JP2010239042A - Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element - Google Patents

Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element Download PDF

Info

Publication number
JP2010239042A
JP2010239042A JP2009087461A JP2009087461A JP2010239042A JP 2010239042 A JP2010239042 A JP 2010239042A JP 2009087461 A JP2009087461 A JP 2009087461A JP 2009087461 A JP2009087461 A JP 2009087461A JP 2010239042 A JP2010239042 A JP 2010239042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal layer
electrode
semiconductor crystal
layer
type semiconductor
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.)
Pending
Application number
JP2009087461A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ikeda
均 池田
Masayoshi Obara
正義 小原
Akio Nakamura
秋夫 中村
Takaya Shimizu
敬也 清水
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.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co 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 Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2009087461A priority Critical patent/JP2010239042A/en
Publication of JP2010239042A publication Critical patent/JP2010239042A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of reducing costs incurred by increasing the number of processes including the number of evaporations and forming an electrode that has strong adhesion strength at contact bonding between a wire of a wire bonding portion and an electrode during a process of assembling an LED lamp while considering the prevention of the occurrence of defects about a turn or peeling off of the electrode. <P>SOLUTION: The method forms an ohmic electrode on a semiconductor crystal that includes at least an n-type semiconductor crystal, a luminous layer, and a p-type semiconductor crystal, which are formed in this order, wherein at least Au is evaporated on a surface of a p-type semiconductor crystal of the semiconductor crystal as a first metal layer, a mixture of an AuBe alloy material and Au is evaporated on the first metal layer as a second metal layer and forming the AuBe, Au is evaporated on the second metal layer as a third metal layer, and heat treatment is subsequently performed, thus the ohmic electrode being formed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電極の形成方法や発光素子の製造方法、半導体素子及び発光素子に関する。   The present invention relates to a method for forming an electrode, a method for manufacturing a light emitting element, a semiconductor element, and a light emitting element.

少なくとも発光層が(AlGa1−xIn1−yP(0≦x≦1,0≦y≦1)(以下AlGaInPとも表記)にて表される半導体結晶を用いた発光素子等では、p型半導体結晶の表面上に設けるオーミック電極として、以前からAuBe合金が用いられてきた。 A light emitting element using a semiconductor crystal in which at least the light emitting layer is represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) (hereinafter also referred to as AlGaInP) Then, AuBe alloy has been used for some time as an ohmic electrode provided on the surface of a p-type semiconductor crystal.

そのAuBe合金層を含む電極を成膜する方法として、量産工程の場合には、密着性ではスパッタよりは劣るが、生産性で優位性のある大型の蒸着機を用いることが多い。
また蒸着装置内で金属を加熱し蒸発させる手段としては、タングステンなどの高融点金属のボートを用いての抵抗加熱による方法と、電子ビームを金属ターゲットの表面に当てて加熱するEBガン方式が一般的に用いられている(例えば特許文献1,2参照)。
As a method of forming an electrode including the AuBe alloy layer, in the case of a mass production process, a large-sized vapor deposition machine having an advantage in productivity is often used although adhesion is inferior to sputtering.
As a means for heating and evaporating a metal in a vapor deposition apparatus, a method of resistance heating using a boat made of a refractory metal such as tungsten and an EB gun method of heating an electron beam against the surface of a metal target are generally used. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、半導体発光素子として用いる場合に、結晶の成長の順番や光の取り出しの都合でp型半導体結晶側が発光素子の上面になることが多い。その為、図6に示すように、半導体結晶3の表面上に、オーミック性の接触のオーミック層7を形成するのみでなく、その上にボンディングパッド9として、比較的厚めの金の層を形成してオーミック電極5とする必要がある。このボンディングパッドは、半導体素子とした後にLEDランプの組み立て工程時に、25μmφ程度の金線をワイヤーボンディングするための、金の比較的厚い1〜2μm程度のいわゆるボンディングパッドである。図6は、発光素子等に形成される電極の概略の一例を示した図である。   Further, when used as a semiconductor light emitting device, the p-type semiconductor crystal side is often the upper surface of the light emitting device due to the order of crystal growth and the convenience of light extraction. Therefore, as shown in FIG. 6, not only the ohmic contact ohmic layer 7 is formed on the surface of the semiconductor crystal 3, but also a relatively thick gold layer is formed thereon as the bonding pad 9. Thus, the ohmic electrode 5 is required. This bonding pad is a so-called bonding pad having a relatively thick gold of about 1 to 2 [mu] m for wire bonding of a gold wire of about 25 [mu] m [phi] during the assembly process of the LED lamp after forming the semiconductor element. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an outline of electrodes formed on a light emitting element or the like.

また、電極パターン形成方法としては、蒸着前にレジストパターンを形成し、蒸着後の不要部分の材料を剥離するリフトオフ法、または、蒸着後に金属膜表面にレジストパターンを形成し、蒸着後に薬品でエッチングし、電極形状を形成するフォトリソ工程を用いた方法がある。
そして、その後、RTA(Rapid Thermal Annealing)や巻き線ヒーター加熱炉等で熱処理され、オーミック性の接触を得る。
As an electrode pattern formation method, a resist pattern is formed before vapor deposition, and a lift-off method is used to peel off unnecessary material after vapor deposition. Alternatively, a resist pattern is formed on the surface of a metal film after vapor deposition and etched with chemicals after vapor deposition. However, there is a method using a photolithography process for forming an electrode shape.
Then, heat treatment is performed in an RTA (Rapid Thermal Annealing) or a winding heater heating furnace to obtain ohmic contact.

そのボンディングパッドを持つアノード電極の形成方法の基本的手法として従来から用いられているAuBe合金材料を蒸着し、その上にAuをボンディングパッドとして成膜した構造の電極は、ワイヤーボンディングが困難なことが多い。
これは、半導体結晶からのGa,Al,In、電極中のBeの拡散により、電極表面のボンディングパッド部分の金が変質するためと考えられる。
An electrode with a structure in which a conventional AuBe alloy material is deposited as a basic method for forming an anode electrode having the bonding pad and Au is used as a bonding pad thereon is difficult to wire bond. There are many.
This is presumably because the gold in the bonding pad portion on the electrode surface is altered by the diffusion of Ga, Al, In from the semiconductor crystal and Be in the electrode.

