohmic contact with the p-type GaN layer 4 and n electrode 8 coming into ohmic contact with the n-type GaN layer 3 are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、BN(窒化ホウ素)、GaN(窒化ガリウム)、AlN(窒化アルミニウム)もしくはInN(窒化インジウム)、TlN(窒化タリウム)またはこれらの混晶等のIII −V族窒化物系半導体(以下、窒化物系半導体と呼ぶ)からなる半導体素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a III-V group nitride semiconductor such as BN (boron nitride), GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride) or InN (indium nitride), TlN (thallium nitride), or a mixed crystal thereof (hereinafter referred to as “a nitride semiconductor”) And a manufacturing method thereof.

近年、青色または紫色の光を発する発光ダイオード、半導体レーザ素子等の半導体発光素子として、GaN系半導体発光素子の実用化が進んでいる。また、GaN系半導体を用いたトランジスタも提案されている。このようなGaN系半導体素子においては、GaN系半導体にオーミック接触する電極が必要となる。   In recent years, GaN-based semiconductor light-emitting elements have been put into practical use as semiconductor light-emitting elements such as light-emitting diodes and semiconductor laser elements that emit blue or violet light. A transistor using a GaN-based semiconductor has also been proposed. In such a GaN-based semiconductor element, an electrode in ohmic contact with the GaN-based semiconductor is required.

図6および図7は従来のGaN系発光ダイオードの製造方法の一例を示す模式的工程断面図である。   6 and 7 are schematic process cross-sectional views showing an example of a conventional method for manufacturing a GaN-based light emitting diode.

まず、図6(a)に示すように、サファイア基板21上に、GaNバッファ層22、n型GaN層23およびp型GaN層24を順に形成する。その後、p型GaN層24からn型GaN層23までの一部領域をRIE法(反応性イオンエッチング法)等によりエッチングし、n型GaN層23を露出させる。   First, as shown in FIG. 6A, a GaN buffer layer 22, an n-type GaN layer 23, and a p-type GaN layer 24 are formed in this order on a sapphire substrate 21. Thereafter, a partial region from the p-type GaN layer 24 to the n-type GaN layer 23 is etched by RIE (reactive ion etching) or the like to expose the n-type GaN layer 23.

次に、図6(b)に示すように、p型GaN層24上およびn型GaN層23の露出した上面にフォトレジストパターン31を形成する。このフォトレジストパターン31は、p型GaN層24上に開口部32を有する。この状態で開口部32内のp型GaN層24上およびフォトレジストパターン31上に、電子ビーム蒸着法により厚さ2000ÅのPt膜25aを形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, a photoresist pattern 31 is formed on the p-type GaN layer 24 and the exposed upper surface of the n-type GaN layer 23. The photoresist pattern 31 has an opening 32 on the p-type GaN layer 24. In this state, a Pt film 25a having a thickness of 2000 mm is formed on the p-type GaN layer 24 and the photoresist pattern 31 in the opening 32 by electron beam evaporation.

次に、図6(c)に示すように、フォトレジストパターン31上のPt膜25aをフォトレジストパターン31とともにリフトオフ法により除去する。   Next, as shown in FIG. 6C, the Pt film 25a on the photoresist pattern 31 is removed together with the photoresist pattern 31 by a lift-off method.

次いで、図7(d)に示すように、p型GaN層24上、p電極25上およびn型GaN層23の露出した上面にフォトレジストパターン33を形成する。このフォトレジストパターン33は、n型GaN層23の露出した上面に開口部34を有する。この状態で開口部34内のn型GaN層23の上面およびフォトレジストパターン33上に膜厚200ÅのTi膜26aおよび膜厚5000ÅのAl膜27aを電子ビーム蒸着法により順に形成する。   Next, as shown in FIG. 7 (d), a photoresist pattern 33 is formed on the p-type GaN layer 24, the p-electrode 25, and the exposed upper surface of the n-type GaN layer 23. The photoresist pattern 33 has an opening 34 on the exposed upper surface of the n-type GaN layer 23. In this state, a Ti film 26a having a thickness of 200 mm and an Al film 27a having a thickness of 5000 mm are sequentially formed on the upper surface of the n-type GaN layer 23 and the photoresist pattern 33 in the opening 34 by an electron beam evaporation method.

さらに、図7(e)に示すように、フォトレジストパターン33上のTi膜26aおよびAl膜27aをフォトレジストパターン33とともにリフトオフ法により除去する。その後、N2 ガス雰囲気中において温度600℃で5分間の熱処理を行う。 Further, as shown in FIG. 7E, the Ti film 26a and the Al film 27a on the photoresist pattern 33 are removed together with the photoresist pattern 33 by a lift-off method. Thereafter, heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. for 5 minutes in an N 2 gas atmosphere.

以上のようにしてp側およびn側のオーミック電極が形成される。   As described above, the p-side and n-side ohmic electrodes are formed.

上記の従来のGaN系発光ダイオードにおけるPt膜からなるp電極25は、付着力が弱いため、ワイヤボンディング等の後工程で剥離が生じやすく、またオーミック特性の検査等で測定針を接触させた際に比較的簡単に剥離が発生する。   The p-electrode 25 made of a Pt film in the conventional GaN-based light-emitting diode described above has a weak adhesive force, so that peeling is likely to occur in a later process such as wire bonding, and when a measuring needle is brought into contact with an ohmic characteristic inspection or the like The peeling occurs relatively easily.

一方、オーミック接触を得るために熱処理による合金化が必要となる。また、p電極25およびn電極30を別々の工程により形成する必要がある。したがって、p電極25およびn電極30の形成工程が複雑となり、時間がかかる。   On the other hand, in order to obtain ohmic contact, alloying by heat treatment is required. Moreover, it is necessary to form the p electrode 25 and the n electrode 30 by separate processes. Therefore, the process of forming the p electrode 25 and the n electrode 30 becomes complicated and takes time.

なお、Ti膜およびAu膜の積層構造を有するオーミック電極も提案されている。このオーミック電極は、熱処理による合金化を行うことなく形成することができる。しかしながら、このオーミック電極は、他の層の熱処理時に高抵抗化しやすい。   An ohmic electrode having a laminated structure of a Ti film and an Au film has also been proposed. This ohmic electrode can be formed without alloying by heat treatment. However, this ohmic electrode tends to have a high resistance during the heat treatment of other layers.

本発明の目的は、剥離が生じにくく窒化物系半導体上に簡単な工程で形成可能な安定なオーミック電極を備えた半導体素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a stable ohmic electrode that is unlikely to be peeled off and can be formed on a nitride semiconductor by a simple process.

本発明の他の目的は、剥離が生じにくく安定なオーミック電極を窒化物系半導体上に簡単な工程で形成することができる半導体素子の製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor element, which can form a stable ohmic electrode on a nitride-based semiconductor with a simple process, which does not easily cause peeling.

第1の発明に係る半導体素子は、p型窒化物系半導体と、p型窒化物系半導体上に形成されたオーミック電極とを備え、オーミック電極は、p型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上150Å以下の第1の金属膜と、第1の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とを含むものである。   A semiconductor device according to a first invention includes a p-type nitride semiconductor and an ohmic electrode formed on the p-type nitride semiconductor, and the ohmic electrode is in close contact with the p-type nitride semiconductor. A first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm or more and 150 mm or less and a second metal film made of platinum or palladium formed in close contact with the first metal film.

本発明に係る半導体素子のオーミック電極においては、チタンからなる第1の金属膜がp型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とp型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。   In the ohmic electrode of the semiconductor element according to the present invention, the first metal film made of titanium has a function of cleaning the surface of the p-type nitride semiconductor, and the second metal film made of platinum or palladium and the p-type Facilitates ohmic contact with nitride-based semiconductors. Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1の金属膜はp型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、p型窒化物系半導体に対するオーミック電極の付着力が向上する。したがって、オーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first metal film made of titanium has a strong adhesion to the p-type nitride semiconductor, the adhesion of the ohmic electrode to the p-type nitride semiconductor is improved. Therefore, the ohmic electrode is hardly peeled off.

特に、第1の金属膜の厚みは3Å以上130Å以下であることが好ましく、3Å以上100Å以下であることがより好ましく、3Å以上50Å以下であることがさらに好ましく、3Å以上10Å以下であることが最も好ましい。それにより、オーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   In particular, the thickness of the first metal film is preferably 3 mm to 130 mm, more preferably 3 mm to 100 mm, further preferably 3 mm to 50 mm, and more preferably 3 mm to 10 mm. Most preferred. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the ohmic electrode from peeling off.

その半導体素子が、第2の金属膜上に密着して形成され、金からなる第3の金属膜をさらに備えてもよい。これにより、ワイヤボンディングが容易になる。この場合、第1の金属膜および第2の金属膜からなるオーミック電極を熱処理による合金化を行うことなく形成することができるので、第1の金属膜、第2の金属膜および第3の金属膜を同じ工程で形成することができる。   The semiconductor element may further include a third metal film made of gold and formed in close contact with the second metal film. This facilitates wire bonding. In this case, since the ohmic electrode composed of the first metal film and the second metal film can be formed without performing alloying by heat treatment, the first metal film, the second metal film, and the third metal are formed. The film can be formed in the same process.

p型窒化物系半導体は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびタリウムの少なくとも1つを含んでもよい。   The p-type nitride-based semiconductor may include at least one of boron, gallium, aluminum, indium, and thallium.

第2の発明に係る半導体素子は、n型窒化物系半導体と、n型窒化物系半導体上に形成されたオーミック電極とを備え、オーミック電極は、n型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、第1の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とを含むものである。   A semiconductor element according to a second invention includes an n-type nitride semiconductor and an ohmic electrode formed on the n-type nitride semiconductor, and the ohmic electrode is in close contact with the n-type nitride semiconductor. A first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm, and a second metal film made of platinum or palladium formed in close contact with the first metal film.

本発明に係る半導体素子のオーミック電極においては、チタンからなる第1の金属膜がn型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とn型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。
したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。
In the ohmic electrode of the semiconductor element according to the present invention, the first metal film made of titanium has a function of cleaning the surface of the n-type nitride semiconductor, and the second metal film made of platinum or palladium and the n-type Facilitates ohmic contact with nitride-based semiconductors.
Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1の金属膜はn型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、n型窒化物系半導体に対するオーミック電極の付着力が向上する。したがって、オーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first metal film made of titanium has a strong adhesion to the n-type nitride semiconductor, the adhesion of the ohmic electrode to the n-type nitride semiconductor is improved. Therefore, the ohmic electrode is hardly peeled off.

特に、第1の金属膜の厚みが3Å以上50Å以下であることが好ましく、3Å以上30Å以下であることがより好ましく、3Å以上10Å以下であることがさらに好ましい。それにより、オーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   In particular, the thickness of the first metal film is preferably 3 mm to 50 mm, more preferably 3 mm to 30 mm, and still more preferably 3 mm to 10 mm. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the ohmic electrode from peeling off.

その半導体素子が、第2の金属膜上に密着して形成され、金からなる第3の金属膜をさらに備えてもよい。これにより、ワイヤボンディングが容易になる。この場合、第1の金属膜および第2の金属膜からなるオーミック電極を熱処理による合金化を行うことなく形成することができるので、第1の金属膜、第2の金属膜および第3の金属膜を同じ工程で形成することができる。   The semiconductor element may further include a third metal film made of gold and formed in close contact with the second metal film. This facilitates wire bonding. In this case, since the ohmic electrode composed of the first metal film and the second metal film can be formed without performing alloying by heat treatment, the first metal film, the second metal film, and the third metal are formed. The film can be formed in the same process.

n型窒化物系半導体は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびタリウムの少なくとも1つを含んでもよい。   The n-type nitride-based semiconductor may include at least one of boron, gallium, aluminum, indium, and thallium.