この対策として、電極を2回に分けて形成する方法があり実際に用いられている(特許文献1参照)。
この方法では、まずオーミック層を一度形成し、その上に再度Auを蒸着し、ボンディングパッドを形成する。具体的には、オーミック層としてのAuBeを成膜し、フォトリソ、パターンエッチング、レジスト剥離、熱処理を行って所定の形状、寸法のオーミック電極を形成した後に、更に、ボンディングパッド層としAu層を成膜し、フォトリソ、マスクアライメント、パターンエッチング、レジスト剥離、熱処理の順に工程処理するものである。
As a countermeasure, there is a method of forming an electrode in two steps and it is actually used (see Patent Document 1).
In this method, first, an ohmic layer is formed once, and Au is vapor-deposited again thereon to form a bonding pad. Specifically, AuBe as an ohmic layer is formed, photolithography, pattern etching, resist stripping, and heat treatment are performed to form an ohmic electrode having a predetermined shape and size, and an Au layer is further formed as a bonding pad layer. Film processing is performed in the order of photolithography, mask alignment, pattern etching, resist stripping, and heat treatment.

また、一度の蒸着で金属層の形成を行い、かつワイヤーボンダビリティも確保する方式もある。この方法では、AuBe合金層とAuパッド層の間にTi、Mo、Wなどの高融点金属やそれに近い金属が成膜される(例えば特許文献3−5参照)。
この手法の目的は、熱処理時の相互拡散によるAu層の合金化を防ぐことにある。この製法の場合、AuBe、AuZn層などのオーミックを取るためのドーパント層の上に、Ti等の高融点金属、Auという順に一蒸着内で連続して成膜する。その後に、フォトリソ、パターンエッチング、レジスト剥離、熱処理と一度の工程で完了する。
In addition, there is a method of forming a metal layer by a single vapor deposition and ensuring wire bondability. In this method, a refractory metal such as Ti, Mo, or W or a metal close thereto is formed between the AuBe alloy layer and the Au pad layer (see, for example, Patent Document 3-5).
The purpose of this technique is to prevent alloying of the Au layer due to interdiffusion during heat treatment. In the case of this manufacturing method, on the dopant layer for taking ohmic such as AuBe, AuZn layer, etc., a high melting point metal such as Ti and Au are successively formed in one vapor deposition in this order. Thereafter, photolithography, pattern etching, resist stripping, and heat treatment are completed in one step.

特開平06−93443号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-93443 特開平09−232255号公報JP 09-232255 A 特開2000−200926号公報JP 2000-2000926 A 特開2006−40997号公報JP 2006-40997 A 特開2007−317913号公報JP 2007-317913 A

上述の特許文献1に記載のような2回に分けて電極を形成する方法では、上部の金は下部のオーミック層形成の際の500℃前後の30〜60分程度の熱処理の影響は受けずに、せいぜい350℃程度の2回目の熱処理で、下のオーミック電極に合金化される。従って、上部の金は、Ga,In,Beなどの拡散がほとんど無く、良好な金の状態を保っているので、ワイヤーボンダビリティは良好で、シアテストで80g程度の値が得られる。
しかし、欠点としては、それぞれの工程を2回繰り返すこととなり、コスト面で非常に不利なところにある。またAuBe合金層と上部のAu層がその間の微量な汚れなどでうまく合金化せず剥離する危険性もある。更に、突発的な部分的なハガレが2回の蒸着の界面で発生し、信頼性のおける品質とならないことも多い。
In the method of forming the electrode in two steps as described in Patent Document 1 described above, the upper gold is not affected by the heat treatment for about 30 to 60 minutes at around 500 ° C. when the lower ohmic layer is formed. In the second heat treatment at about 350 ° C., the lower ohmic electrode is alloyed. Therefore, the upper gold has almost no diffusion of Ga, In, Be, etc., and maintains a good gold state. Therefore, the wire bondability is good, and a value of about 80 g is obtained by the shear test.
However, the disadvantage is that each process is repeated twice, which is very disadvantageous in terms of cost. In addition, there is a risk that the AuBe alloy layer and the upper Au layer may be exfoliated without being well alloyed due to a slight amount of dirt therebetween. Further, sudden partial peeling occurs at the interface between the two depositions, and the quality is often not reliable.

そして、上述の特許文献3−5の製造方法で得られるオーミック電極は、Ti等のバリアー層としての金属層を含み、熱処理でのGaなどの金属の金中への拡散はある程度防ぐことができる。従って、ワイヤーボンディングが良好な状態も得られるが、十分とはいえない。また、AuBe(Be1wt%)/Ti/Auの構造で、LEDチップを製造した場合、ワイヤーボンディング工程だけでなく、素子工程中のシートの張替えなどにおいて粘着シートで電極を密着し別のシートに転写する際に結晶との密着不足で剥がれやめくれが発生することもあり、工程歩留りの低下だけではなく、不適合品の処理、再検査など余分に工数が発生し、製造コストが増加する。そして品質面においては信頼性の低下、工程管理面においては、再投入、納期の遅れが発生する。
更に、近年、ボンディングが高速化したため、更にボンディングが着きやすい電極構造が望まれている。
And the ohmic electrode obtained with the manufacturing method of the above-mentioned patent documents 3-5 contains a metal layer as a barrier layer, such as Ti, and can prevent diffusion of metal, such as Ga, into gold by heat treatment to some extent. . Therefore, a good state of wire bonding can be obtained, but it is not sufficient. In addition, when LED chips are manufactured with AuBe (Be 1 wt%) / Ti / Au structure, the electrodes are brought into close contact with the adhesive sheet not only in the wire bonding process but also in the element process, and transferred to another sheet. In this case, peeling or turning may occur due to insufficient adhesion to the crystal, which not only lowers the process yield, but also requires additional man-hours such as nonconforming product processing and re-inspection, resulting in increased manufacturing costs. In terms of quality, reliability is reduced, and in process management, re-introduction and delivery time are delayed.
Furthermore, in recent years, since bonding speed has been increased, an electrode structure that facilitates bonding is desired.

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、蒸着の回数などの工程数増加によるコストも抑えることができ、また電極のめくれやハガレ等の不良の発生を防ぐことを考慮しつつ、LEDランプ組立工程でのワイヤーボンド部のワイヤーと電極と間の圧着部分の密着強度が従来に比べて強い電極の形成方法や発光素子の製造方法並びに半導体素子及び発光素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can also suppress the cost due to an increase in the number of steps such as the number of vapor depositions, while taking into account the prevention of defects such as electrode turning and peeling, An object of the present invention is to provide an electrode forming method, a light emitting device manufacturing method, a semiconductor device, and a light emitting device, in which the adhesion strength of the crimped portion between the wire and the electrode of the wire bond portion in the LED lamp assembly process is stronger than before. To do.