第3の発明に係る半導体素子は、p型窒化物系半導体と、p型窒化物系半導体に接するように設けられたn型窒化物系半導体と、p型窒化物系半導体上に形成された第1のオーミック電極と、n型窒化物系半導体上に形成された第2のオーミック電極とを備え、第1のオーミック電極は、p型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、第1の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とを含み、第2のオーミック電極は、n型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第3の金属膜と、第3の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とを含むものである。   A semiconductor element according to a third invention is formed on a p-type nitride semiconductor, an n-type nitride semiconductor provided in contact with the p-type nitride semiconductor, and the p-type nitride semiconductor. A first ohmic electrode and a second ohmic electrode formed on the n-type nitride semiconductor, wherein the first ohmic electrode is formed in close contact with the p-type nitride semiconductor and is made of titanium. A first metal film having a thickness of 3 mm to 100 mm and a second metal film formed in close contact with the first metal film and made of platinum or palladium, and the second ohmic electrode includes n A third metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm or more and 100 mm or less, and a fourth metal film made of platinum or palladium formed in close contact with the third metal film. The metal film is included.

本発明に係る半導体素子の第1のオーミック電極および第2のオーミック電極においては、チタンからなる第1および第3の金属膜がそれぞれp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とp型窒化物系半導体とのオーミック接触および白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とn型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。   In the first ohmic electrode and the second ohmic electrode of the semiconductor element according to the present invention, the first and third metal films made of titanium are respectively formed on the surfaces of the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor. An ohmic contact between the second metal film made of platinum or palladium and the p-type nitride semiconductor having a cleaning function, and an ohmic contact between the fourth metal film made of platinum or palladium and the n-type nitride semiconductor To make it easier. Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1および第3の金属膜はそれぞれp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、p型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体に対する第1のオーミック電極および第2のオーミック電極の付着力が向上する。したがって、第1および第2のオーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first and third metal films made of titanium have strong adhesion to the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor, respectively, the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride are used. The adhesion of the first ohmic electrode and the second ohmic electrode to the system semiconductor is improved. Therefore, the first and second ohmic electrodes are unlikely to peel off.

さらに、第1のオーミック電極および第2のオーミック電極が同一の構造を有しかつ同一の材料からなるので、第1および第2のオーミック電極を同一工程で同時に形成することができる。したがって、製造工程数が少なくなり、製造時間の短縮が可能となる。   Furthermore, since the first ohmic electrode and the second ohmic electrode have the same structure and are made of the same material, the first and second ohmic electrodes can be simultaneously formed in the same process. Therefore, the number of manufacturing steps is reduced, and the manufacturing time can be shortened.

これらの結果、p型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体上にそれぞれ安定でかつ信頼性の高いオーミック電極を容易に形成することが可能となる。   As a result, stable and highly reliable ohmic electrodes can be easily formed on the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor, respectively.

第1および第3の金属膜の厚さは3Å以上30Å以下であることが好ましく、3Å以上10Å以下であることがより好ましい。それにより、第1および第2のオーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   The thickness of the first and third metal films is preferably 3 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 3 mm or more and 10 mm or less. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the first and second ohmic electrodes from peeling off.

その半導体素子は、第2の金属膜上に密着して形成され、金からなる第5の金属膜と、第4の金属膜上に密着して形成され、金からなる第6の金属膜とをさらに備えてもよい。これにより、ワイヤボンディングが容易になる。この場合、第1の金属膜および第2の金属膜からなる第1のオーミック電極ならびに第3の金属膜および第4の金属膜からなる第2のオーミック電極を熱処理による合金化を行うことなく形成することができるので、第1の金属膜、第2の金属膜および第5の金属膜ならびに第3の金属膜、第4の金属膜および第6の金属膜を同じ工程で形成することができる。   The semiconductor element is formed in close contact with the second metal film, and is formed of a fifth metal film made of gold, and a sixth metal film made of gold in close contact with the fourth metal film. May be further provided. This facilitates wire bonding. In this case, the first ohmic electrode composed of the first metal film and the second metal film and the second ohmic electrode composed of the third metal film and the fourth metal film are formed without alloying by heat treatment. Therefore, the first metal film, the second metal film, the fifth metal film, the third metal film, the fourth metal film, and the sixth metal film can be formed in the same process. .

第4の発明に係る半導体素子の製造方法は、p型窒化物系半導体を形成する工程と、p型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上150Å以下の第1の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなくオーミック電極を形成する工程とを備えるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a p-type nitride semiconductor; a first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 150 mm on the p-type nitride semiconductor; And a second metal film made of platinum or palladium in close contact with each other in this order to form an ohmic electrode without heat treatment.

本発明に係る半導体素子の製造方法においては、チタンからなる第1の金属膜がp型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とp型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first metal film made of titanium has a function of cleaning the surface of the p-type nitride semiconductor, and the second metal film made of platinum or palladium and the p-type Facilitates ohmic contact with nitride-based semiconductors. Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1の金属膜はp型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、p型窒化物系半導体に対するオーミック電極の付着力が向上する。したがって、オーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first metal film made of titanium has a strong adhesion to the p-type nitride semiconductor, the adhesion of the ohmic electrode to the p-type nitride semiconductor is improved. Therefore, the ohmic electrode is hardly peeled off.

特に、第1の金属膜の厚みは3Å以上130Å以下であることが好ましく、3Å以上100Å以下であることがより好ましく、3Å以上50Å以下であることがさらに好ましく、3Å以上10Å以下であることが最も好ましい。それにより、オーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   In particular, the thickness of the first metal film is preferably 3 mm to 130 mm, more preferably 3 mm to 100 mm, further preferably 3 mm to 50 mm, and more preferably 3 mm to 10 mm. Most preferred. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the ohmic electrode from peeling off.

第5の発明に係る半導体素子の製造方法は、n型窒化物系半導体を形成する工程と、n型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなくオーミック電極を形成する工程とを備える。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an n-type nitride semiconductor; and a first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm on the n-type nitride semiconductor. And a second metal film made of platinum or palladium in close contact with each other in this order to form an ohmic electrode without heat treatment.

本発明に係る半導体素子の製造方法においては、チタンからなる第1の金属膜がn型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とn型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first metal film made of titanium has a function of cleaning the surface of the n-type nitride semiconductor, and the second metal film made of platinum or palladium and the n-type Facilitates ohmic contact with nitride-based semiconductors. Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1の金属膜はn型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、n型窒化物系半導体に対するオーミック電極の付着力が向上する。したがって、オーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first metal film made of titanium has a strong adhesion to the n-type nitride semiconductor, the adhesion of the ohmic electrode to the n-type nitride semiconductor is improved. Therefore, the ohmic electrode is hardly peeled off.