上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とがこの順で形成された半導体結晶にオーミック電極を形成する方法であって、前記半導体結晶のp型半導体結晶の表面上に、少なくとも、第一金属層としてAuを蒸着させ、該第一金属層上に第二金属層としてAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させてAuBe合金を形成し、該第二金属層上に第三金属層としてAuを蒸着させ、その後熱処理を行うことによってオーミック電極を形成することを特徴とする電極の形成方法を提供する。 In order to solve the above problems, in the present invention, at least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) A method of forming an ohmic electrode on a semiconductor crystal in which a p-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more is formed in this order, the surface of the p-type semiconductor crystal of the semiconductor crystal being At least Au is vapor-deposited as a first metal layer, and a mixture of AuBe alloy material and Au is vapor-deposited as a second metal layer on the first metal layer to form an AuBe alloy. Au is vapor-deposited as a third metal layer, It provides a method of forming an electrode and forming an ohmic electrode by performing heat treatment.

このように、p型半導体結晶の表面に、Au,AuBe合金,Auを順に蒸着させ、その後熱処理を行う。これによって、第一金属層がAuBeではなくAuとなり、蒸着時の密着強度が向上し、また熱処理後にBeを拡散させてオーミック接触を得るとともに、電極中のBe濃度を低くすることができる。またAuBe合金層上にもAuを設けることによって、更にBe濃度を低くすることができる。従ってAuに比べて硬く脆いAuBe合金からなる第二金属層の強度を従来に比べて強いものとすることができる。
また、第二金属層としてAuBe合金材料をそのまま蒸着させるのではなく、AuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させることによって、電極中のBe濃度を従来に比べ更に低減させることができると共に、電極中にBeを安定して添加することができる。
そしてこれらの効果によって、オーミック性の接触を得ることができる程度にBe濃度を保つことができると共に、ワイヤーやp型半導体結晶と電極間との密着強度、電極自体の強度を従来に比べて強いものとすることができる。従って、良好なワイヤーボンダビリティ及び電極の不良の発生を低減させたオーミック電極を製造することができる。
In this manner, Au, AuBe alloy, and Au are sequentially deposited on the surface of the p-type semiconductor crystal, and then heat treatment is performed. As a result, the first metal layer becomes Au instead of AuBe, adhesion strength at the time of vapor deposition is improved, Be is diffused after heat treatment to obtain ohmic contact, and the Be concentration in the electrode can be lowered. Further, by providing Au also on the AuBe alloy layer, the Be concentration can be further reduced. Therefore, the strength of the second metal layer made of an AuBe alloy that is harder and more brittle than Au can be made stronger than before.
In addition, the Be concentration in the electrode can be further reduced as compared to the conventional case by depositing a mixture of AuBe alloy material and Au instead of directly depositing the AuBe alloy material as the second metal layer. It is possible to stably add Be.
With these effects, the Be concentration can be maintained to such an extent that an ohmic contact can be obtained, and the adhesion strength between the wire or the p-type semiconductor crystal and the electrode and the strength of the electrode itself are stronger than before. Can be. Accordingly, it is possible to manufacture an ohmic electrode with reduced wire bondability and reduced generation of electrode defects.

ここで、前記AuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものを用いることが好ましい。
詳しくは後述するが、AuBe合金はBe1.1wt%辺りに共晶点を有しているため、AuBe合金材料中のBe濃度を低減させたものを用いる場合、Beが均一に分布しておらず、Be濃度が過不足する恐れがあり、バッチによってはBeが過多となり、また別のバッチではBeが不足する事態が発生する恐れがある。このため、合金材料としてBe濃度が安定しているBe濃度1〜2wt%のAuBe合金材料を用いることによって、オーミック電極中のBe濃度を、バッチ間であっても安定させることができる。
Here, it is preferable to use a material having a Be concentration of 1 to 2 wt% as the AuBe alloy material.
As will be described in detail later, since the AuBe alloy has a eutectic point around Be 1.1 wt%, when using a material having a reduced Be concentration in the AuBe alloy material, Be is not uniformly distributed. The Be concentration may be excessive or insufficient. Depending on the batch, the Be may be excessive, and another batch may cause a shortage of Be. For this reason, the Be concentration in the ohmic electrode can be stabilized even between batches by using an AuBe alloy material having a Be concentration of 1 to 2 wt% in which the Be concentration is stable as the alloy material.

また、前記熱処理後の前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%となるように前記AuBe合金材料の量を調節することができる。
このように、熱処理後の第一金属層、第二金属層、第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%となるようにAuBe合金材料の量を調節することによって、形成されたオーミック電極中のBe濃度をオーミック性を取ることができる範囲内に容易に制御することができ、またボンディングの際にワイヤーと電極の密着性に不良が発生する危険性を極力低下させることができる濃度範囲にBe濃度を抑制することができる。
Further, the amount of the AuBe alloy material is adjusted so that the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after the heat treatment is 0.1 to 0.5 wt%. be able to.
Thus, by adjusting the amount of AuBe alloy material so that the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after heat treatment is 0.1 to 0.5 wt%, The Be concentration in the formed ohmic electrode can be easily controlled within a range where the ohmic property can be obtained, and the risk of occurrence of defects in the adhesion between the wire and the electrode during bonding is reduced as much as possible. The Be concentration can be suppressed in a concentration range that can be obtained.

そして、前記第一金属層の厚さを5〜100nm、前記第二金属層の厚さを10〜200nm、前記第三金属層の厚さを5〜100nmとし、かつ厚さの合計を300nm以下とすることが好ましい。
上述の範囲の厚さとなるように各々の金属層を形成することによって、生産性を十分に高いものとすることができるとともに、各々の層が担っている役割の効果を十分に発揮させることができる。
The thickness of the first metal layer is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer is 5 to 100 nm, and the total thickness is 300 nm or less. It is preferable that
By forming each metal layer so as to have a thickness in the above range, the productivity can be made sufficiently high, and the effect of the role that each layer plays can be fully exhibited. it can.

更に、前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層を形成する際に、更に、前記第三金属層の直上にTiからなる第四金属層、該第四金属層の直上にAuからなる第五金属層を形成することが好ましい。
このように、第三金属層上にTiからなる第四金属層を形成することによって、p型半導体結晶からのGa等の構成元素やAuBe層からのBeが、上部に形成するAuからなる第五金属層まで拡散することを強く抑制することができ、最表面層の第五金属層中の不純物濃度が高くなることを防止することができる。
また第四金属層上にAuからなる第五金属層を形成することによって、更に良好なワイヤーボンダビリティ特性を得ることができる。
Further, when the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer are formed, a fourth metal layer made of Ti is formed immediately above the third metal layer, and the fourth metal layer is directly above. It is preferable to form a fifth metal layer made of Au.
Thus, by forming the fourth metal layer made of Ti on the third metal layer, the constituent elements such as Ga from the p-type semiconductor crystal and the Be from the AuBe layer are made of Au formed on the top. Diffusion to the fifth metal layer can be strongly suppressed, and an increase in impurity concentration in the fifth metal layer on the outermost surface layer can be prevented.
Further, by forming the fifth metal layer made of Au on the fourth metal layer, it is possible to obtain better wire bondability characteristics.

また、前記第四金属層の厚さを、50〜150nmとすることができる。
このように、第四金属層の厚さを上述のような範囲とすることによって、生産性を損なうことなく、GaやBe等の不純物が上部の第五金属層へ拡散することをより強く抑制することができる厚さ範囲とすることができる。
Moreover, the thickness of the fourth metal layer can be set to 50 to 150 nm.
In this way, by setting the thickness of the fourth metal layer in the above-described range, it is possible to more strongly prevent impurities such as Ga and Be from diffusing into the upper fifth metal layer without impairing productivity. The thickness range can be made.

そして、前記第五金属層の厚さを、1.5〜2μmとすることができる。
このように、第五金属層の厚さを上述の範囲内とすることによって、ワイヤーをボンディングする際に、更に高い密着強度を持たせることができる厚さとすることができる。
And the thickness of the said 5th metal layer can be 1.5-2 micrometers.
Thus, by setting the thickness of the fifth metal layer within the above-described range, it is possible to obtain a thickness that can provide higher adhesion strength when bonding the wire.

更に、前記電極のパターンを、リフトオフ法、エッチング法のいずれかの方法により形成することができる。
リフトオフ法であれば、電極パターンの精度を十分に高いものとすることができる。またエッチング工程が不要であるため、環境負荷の大きな酸やアルカリ性の薬液を用いることを避けることができる。
またエッチング法であれば、短時間で、かつ高い精度で電極パターンを形成することができる。
Furthermore, the electrode pattern can be formed by either a lift-off method or an etching method.
With the lift-off method, the accuracy of the electrode pattern can be made sufficiently high. In addition, since an etching process is unnecessary, it is possible to avoid using an acid or alkaline chemical solution with a large environmental load.
Moreover, if it is an etching method, an electrode pattern can be formed in a short time and with high precision.

また、前記熱処理の熱処理条件を、不活性ガス雰囲気中で、400℃〜500℃、10〜100分とすることが好ましい。
このような熱処理条件で形成した金属層を合金化させることによって、確実に第一金属層にBeをオーミック抵抗がとれる程度に拡散させることができるとともに、各々の金属層が熱処理雰囲気と反応して劣化することを確実に避けることができる。
Moreover, it is preferable that the heat processing conditions of the said heat processing shall be 400 to 500 degreeC and 10 to 100 minutes in inert gas atmosphere.
By alloying the metal layers formed under such heat treatment conditions, Be can be diffused to the first metal layer to such an extent that ohmic resistance can be obtained, and each metal layer reacts with the heat treatment atmosphere. Deterioration can be surely avoided.

また、本発明では、少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とをこの順で形成して半導体結晶を作製する工程と、本発明に記載の電極の形成方法を用いて前記p型半導体結晶の表面に電極を形成する工程と、前記電極を形成した前記半導体結晶をダイシングする工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法を提供する。 In the present invention, at least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1,0) ≦ y ≦ 1) and the carrier concentration represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). Forming a semiconductor crystal by forming a p-type semiconductor crystal of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more in this order, and forming the semiconductor crystal on the surface of the p-type semiconductor crystal using the electrode forming method according to the present invention; There is provided a method for manufacturing a light-emitting element, comprising a step of forming an electrode and a step of dicing the semiconductor crystal on which the electrode is formed.

上述のように、本発明の電極の形成方法によって形成されたオーミック電極は、ワイヤーとオーミック電極間やオーミック電極とp型半導体結晶間との密着強度が従来に比べて強いものとなっている。このため、このような電極の形成方法を用いてオーミック電極が形成された発光素子は、表面に形成されたオーミック電極がワイヤーやp型半導体結晶と強く密着しているため、剥がれ等の電極起因の不良が従来に比べて少ないものとすることができる。すなわち、高品質な発光素子を高歩留りで製造することができる。   As described above, in the ohmic electrode formed by the electrode forming method of the present invention, the adhesion strength between the wire and the ohmic electrode or between the ohmic electrode and the p-type semiconductor crystal is stronger than before. For this reason, in the light emitting element in which the ohmic electrode is formed by using such an electrode forming method, the ohmic electrode formed on the surface is in close contact with the wire or the p-type semiconductor crystal. The number of defects can be reduced as compared with the prior art. That is, a high-quality light-emitting element can be manufactured with a high yield.

ここで、前記電極の表面積を、前記ダイシング後の前記p型半導体結晶の表面積の50%以下とすることができる。
このような面積の電極であれば、発光層からの光の取り出し量を十分に確保することができ、従って発光輝度の強い発光素子を製造することができる。
Here, the surface area of the electrode can be 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after the dicing.
If the electrode has such an area, a sufficient amount of light can be extracted from the light-emitting layer, and thus a light-emitting element with high emission luminance can be manufactured.