特に、第1の金属膜の厚みが3Å以上50Å以下であることが好ましく、3Å以上30Å以下であることがより好ましく、3Å以上10Å以下であることがさらに好ましい。それにより、オーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   In particular, the thickness of the first metal film is preferably 3 mm to 50 mm, more preferably 3 mm to 30 mm, and still more preferably 3 mm to 10 mm. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the ohmic electrode from peeling off.

第6の発明に係る半導体素子の製造方法は、互いに接するp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体を形成する工程と、p型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなく第1のオーミック電極を形成し、かつn型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第3の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなく第2のオーミック電極を形成する工程とを備える。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a p-type nitride semiconductor and an n-type nitride semiconductor that are in contact with each other; By forming a first metal film of 100 mm or less and a second metal film made of platinum or palladium in close contact with each other in this order, a first ohmic electrode is formed without performing heat treatment, and n-type nitriding is performed. By forming a third metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm and a fourth metal film made of platinum or palladium in this order in close contact with each other on a physical semiconductor, heat treatment is not performed. Forming a second ohmic electrode.

本発明に係る半導体素子の製造方法においては、チタンからなる第1および第3の金属膜がそれぞれp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体の表面の清浄化機能を有し、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とp型窒化物系半導体とのオーミック接触および白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とn型窒化物系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極が簡単な工程で形成される。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first and third metal films made of titanium have a function of cleaning the surfaces of the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor, respectively, It facilitates ohmic contact between the second metal film made of palladium and the p-type nitride semiconductor and ohmic contact between the fourth metal film made of platinum or palladium and the n-type nitride semiconductor. Therefore, the ohmic electrode can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、チタンからなる第1および第3の金属膜はそれぞれp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体に対して強固な付着力を有するので、p型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体に対する第1のオーミック電極および第2のオーミック電極の付着力が向上する。したがって、第1および第2のオーミック電極の剥離が生じにくい。   Further, since the first and third metal films made of titanium have strong adhesion to the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor, respectively, the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride are used. The adhesion of the first ohmic electrode and the second ohmic electrode to the system semiconductor is improved. Therefore, the first and second ohmic electrodes are unlikely to peel off.

さらに、第1のオーミック電極および第2のオーミック電極が同一の構造を有しかつ同一の材料からなるので、第1および第2のオーミック電極を同一工程で同時に形成することができる。したがって、製造工程数が少なくなり、製造時間の短縮が可能となる。   Furthermore, since the first ohmic electrode and the second ohmic electrode have the same structure and are made of the same material, the first and second ohmic electrodes can be simultaneously formed in the same process. Therefore, the number of manufacturing steps is reduced, and the manufacturing time can be shortened.

これらの結果、p型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体上にそれぞれ安定でかつ信頼性の高いオーミック電極を容易に形成することが可能となる。   As a result, stable and highly reliable ohmic electrodes can be easily formed on the p-type nitride semiconductor and the n-type nitride semiconductor, respectively.

第1および第3の金属膜の厚さは3Å以上30Å以下であることが好ましく、3Å以上10Å以下であることがより好ましい。それにより、第1および第2のオーミック電極の剥離を防止しつつ十分なオーミック特性を得ることができる。   The thickness of the first and third metal films is preferably 3 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 3 mm or more and 10 mm or less. Thereby, sufficient ohmic characteristics can be obtained while preventing the first and second ohmic electrodes from peeling off.

その製造方法は、第2の金属膜上に金からなる第5の金属膜を密着して形成しかつ第4の金属膜上に金からなる第6の金属膜とを密着して形成する工程をさらに備えてもよい。これにより、ワイヤボンディングが容易になる。この場合、第1の金属膜および第2の金属膜からなる第1のオーミック電極ならびに第3の金属膜および第4の金属膜からなる第2のオーミック電極を熱処理による合金化を行うことなく形成することができるので、第1の金属膜、第2の金属膜および第5の金属膜ならびに第3の金属膜、第4の金属膜および第6の金属膜を同じ工程で形成することができる。   In the manufacturing method, a fifth metal film made of gold is formed in close contact with the second metal film, and a sixth metal film made of gold is formed in close contact with the fourth metal film. May be further provided. This facilitates wire bonding. In this case, the first ohmic electrode composed of the first metal film and the second metal film and the second ohmic electrode composed of the third metal film and the fourth metal film are formed without alloying by heat treatment. Therefore, the first metal film, the second metal film, the fifth metal film, the third metal film, the fourth metal film, and the sixth metal film can be formed in the same process. .

図1は本発明の一実施例におけるGaN系発光ダイオードの模式的断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a GaN-based light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

図1において、サファイア基板1上に、厚さ0.2μmのアンドープのGaNバッファ層2、厚さ3μmのn型GaN層3および厚さ0.5μmのp型GaN層4が順に形成されている。n型GaN層3のキャリア濃度は5×1017cm-3であり、p型GaN層4のキャリア濃度は1×1017cm-3である。 In FIG. 1, an undoped GaN buffer layer 2 having a thickness of 0.2 μm, an n-type GaN layer 3 having a thickness of 3 μm, and a p-type GaN layer 4 having a thickness of 0.5 μm are sequentially formed on a sapphire substrate 1. . The n-type GaN layer 3 has a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 , and the p-type GaN layer 4 has a carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 .

p型GaN層4からn型GaN層3までの一部領域がエッチングにより除去され、n型GaN層3が露出している。p型GaN層4上に、Ti(チタン)膜5およびPt(白金)膜6からなるp電極7が形成されている。p電極7はp型GaN層4にオーミック接触している。また、n型GaN層3の露出した上面に、Ti膜5およびPt膜6からなるn電極8が形成されている。n電極8は、n型GaN層3にオーミック接触している。   A partial region from the p-type GaN layer 4 to the n-type GaN layer 3 is removed by etching, and the n-type GaN layer 3 is exposed. A p-electrode 7 composed of a Ti (titanium) film 5 and a Pt (platinum) film 6 is formed on the p-type GaN layer 4. The p electrode 7 is in ohmic contact with the p-type GaN layer 4. Further, an n electrode 8 made of a Ti film 5 and a Pt film 6 is formed on the exposed upper surface of the n-type GaN layer 3. The n electrode 8 is in ohmic contact with the n-type GaN layer 3.

本実施例では、p電極7およびn電極8のTi膜5の厚さは10Åである。また、p電極7およびn電極8のPt膜6の厚さは500Å以上であることが好ましく、本実施例では4000Åとする。   In this embodiment, the thickness of the Ti film 5 of the p electrode 7 and the n electrode 8 is 10 mm. The thickness of the Pt film 6 of the p-electrode 7 and the n-electrode 8 is preferably 500 mm or more, and is 4000 mm in this embodiment.

図2は図1のGaN系発光ダイオードの製造方法を示す模式的工程断面図である。   FIG. 2 is a schematic process cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the GaN-based light emitting diode of FIG.

まず、図2(a)に示すように、サファイア基板1上に、MOCVD法(有機金属化学的気相成長)等によりアンドープのGaNバッファ層2、n型GaN層3およびp型GaN層4を順に形成する。そして、p型GaN層4からn型GaN層3までの一部領域をRIE法等により除去し、n型GaN層3を露出させる。さらに、p型GaN層4およびn型GaN層3の露出した上面に例えばPMMA(ポリメチルメタクリレート)からなるフォトレジストを形成し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることによりフォトレジストパターン11を形成する。フォトレジストパターン11は、p型GaN層4上およびn型GaN3の露出した上面に開口部12,13を有する。   First, as shown in FIG. 2A, an undoped GaN buffer layer 2, an n-type GaN layer 3, and a p-type GaN layer 4 are formed on a sapphire substrate 1 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) or the like. Form in order. Then, a partial region from the p-type GaN layer 4 to the n-type GaN layer 3 is removed by the RIE method or the like to expose the n-type GaN layer 3. Further, a photoresist made of, for example, PMMA (polymethyl methacrylate) is formed on the exposed upper surfaces of the p-type GaN layer 4 and the n-type GaN layer 3, and a photoresist pattern 11 is formed by patterning using a photolithography technique. The photoresist pattern 11 has openings 12 and 13 on the p-type GaN layer 4 and the exposed upper surface of the n-type GaN 3.

次に、図2(b)に示すように、フォトレジストパターン11の開口部12内のp型GaN層4上、開口部13内のn型GaN層3上およびフォトレジストパターン11上に、膜厚10ÅのTi膜5および膜厚4000ÅのPt膜6を電子ビーム蒸着法により順に形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, a film is formed on the p-type GaN layer 4 in the opening 12 of the photoresist pattern 11, on the n-type GaN layer 3 in the opening 13 and on the photoresist pattern 11. A Ti film 5 having a thickness of 10 mm and a Pt film 6 having a thickness of 4000 mm are sequentially formed by an electron beam evaporation method.

さらに、図2(c)に示すように、アセトン等の有機溶剤を用いた洗浄によるリフトオフ法により、フォトレジストパターン11上のTi膜5およびPt膜6をフォトレジストパターン11とともに除去する。それにより、熱処理による合金化を行うことなくp型GaN層4にオーミック接触するTi膜5およびPt膜6からなるp電極7が形成され、n型GaN層3にオーミック接触するTi膜5およびPt膜6からなるn電極8が同時に形成される。   Further, as shown in FIG. 2C, the Ti film 5 and the Pt film 6 on the photoresist pattern 11 are removed together with the photoresist pattern 11 by a lift-off method by cleaning using an organic solvent such as acetone. As a result, a p-electrode 7 composed of a Ti film 5 and a Pt film 6 in ohmic contact with the p-type GaN layer 4 without being alloyed by heat treatment is formed, and the Ti film 5 and Pt in ohmic contact with the n-type GaN layer 3 are formed. An n-electrode 8 made of the film 6 is formed at the same time.

本実施例の発光ダイオードにおけるp電極7およびn電極8のTi膜5は、GaN系半導体の表面の例えば酸素成分を吸着し、Pt膜6とGaN系半導体とのオーミック接触を容易にする。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極であるp電極7およびn電極8が簡単な工程で形成される。   The Ti film 5 of the p-electrode 7 and the n-electrode 8 in the light emitting diode of this embodiment adsorbs, for example, oxygen components on the surface of the GaN-based semiconductor, and facilitates ohmic contact between the Pt film 6 and the GaN-based semiconductor. Therefore, the p-electrode 7 and the n-electrode 8 that are ohmic electrodes can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、Ti膜5はGaN系半導体に対して強固な付着力を有するので、GaN系半導体に対するp電極7およびn電極8の付着力が向上する。したがって、p電極7およびn電極8の剥離が生じにくい。   Further, since the Ti film 5 has a strong adhesion to the GaN-based semiconductor, the adhesion of the p-electrode 7 and the n-electrode 8 to the GaN-based semiconductor is improved. Therefore, the p-electrode 7 and the n-electrode 8 are hardly peeled off.

さらに、p電極7およびn電極8が同一の構造を有しかつ同一の材料からなるので、p電極7およびn電極8を同一工程で同時に形成することができる。したがって、製造工程数が少なくなり、製造時間の短縮が可能となる。   Furthermore, since the p electrode 7 and the n electrode 8 have the same structure and are made of the same material, the p electrode 7 and the n electrode 8 can be formed simultaneously in the same process. Therefore, the number of manufacturing steps is reduced, and the manufacturing time can be shortened.

これらの結果、GaN系半導体にオーミック接触する安定でかつ信頼性の高いp電極7およびn電極8を容易に形成することが可能となる。   As a result, it is possible to easily form the stable and reliable p-electrode 7 and n-electrode 8 in ohmic contact with the GaN-based semiconductor.

なお、p電極7およびn電極8のPt膜6の代わりにPd(パラジウム)膜を用いてもよい。   A Pd (palladium) film may be used instead of the Pt film 6 of the p electrode 7 and the n electrode 8.