そして、本発明では、少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とがこの順で形成された半導体結晶にオーミック電極が形成された半導体素子であって、前記電極は、少なくとも、前記p型半導体結晶に近い側から順に第一金属層、第二金属層、第三金属層とからなり、前記第一金属層はAu蒸着層、前記第二金属層はAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させたAuBe合金層、前記第三金属層はAu蒸着層からなるものに熱処理を加えたものであることを特徴とする半導体素子を提供する。 In the present invention, at least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1,0) ≦ y ≦ 1) and the carrier concentration represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). A semiconductor element in which an ohmic electrode is formed on a semiconductor crystal in which a p-type semiconductor crystal of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more is formed in this order, and the electrode is at least close to the p-type semiconductor crystal The first metal layer is composed of a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer in order from the side. The first metal layer is an Au vapor deposition layer, and the second metal layer is an AuBe alloy obtained by vapor deposition of a mixture of AuBe alloy material and Au. Layer, the third metal layer is made of an Au vapor deposition layer To provide a semiconductor device which is characterized in that plus the heat treatment.

このように、p型半導体結晶の表面に形成されたオーミック電極を、少なくとも、p型半導体結晶に近い側から順に第一金属層、第二金属層、第三金属層とし、第一金属層をAu蒸着層、第二金属層をAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させたAuBe合金層、第三金属層をAu蒸着層からなるものとし、そしてこれらの層に熱処理を加えたものとする。
このように、p型半導体結晶にAuBe合金層を直接接触させるのではなくAu蒸着層を設けたものとすることによって、p型半導体結晶との密着性に難のあるAuBe合金層が直接半導体結晶に接触することを避けることができるため、p型半導体結晶と電極間の密着強度を従来に比べて十分に強いものとすることができる。
Thus, the ohmic electrode formed on the surface of the p-type semiconductor crystal is at least a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer in order from the side close to the p-type semiconductor crystal, and the first metal layer is It is assumed that the Au vapor deposition layer, the second metal layer is composed of an AuBe alloy layer obtained by vapor deposition of a mixture of AuBe alloy material and Au, the third metal layer is composed of an Au vapor deposition layer, and these layers are subjected to heat treatment.
Thus, by providing an Au vapor deposition layer instead of directly contacting an AuBe alloy layer with a p-type semiconductor crystal, an AuBe alloy layer that is difficult to adhere to the p-type semiconductor crystal is directly attached to the semiconductor crystal. Therefore, the adhesion strength between the p-type semiconductor crystal and the electrode can be made sufficiently stronger than before.

また、熱処理が加えられたものであるため、熱処理の際にBeが第一金属層側に拡散するため、p型半導体結晶と電極間の抵抗を十分に小さなものとしてオーミックコンタクトをとることができる。
そして、AuBe合金層上にもAu蒸着層(第三金属層)が設けられているため、熱処理の際にBeがこの第三金属層にも拡散するため、オーミック電極中のトータルのBe濃度を従来より更に低くすることができ、Auに比べて硬く脆いAuBe合金層の強度を従来に比べて強いものとすることができる。
これらの結果によって、電極中のBe濃度を、オーミック性の接触が得られる水準に保つことができるとともに、ワイヤーとのボンダビリティや電極強度が従来に比べて良好なものとなっており、不良が従来に比べて大幅に少ない半導体素子となっている。
In addition, since the heat treatment is applied, Be diffuses to the first metal layer side during the heat treatment, so that the resistance between the p-type semiconductor crystal and the electrode can be made sufficiently small to make an ohmic contact. .
Since an Au vapor deposition layer (third metal layer) is also provided on the AuBe alloy layer, Be diffuses into this third metal layer during the heat treatment, so that the total Be concentration in the ohmic electrode is reduced. The strength of the AuBe alloy layer, which is harder and more brittle than Au, can be made stronger than before.
With these results, the Be concentration in the electrode can be maintained at a level where ohmic contact can be obtained, and the bondability with the wire and the electrode strength are better than before, and the defect is not good. The number of semiconductor elements is significantly smaller than that of the prior art.

また、前記AuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものが用いられたものとすることが好ましい。
このように、Be濃度が安定しているBe濃度1〜2wt%のAuBe合金をAuBe合金材料として用いたものであれば、電極中のBe濃度が安定した半導体素子とすることができる。
Further, it is preferable that a material having a Be concentration of 1 to 2 wt% is used as the AuBe alloy material.
As described above, if an AuBe alloy having a Be concentration of 1 to 2 wt% with a stable Be concentration is used as the AuBe alloy material, a semiconductor element having a stable Be concentration in the electrode can be obtained.

そして、前記熱処理後の前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%とすることが好ましい。
このように、熱処理後の第一金属層、第二金属層、第三金属層の合計のBe濃度を0.1〜0.5wt%とすることによって、形成された電極とp型半導体結晶との間の抵抗を小さなものとすることができるとともに、ボンディングの際にワイヤーと電極の密着性に不良が発生する危険性を極力低下させることができる範囲のBe濃度とすることができる。
The total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after the heat treatment is preferably 0.1 to 0.5 wt%.
Thus, by forming the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after heat treatment to be 0.1 to 0.5 wt%, the formed electrode and the p-type semiconductor crystal In addition, the Be concentration in a range in which the risk of occurrence of defects in the adhesion between the wire and the electrode during bonding can be reduced as much as possible can be achieved.

更に、前記第一金属層の厚さが5〜100nm、前記第二金属層の厚さが10〜200nm、前記第三金属層の厚さが5〜100nmであり、かつ厚さの合計が300nm以下とすることが好ましい。
このように、各々の金属層の厚さや合計の厚さを上述の範囲とすることによって、蒸着にかかる時間が長時間ではなく、またその役割が確実に発揮される厚さとすることができ、製造コストの低減と品質向上の両立を図ることができる。
Furthermore, the thickness of the first metal layer is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer is 5 to 100 nm, and the total thickness is 300 nm. The following is preferable.
Thus, by setting the thickness of each metal layer and the total thickness in the above-mentioned range, the time required for vapor deposition is not long, and the thickness can be surely exhibited. It is possible to achieve both reduction in manufacturing cost and improvement in quality.