この場合にも、Ti膜5の作用によりPd膜とGaN系半導体とのオーミック接触が容易になる。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極であるp電極7およびn電極8が簡単な工程で形成される。   Also in this case, ohmic contact between the Pd film and the GaN-based semiconductor is facilitated by the action of the Ti film 5. Therefore, the p-electrode 7 and the n-electrode 8 that are ohmic electrodes can be formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、Ti膜5の作用によりGaN系半導体に対するp電極7およびn電極8の付着力が向上する。したがって、p電極7およびn電極8の剥離が生じにくい。   Further, the adhesion of the p electrode 7 and the n electrode 8 to the GaN-based semiconductor is improved by the action of the Ti film 5. Therefore, the p-electrode 7 and the n-electrode 8 are hardly peeled off.

また、p電極7およびn電極8が同じ構造を有しかつ同一の材料からなるので、p電極7およびn電極8を同一工程で同時に形成することができる。したがって、製造工程数が少なくなり、製造時間の短縮が可能となる。   Further, since the p electrode 7 and the n electrode 8 have the same structure and are made of the same material, the p electrode 7 and the n electrode 8 can be simultaneously formed in the same process. Therefore, the number of manufacturing steps is reduced, and the manufacturing time can be shortened.

その結果、熱処理を行うことなくGaN系半導体にオーミック接触する安定でかつ信頼性の高いp電極7およびn電極8を容易に形成することが可能となる。   As a result, it is possible to easily form the stable and reliable p-electrode 7 and n-electrode 8 in ohmic contact with the GaN-based semiconductor without performing heat treatment.

さらに、p電極7のPt膜6の代わりにNi(ニッケル)膜を用いてもよい。
この場合にも、Ti膜5の作用によりNi膜とp型GaN系半導体とのオーミック接触が容易になる。したがって、熱処理による合金化を行うことなくオーミック電極であるp電極7が簡単な工程で形成される。
Further, a Ni (nickel) film may be used instead of the Pt film 6 of the p-electrode 7.
Also in this case, the action of the Ti film 5 facilitates ohmic contact between the Ni film and the p-type GaN-based semiconductor. Therefore, the p-electrode 7 that is an ohmic electrode is formed by a simple process without alloying by heat treatment.

また、Ti膜5の作用によりp型GaN系半導体に対するp電極7の付着力が向上する。したがって、p電極7の剥離が生じない。   Further, the adhesion of the p-electrode 7 to the p-type GaN-based semiconductor is improved by the action of the Ti film 5. Therefore, peeling of the p electrode 7 does not occur.

図3はパッド電極が積層されたオーミック電極の模式的断面図である。図3に示すように、Ti膜5およびPt膜6からなるオーミック電極上にAu膜からなるパッド電極9を形成することにより、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an ohmic electrode in which pad electrodes are stacked. As shown in FIG. 3, by forming the pad electrode 9 made of an Au film on the ohmic electrode made of the Ti film 5 and the Pt film 6, wire bonding can be easily performed.

この場合、Ti膜5およびPt膜6からなるオーミック電極は熱処理による合金化を行うことなく形成されるので、Ti膜5、Pt膜6およびパッド電極9を同一の工程で連続的に形成することができる。したがって、GaN系半導体層上にTi/Pt/Au構造のオーミック電極を形成することにより、ワイヤボンディング用のパッド電極を同時に形成することができる。   In this case, since the ohmic electrode composed of the Ti film 5 and the Pt film 6 is formed without alloying by heat treatment, the Ti film 5, the Pt film 6 and the pad electrode 9 are continuously formed in the same process. Can do. Accordingly, by forming an ohmic electrode having a Ti / Pt / Au structure on the GaN-based semiconductor layer, a pad electrode for wire bonding can be formed simultaneously.

これに対して、従来のTi膜およびAl膜からなるオーミック電極上にパッド電極を形成する際には、パッド電極としてオーミック電極上にTi膜、Pt膜およびAu膜の積層構造を形成する。このように、TiとAuとが反応しやすいため、Ti膜とAu膜との間にPt膜を挿入する必要がある。この場合、Ti膜およびAl膜からなるオーミック電極を形成する際には熱処理による合金化が必要であるため、Ti/Alの積層構造からなるオーミック電極を形成する工程と、Ti/Pt/Auの積層構造からなるパッド電極を形成する工程とを別々に行う必要がある。   In contrast, when a pad electrode is formed on a conventional ohmic electrode made of a Ti film and an Al film, a laminated structure of a Ti film, a Pt film, and an Au film is formed on the ohmic electrode as the pad electrode. Thus, since Ti and Au are likely to react, it is necessary to insert a Pt film between the Ti film and the Au film. In this case, when forming an ohmic electrode composed of a Ti film and an Al film, alloying by heat treatment is necessary. Therefore, a step of forming an ohmic electrode composed of a laminated structure of Ti / Al, and Ti / Pt / Au It is necessary to separately perform the step of forming a pad electrode having a laminated structure.

ここで、上記実施例におけるp電極7およびn電極8の電流−電圧特性をTi膜5の膜厚を変えて測定した。   Here, the current-voltage characteristics of the p-electrode 7 and the n-electrode 8 in the above example were measured by changing the thickness of the Ti film 5.

図4はp電極7の電流−電圧特性の測定結果を示す図である。この測定では、p型GaN層上に1対のp電極7を形成し、1対のp電極7間に印加される電圧および1対のp電極7間に流れる電流を測定した。   FIG. 4 is a diagram showing the measurement result of the current-voltage characteristics of the p-electrode 7. In this measurement, a pair of p-electrodes 7 was formed on the p-type GaN layer, and a voltage applied between the pair of p-electrodes 7 and a current flowing between the pair of p-electrodes 7 were measured.

まず、p型GaN層のキャリア濃度を5×1017cm-3とし、p電極7のTi膜5の膜厚を3Å、5Å、100Å、130Åおよび150Åとした。Pt膜6の膜厚は4000Åとした。次に、p型GaN層のキャリア濃度を9×1017cm-3とし、p電極7のTi膜5の膜厚を100Åとした。 First, the carrier concentration of the p-type GaN layer was 5 × 10 17 cm −3, and the thickness of the Ti film 5 of the p-electrode 7 was 3 mm, 5 mm, 100 mm, 130 mm, and 150 mm. The film thickness of the Pt film 6 was 4000 mm. Next, the carrier concentration of the p-type GaN layer was set to 9 × 10 17 cm −3, and the thickness of the Ti film 5 of the p-electrode 7 was set to 100 mm.