また、前記電極は、更に、前記第三金属層の直上にTiからなる第四金属層と、該第四金属層の直上にAuからなる第五金属層とを有するものに熱処理を加えたものとすることが好ましい。
このように、第三金属層上にTiからなる第四金属層が形成されたものとすることによって、AuBe層からのBeやp型半導体結晶からのGa等の不純物が第五金属層まで拡散することを強く抑制することができ、また第四金属層によってGaやBeの拡散が抑制されているため、第四金属層上にAuからなる第五金属層によって、更に良好なワイヤーボンダビリティ特性のオーミック電極を得ることができる。
The electrode further includes a fourth metal layer made of Ti immediately above the third metal layer and a fifth metal layer made of Au directly on the fourth metal layer, and heat-treated. It is preferable that
Thus, by assuming that the fourth metal layer made of Ti is formed on the third metal layer, impurities such as Be from the AuBe layer and Ga from the p-type semiconductor crystal are diffused to the fifth metal layer. Since the diffusion of Ga and Be is suppressed by the fourth metal layer, the fifth metal layer made of Au on the fourth metal layer further improves the wire bondability characteristics. The ohmic electrode can be obtained.

そして、前記第四金属層は、厚さが50〜150nmとすることが好ましい。
このように、第四金属層の厚さを50〜150nmとすることによって、生産性を損なうことなく、GaやBe等の不純物が上部の第五金属層へ拡散することを確実に抑制することができる厚さとすることができる。
The fourth metal layer preferably has a thickness of 50 to 150 nm.
As described above, by setting the thickness of the fourth metal layer to 50 to 150 nm, it is possible to reliably suppress the diffusion of impurities such as Ga and Be into the upper fifth metal layer without impairing the productivity. The thickness can be made.

更に、前記第五金属層は、厚さが1.5〜2μmとすることが好ましい。
第五金属層が上述のような厚さであれば、ワイヤーをボンディングする際に、密着強度を十分に確保することができる。
Furthermore, the fifth metal layer preferably has a thickness of 1.5 to 2 μm.
If the fifth metal layer is as described above, sufficient adhesion strength can be ensured when bonding the wire.

更に、本発明では、本発明に記載の半導体素子からダイシングされたものであることを特徴とする発光素子を提供する。
上述のように、本発明の半導体素子は、オーミック電極が、ワイヤーやp型半導体結晶と強く密着しているものであるため、このようなオーミック電極を備えた半導体素子からダイシングされた発光素子は、表面に形成された電極がワイヤーやp型半導体結晶と強く密着したものであるため、電極周りの不良が従来に比べて格段に少ないものとなっている。
Furthermore, the present invention provides a light-emitting element that is diced from the semiconductor element described in the present invention.
As described above, since the ohmic electrode of the semiconductor element of the present invention is in close contact with a wire or a p-type semiconductor crystal, a light-emitting element diced from a semiconductor element having such an ohmic electrode is Since the electrode formed on the surface is in close contact with the wire or the p-type semiconductor crystal, the number of defects around the electrode is remarkably smaller than that in the prior art.

ここで、前記電極の面積が、前記ダイシング後の前記p型半導体結晶の表面積の50%以下とすることが好ましい。
このように、電極の面積がダイシング後のp型半導体結晶の表面積の50%以下であれば、発光層からの光の取り出し量を十分に高いものとすることができる。
Here, the area of the electrode is preferably 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after the dicing.
Thus, when the area of the electrode is 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after dicing, the amount of light extracted from the light emitting layer can be made sufficiently high.

以上説明したように、本発明によれば、蒸着の回数などの工程数増加によるコストも抑えることができ、また電極のめくれやハガレ等の不良の発生を防ぐことができるとともに、LEDランプ組立工程でのワイヤーボンド部のワイヤーと電極と間の圧着部分の密着強度が従来に比べて強い電極の形成方法や発光素子の製造方法並びに半導体素子及び発光素子が提供される。   As described above, according to the present invention, the cost due to an increase in the number of processes such as the number of vapor depositions can be suppressed, the occurrence of defects such as electrode turning and peeling can be prevented, and the LED lamp assembly process There are provided a method for forming an electrode, a method for manufacturing a light emitting element, a semiconductor element, and a light emitting element.

本発明の半導体素子(a)と、その表面に形成されたオーミック電極(b)の概略の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the outline of the semiconductor element (a) of this invention, and the ohmic electrode (b) formed in the surface. 本発明の電極の形成方法の一例を示した工程フローである。It is the process flow which showed an example of the formation method of the electrode of this invention. AuBe合金の状態図である。It is a phase diagram of an AuBe alloy. 実施例1及び比較例1の発光素子のオーミック電極の概略を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of ohmic electrodes of light emitting elements of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1の発光素子のオーミック電極の様子を観察した画像である。It is the image which observed the mode of the ohmic electrode of the light emitting element of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 発光素子等に形成される電極の概略の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the outline of the electrode formed in a light emitting element etc. FIG. 一般的な発光素子の製造工程の流れの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the flow of the manufacturing process of a common light emitting element.

以下、本発明についてより具体的に説明する。
まず、一般的な化合物半導体素子を用いた発光素子の製造方法の一例を、図を参照して説明する。図7は、一般的な発光素子の製造工程の流れの一例を示した図である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
First, an example of a method for manufacturing a light emitting element using a general compound semiconductor element will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram showing an example of a flow of a general light emitting device manufacturing process.

まず、図7(a)に示すように、n型のGaP基板(n−GaP層)21の上に、AlGaInPかならる発光層22、p型GaPエピタキシャル層(p−GaP層)23を気相成長によって形成する。   First, as shown in FIG. 7A, a light emitting layer 22 made of AlGaInP and a p-type GaP epitaxial layer (p-GaP layer) 23 are formed on an n-type GaP substrate (n-GaP layer) 21. Formed by phase growth.

その後、図7(b)に示すように、n型GaP基板21の裏面側にAuSiNi合金層24を蒸着装置で成膜する。その後蒸着装置から取り出して、フォトリソ工程とエッチング工程で電極形状を形成した後、熱処理してオーミック電極とし、n側電極24を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, an AuSiNi alloy layer 24 is formed on the back side of the n-type GaP substrate 21 by a vapor deposition apparatus. Thereafter, the electrode shape is formed by a photolithography process and an etching process after being taken out from the vapor deposition apparatus, and then heat-treated to form an ohmic electrode to form the n-side electrode 24.