図4に示すように、p型GaN層のキャリア濃度が5×1017cm-3である場合には、Ti膜5の膜厚が3Å、5Åおよび100Åのときに完全なオーミック特性が得られ、Ti膜5の膜厚が130Åのときにほぼオーミック特性が得られている。Ti膜5の膜厚が150Åになるとやや整流特性が現れている。 As shown in FIG. 4, when the carrier concentration of the p-type GaN layer is 5 × 10 17 cm −3 , complete ohmic characteristics can be obtained when the thickness of the Ti film 5 is 3 mm, 5 mm, and 100 mm. When the film thickness of the Ti film 5 is 130 mm, almost ohmic characteristics are obtained. When the thickness of the Ti film 5 reaches 150 mm, a rectification characteristic appears somewhat.

また、p型GaN層のキャリア濃度が9×1017cm-3の場合にも、Ti膜5の膜厚が100Åのときには、完全なオーミック特性が得られている。 Even when the carrier concentration of the p-type GaN layer is 9 × 10 17 cm −3 , complete ohmic characteristics are obtained when the thickness of the Ti film 5 is 100 mm.

したがって、p電極7のTi膜5の膜厚は130Å以下であることが好ましく、100Å以下であることがより好ましい。また、n電極8を同時に形成する場合には、Ti膜5の膜厚は100Å以下であることが好ましく、50Å以下であることがより好ましく、30Å以下であることがさらに好ましく、10Å以下であることが最も好ましい。また、p型GaN層に対する付着強度の観点からTi膜5の膜厚は3Å以上であることが好ましく、5Å以上であることがより好ましい。   Therefore, the thickness of the Ti film 5 of the p-electrode 7 is preferably 130 mm or less, and more preferably 100 mm or less. When the n electrode 8 is formed simultaneously, the thickness of the Ti film 5 is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less, further preferably 30 mm or less, and 10 mm or less. Most preferred. From the viewpoint of adhesion strength to the p-type GaN layer, the thickness of the Ti film 5 is preferably 3 mm or more, and more preferably 5 mm or more.

また、p型GaN層上に形成された上記のp電極7についてオーミック特性の検査用の測定針を用いて引っかき試験を行ったところ、Ti膜5の膜厚が3Å、5Å、100Å、130Åおよび150Åの全ての場合において、p電極7の剥離が生じなかった。一方、Pt膜6のみの場合には、剥離が生じた。   Further, when the p electrode 7 formed on the p-type GaN layer was subjected to a scratch test using a measuring needle for inspecting ohmic characteristics, the thickness of the Ti film 5 was 3 mm, 5 mm, 100 mm, 130 mm, and In all cases of 150 mm, the p-electrode 7 was not peeled off. On the other hand, in the case of only the Pt film 6, peeling occurred.

図5はn電極8の電圧−電流特性の測定結果を示す図である。この測定では、n型GaN層上に1対のn電極8を形成し、1対のn電極8間に印加される電圧および1対のn電極8間に流れる電流を測定した。   FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of the voltage-current characteristics of the n-electrode 8. In this measurement, a pair of n electrodes 8 was formed on the n-type GaN layer, and a voltage applied between the pair of n electrodes 8 and a current flowing between the pair of n electrodes 8 were measured.

n型GaN層のキャリア濃度は9×1017cm-3とし、n型電極8のTi膜5の膜厚を3Å、5Å、10Å、30Åおよび100Åとした。 The carrier concentration of the n-type GaN layer was 9 × 10 17 cm −3, and the thickness of the Ti film 5 of the n-type electrode 8 was 3 mm, 5 mm, 10 mm, 30 mm, and 100 mm.

図5に示すように、Ti膜5の膜厚が3Å、5Åおよび10Åのときに完全なオーミック特性が得られ、Ti膜5の膜厚が30Åのときにほぼオーミック特性が得られている。Ti膜5の膜厚が100Åのときにはやや整流特性が現れている。Ti膜5の膜厚が0、すなわちPt膜6のみの場合には、オーミック特性が得られず、かつ抵抗が高くなっていることがわかる。   As shown in FIG. 5, complete ohmic characteristics are obtained when the thickness of the Ti film 5 is 3, 5, and 10 mm, and almost ohmic characteristics are obtained when the thickness of the Ti film 5 is 30 mm. When the thickness of the Ti film 5 is 100 mm, a rectification characteristic appears somewhat. It can be seen that when the thickness of the Ti film 5 is 0, that is, only the Pt film 6 is used, ohmic characteristics cannot be obtained and the resistance is high.

したがって、n電極8のTi膜5の膜厚は50Å程度以下であることが好ましく、30Å以下であることがより好ましく、10Å以下であることがさらに好ましい。また、n型GaN層に対する付着強度の点からTi膜5の膜厚は3Å以上が好ましく、5Å以上がより好ましい。   Therefore, the thickness of the Ti film 5 of the n-electrode 8 is preferably about 50 mm or less, more preferably 30 mm or less, and further preferably 10 mm or less. Further, from the viewpoint of adhesion strength to the n-type GaN layer, the thickness of the Ti film 5 is preferably 3 mm or more, and more preferably 5 mm or more.

また、n型GaN層上に形成された上記のn電極8について上記の測定針を用いて引っかき試験を行ったところ、Ti膜5の膜厚が3Å、5Å、10Å、30Åおよび100Åの場合、n電極8の剥離は生じなかった一方、Pt膜6のみの場合にはn電極8の剥離が生じた。   Further, when a scratch test was performed on the n-electrode 8 formed on the n-type GaN layer using the measuring needle, the thickness of the Ti film 5 was 3 mm, 5 mm, 10 mm, 30 mm, and 100 mm. While peeling of the n electrode 8 did not occur, peeling of the n electrode 8 occurred when only the Pt film 6 was used.

p電極7およびn電極8のPt膜6の代わりにPd膜を用いて上記と同様の電流−電圧特性の測定および引っかき試験を行ったところ、上記と同様の結果が得られた。   When a current-voltage characteristic measurement and a scratch test similar to those described above were performed using a Pd film instead of the Pt film 6 of the p electrode 7 and the n electrode 8, the same result as described above was obtained.