次に、図7(c)に示すように、p型GaPエピタキシャル層23の上面にAuBe層を300nm、その上に、Ti層を80nm、その上にAu層を1.5μmを蒸着装置で成膜する。
そして、フォトリソ、Au層のエッチング、Ti層のエッチング、AuBe合金層のエッチングと続けて電極形状のエッチング処理を行い、レジスト剥離、400〜500℃の温度での熱処理工程を経て、オーミック接触のp側電極25を形成して、半導体素子26を作製する。
このp側電極25は、例えば、p−GaP層の半導体結晶と接触する下層がAuBe層(300nm)、上層がAu層から構成される。ここで、p側電極25の厚みは通常、1〜2μm程度である。
Next, as shown in FIG. 7C, an AuBe layer is formed on the upper surface of the p-type GaP epitaxial layer 23 by 300 nm, a Ti layer is formed by 80 nm, and an Au layer is formed by 1.5 μm on the deposition apparatus. Film.
Subsequently, photolithographic etching, Au layer etching, Ti layer etching, AuBe alloy layer etching, electrode shape etching treatment are performed, resist stripping, a heat treatment step at a temperature of 400 to 500 ° C., and ohmic contact p. The side electrode 25 is formed, and the semiconductor element 26 is manufactured.
For example, the p-side electrode 25 includes an AuBe layer (300 nm) as a lower layer in contact with a semiconductor crystal of a p-GaP layer and an Au layer as an upper layer. Here, the thickness of the p-side electrode 25 is usually about 1 to 2 μm.

そして図7(d)に示すように、半導体素子26を素子毎にダイシングまたはブレーキングなどの方法で、切断、素子分離させ、発光素子27を得る。
尚、上記例示ではn型のGaP基板を用いる場合について説明したが、n型GaP基板のみならずn型GaAs基板を用いることができる。
Then, as shown in FIG. 7D, the semiconductor element 26 is cut and element-separated by a method such as dicing or braking for each element to obtain a light-emitting element 27.
In the above example, the case of using an n-type GaP substrate has been described. However, not only an n-type GaP substrate but also an n-type GaAs substrate can be used.

ここで、p型のオーミック電極にAuBe合金を用いる場合、蒸着後の層構造状態からオーミック接触を得るために熱処理を行うことが必須であり、これにより、オーミック電極内部、または下部のp型半導体結晶との間で相互拡散が起き、結晶中のGa、Al、InなどとBeは電極表面まで到達する。
この拡散は、オーミック電極中にTi層を設けない場合は、その傾向は著しい。
Here, when using an AuBe alloy for the p-type ohmic electrode, it is essential to perform a heat treatment in order to obtain an ohmic contact from the layered structure after the vapor deposition, whereby the p-type semiconductor inside or below the ohmic electrode is required. Interdiffusion occurs with the crystal, and Ga, Al, In, etc. and Be in the crystal reach the electrode surface.
The tendency of this diffusion is remarkable when a Ti layer is not provided in the ohmic electrode.

その結果、最表面のAu層を1〜2μmと厚くしても、結果としてはオーミック電極のワイヤーボンダビリティが損なわれることとなる。
またヒビ割れなどが発生する場合もある。これは、電極表面のざらつき、白曇りなどの状態になり、ランプ組立工程でのチップのピックアップのための画像認識性を低下させることともなる。
As a result, even if the outermost Au layer is made as thick as 1 to 2 μm, the wire bondability of the ohmic electrode is impaired as a result.
In addition, cracks may occur. This results in a state of roughness of the electrode surface, white cloudiness, and the like, and also reduces the image recognizability for picking up the chip in the lamp assembly process.

また、AuBe合金層は、熱処理によりp型半導体結晶との間で合金層を作る。
しかし、この合金層部分からのランプ組み立て時のワイヤーボンディングで、剥離が発生することがある。見た目には電極ごと電極下部の結晶がえぐれた状態のクラックが入る。つまり電極のハガレではなく、電極下部の合金層に沿って結晶が電極形に割れてしまう現象が起きて、LEDランプとしては致命的な故障となる。さらに、ランプになった後にAuBe合金層とTi層の間での剥離も発生することもある。またTi層そのものもエッチング液でサイドエッチされ、めくれ、剥離の原因となる。
The AuBe alloy layer forms an alloy layer with the p-type semiconductor crystal by heat treatment.
However, peeling may occur in wire bonding during lamp assembly from the alloy layer portion. In appearance, a crack is formed in which the crystal below the electrode is removed together with the electrode. That is, the phenomenon that the crystal breaks into an electrode shape along the alloy layer under the electrode, not the electrode peeling, becomes a fatal failure for the LED lamp. Further, peeling between the AuBe alloy layer and the Ti layer may occur after the lamp is formed. Also, the Ti layer itself is side-etched with an etching solution, which causes turning and peeling.

すなわち、BeがAuBe合金層からp型半導体結晶側にはオーミック接触を得るためのドーパントとして拡散し、また、逆の方向、つまり電極表層のワイヤーボンディング用のAu層側にもBeが拡散する。
たとえTi層をバリアー層に入れた構造のオーミック電極であっても、SIMSの分析からその拡散は完全には防げないことが判った。
ここで、Au中にGaやBeなどの不純物が混入すると、Au層は硬化してしまい、ワイヤーボンディングの超音波熱圧着で付きにくくなる。このことから、オーミック電極中のBe濃度を下げることが望ましいことが判った。
That is, Be diffuses as a dopant for obtaining ohmic contact from the AuBe alloy layer to the p-type semiconductor crystal side, and Be also diffuses in the opposite direction, that is, the Au layer side for wire bonding of the electrode surface layer.
Even with an ohmic electrode having a structure in which a Ti layer is placed in a barrier layer, it was found from SIMS analysis that diffusion could not be completely prevented.
Here, when impurities such as Ga and Be are mixed in Au, the Au layer is cured, and it becomes difficult to attach by ultrasonic thermocompression bonding of wire bonding. This indicates that it is desirable to reduce the Be concentration in the ohmic electrode.