なお、上記実施例のp電極7およびn電極8は、GaNのみならずAlGaN、InGaN、InAlGaN、BGaN、BAlGaN、BInGaN等の他のGaN系半導体に対するオーミック電極として用いることが可能である。   The p-electrode 7 and the n-electrode 8 in the above embodiment can be used as ohmic electrodes for not only GaN but also other GaN-based semiconductors such as AlGaN, InGaN, InAlGaN, BGaN, BAlGaN, and BInGaN.

また、上記実施例では、本発明を発光ダイオードに適用した場合を説明したが、本発明は、半導体レーザ素子等の他の半導体発光素子にも適用することができる。また、本発明は、GaN系半導体により形成される電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ等の他の半導体素子にも適用することが可能である。   In the above embodiments, the case where the present invention is applied to a light emitting diode has been described. However, the present invention can also be applied to other semiconductor light emitting elements such as a semiconductor laser element. The present invention can also be applied to other semiconductor elements such as field effect transistors and bipolar transistors formed of GaN-based semiconductors.

図1は本発明の一実施例におけるGaN系発光ダイオードの模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a GaN-based light emitting diode according to an embodiment of the present invention. 図1のGaN系発光ダイオードの製造方法を示す模式的工程断面図である。FIG. 2 is a schematic process cross-sectional view showing a method for manufacturing the GaN-based light emitting diode of FIG. 1. パッド電極が積層されたオーミック電極の模式的断面図である。It is a typical sectional view of an ohmic electrode by which a pad electrode was laminated. p電極の電流−電圧特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the electric current-voltage characteristic of a p electrode. n電極の電流−電圧特性の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the electric current-voltage characteristic of n electrode. 従来のGaN系発光ダイオードの製造方法を示す模式的工程断面図である。It is typical process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional GaN-type light emitting diode. 従来のGaN系発光ダイオードの製造方法を示す模式的工程断面図である。It is typical process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional GaN-type light emitting diode.

符号の説明Explanation of symbols

1 サファイア基板
2 GaNバッファ層
3 n型GaN層
4 p型GaN層
5 Ti膜
6 Pt膜
7 p電極
8 n電極
9 パッド電極


1 sapphire substrate 2 GaN buffer layer 3 n-type GaN layer 4 p-type GaN layer 5 Ti film 6 Pt film 7 p electrode 8 n electrode 9 pad electrode


Claims (7)

n型窒化物系半導体と、
n型窒化物系半導体上に形成されたオーミック電極とを備え、
前記オーミック電極は、
前記n型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、
前記第1の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とを含むことを特徴とする半導体素子。
an n-type nitride-based semiconductor;
an ohmic electrode formed on an n-type nitride semiconductor,
The ohmic electrode is
A first metal film formed in close contact with the n-type nitride-based semiconductor and made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm;
A semiconductor element comprising: a second metal film formed in close contact with the first metal film and made of platinum or palladium.
p型窒化物系半導体と、
前記p型窒化物系半導体に接するように設けられたn型窒化物系半導体と、
前記p型窒化物系半導体上に形成された第1のオーミック電極と、
前記n型窒化物系半導体上に形成された第2のオーミック電極とを備え、
前記第1のオーミック電極は、
前記p型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、
前記第1の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とを含み、
前記第2のオーミック電極は、
前記n型窒化物系半導体上に密着して形成され、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第3の金属膜と、
前記第3の金属膜上に密着して形成され、白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とを含むことを特徴とする半導体素子。
a p-type nitride-based semiconductor;
An n-type nitride-based semiconductor provided in contact with the p-type nitride-based semiconductor;
A first ohmic electrode formed on the p-type nitride semiconductor;
A second ohmic electrode formed on the n-type nitride semiconductor,
The first ohmic electrode is:
A first metal film formed in close contact with the p-type nitride-based semiconductor and made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm;
A second metal film made of platinum or palladium formed in close contact with the first metal film,
The second ohmic electrode is
A third metal film formed in close contact with the n-type nitride-based semiconductor and made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm;
A semiconductor element comprising: a fourth metal film formed in close contact with the third metal film and made of platinum or palladium.
前記p型窒化物系半導体は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびタリウムの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項2記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 2, wherein the p-type nitride-based semiconductor includes at least one of boron, gallium, aluminum, indium, and thallium. 前記n型窒化物系半導体は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、インジウムおよびタリウムの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1, wherein the n-type nitride-based semiconductor includes at least one of boron, gallium, aluminum, indium, and thallium. 前記第2の金属膜上に密着して形成され、金からなる第3の金属膜をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1, further comprising a third metal film made of gold and formed in close contact with the second metal film. n型窒化物系半導体を形成する工程と、
前記n型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなくオーミック電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
forming an n-type nitride-based semiconductor;
On the n-type nitride semiconductor, a first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm and a second metal film made of platinum or palladium are formed in close contact with each other in this order, thereby performing heat treatment. And a step of forming an ohmic electrode without applying the method.
互いに接するp型窒化物系半導体およびn型窒化物系半導体を形成する工程と、
前記p型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第1の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第2の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなく第1のオーミック電極を形成し、かつ前記n型窒化物系半導体上に、チタンからなる厚さ3Å以上100Å以下の第3の金属膜と、白金またはパラジウムからなる第4の金属膜とをこの順に密着して形成することにより、熱処理を施すことなく第2のオーミック電極を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。

Forming a p-type nitride semiconductor and an n-type nitride semiconductor in contact with each other;
On the p-type nitride-based semiconductor, a first metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm and a second metal film made of platinum or palladium are formed in close contact with each other in this order, thereby performing heat treatment. A first ohmic electrode is formed on the n-type nitride semiconductor, a third metal film made of titanium and having a thickness of 3 mm to 100 mm, and a fourth metal made of platinum or palladium. Forming a second ohmic electrode without performing heat treatment by forming the films in close contact with each other in this order.

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