また、発光素子、特に発光ダイオードの量産に当たり、一枚の半導体素子ウェーハからチップのサイズにより1万個から4万個程度の素子が得られる。実際の量産では、月に千万個単位〜数億個単位の発光ダイオードが量産されることとなる。産業用、民生用に用いられランプとして、信号、屋外の大型表示機等に用いられる場合には、使用個数も一台当たり数百から万の単位の個数が用いられる。
従って、故障やオーミック接触の抵抗が高いための順方向電圧VFが高い場合には、表示機内の光量のばらつきなどの不具合につながりかねない。また、故障率は使用する数に比例し、大きく上昇し、その手直しのコストも大きい。
従って、オーミック電極部の接触抵抗は低く、かつ安定していることが望まれる。また、良好な接触抵抗であっても剥離しては致命的な故障となるため、密着強度はできるだけ強いことが求められる。
In mass production of light-emitting elements, particularly light-emitting diodes, about 10,000 to 40,000 elements can be obtained from a single semiconductor element wafer depending on the size of the chip. In actual mass production, light emitting diodes in units of 10 million to several hundred million units are mass-produced per month. As lamps used for industrial and consumer use, when used for signals, large outdoor displays, etc., the number of units used is from several hundred to ten thousand units.
Therefore, when the forward voltage VF is high due to failure or high ohmic contact resistance, it may lead to problems such as variations in the amount of light in the display. In addition, the failure rate is proportional to the number used and increases greatly, and the cost of reworking is also large.
Accordingly, it is desired that the ohmic electrode portion has a low contact resistance and is stable. In addition, even if the contact resistance is good, if it peels off, it becomes a fatal failure, so that the adhesion strength is required to be as strong as possible.

実際に、量産工程での品質安定のために、蒸着工程においては、均一な膜厚を確保するために、いろいろな手段で蒸着装置、成膜工程を管理してきた。
例えば大型蒸着機では、数百枚のウェーハが貼り付けられた基板ホルダーを自転、公転させ、蒸着装置内の物理的位置、蒸着材の蒸発する蒸気の入射角度などが均一になるようにその条件を最適化しての操業を行って均一化と安定化の努力が行われてきた。しかしこれには限界があるため、その他の改善手法が当然求められてきている。
Actually, in order to ensure quality in the mass production process, the vapor deposition apparatus and the film formation process have been managed by various means in order to ensure a uniform film thickness in the vapor deposition process.
For example, in a large-scale vapor deposition machine, the substrate holder on which several hundred wafers are attached is rotated and revolved so that the physical position in the vapor deposition system, the incident angle of vapor evaporated from the vapor deposition material, and the like are uniform. Efforts have been made to equalize and stabilize by optimizing the operation. However, since there is a limit to this, other improvement methods are naturally required.

そこで、オーミック電極中のBe濃度を従来に比べて低くすること、特にワイヤーボンダビリティの向上を図るべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた。
その結果、AuBe合金層を形成する際に、蒸着源にAuBe合金材料をそのまま用いるのではなく、AuBe合金材料とAuの混合物を用いることを知見した。
Therefore, the inventors of the present invention have made extensive studies in order to lower the Be concentration in the ohmic electrode as compared with the prior art, and in particular to improve wire bondability.
As a result, when forming the AuBe alloy layer, it was found that the AuBe alloy material is not used as it is as a vapor deposition source, but a mixture of AuBe alloy material and Au is used.

更に、AuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させる前後にAuを連続して蒸着させ、熱処理の際にBeをこの上下のAu層に拡散させることで、オーミック接触を得るとともに、全体として電極中のBe濃度を低減させることができることを知見した。
この上記知見を基に、本発明者らは本発明を完成させた。
In addition, Au is continuously deposited before and after the AuBe alloy material and Au mixture is deposited, and Be is diffused into the upper and lower Au layers during the heat treatment to obtain ohmic contact and as a whole in the electrode. It has been found that the Be concentration can be reduced.
Based on this knowledge, the present inventors have completed the present invention.

以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図1は、本発明の半導体素子と、その表面に形成されたオーミック電極の概略の一例を示した図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a diagram showing a schematic example of a semiconductor element of the present invention and an ohmic electrode formed on the surface thereof.

本発明の半導体素子10は、図1(a)に示すように、例えば、少なくとも、各々が(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶11と、発光層12と、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶13とがこの順で形成された半導体結晶と、p型半導体結晶13の表面に形成されたp型のオーミック電極15と、n型半導体結晶11の表面に形成されたn型のオーミック電極14とからなるものである。
ここで、上記例示ではn型半導体結晶としてAlGaInPにて表される半導体結晶の例を示したが、本発明はこれに限定されず、n型半導体結晶としてはGaAsを用いることができる。
As shown in FIG. 1A, the semiconductor element 10 of the present invention has, for example, at least each of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ expressed by 1), and a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more n-type semiconductor crystal 11, and the light-emitting layer 12, a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more p-type semiconductor crystal 13 in this order, a p-type ohmic electrode 15 formed on the surface of the p-type semiconductor crystal 13, and an n-type ohmic electrode 14 formed on the surface of the n-type semiconductor crystal 11. It consists of
Here, in the above example, an example of a semiconductor crystal represented by AlGaInP is shown as the n-type semiconductor crystal, but the present invention is not limited to this, and GaAs can be used as the n-type semiconductor crystal.

そしてp型のオーミック電極15は、図1(b)に示すように、少なくとも、p型半導体結晶13に近い側から順に第一金属層16、第二金属層17、第三金属層18とからなり、第一金属層16はAu蒸着層、第二金属層17はAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させたAuBe合金層、第三金属層18はAu蒸着層からなるものに、熱処理を加えたものである。   As shown in FIG. 1B, the p-type ohmic electrode 15 includes at least a first metal layer 16, a second metal layer 17, and a third metal layer 18 in order from the side closer to the p-type semiconductor crystal 13. The first metal layer 16 is an Au vapor deposition layer, the second metal layer 17 is an AuBe alloy layer obtained by vapor deposition of a mixture of AuBe alloy material and Au, and the third metal layer 18 is an Au vapor deposition layer. It is a thing.

このように、p型半導体結晶にAuBe合金材料を直接蒸着させたものとするのではなく、まずAu蒸着層を設けたものとすることによって、p型半導体結晶との密着がAuに比べて弱いAuBeとp型半導体結晶が直接接触することを避けることができる。これによって、p型半導体結晶と電極間の密着強度を従来に比べて強いものとすることができる。
また、熱処理が加えられているため、この熱処理の際にBeが第二金属層から第一金属層側に拡散し、p型半導体結晶と電極の接触をオーミック性の接触とすることができ、抵抗を小さなものとすることができる。
As described above, the AuBe alloy material is not directly deposited on the p-type semiconductor crystal, but the Au deposition layer is first provided, so that the adhesion with the p-type semiconductor crystal is weaker than that of Au. Direct contact between AuBe and the p-type semiconductor crystal can be avoided. Thereby, the adhesion strength between the p-type semiconductor crystal and the electrode can be made stronger than before.
Further, since heat treatment is applied, Be diffuses from the second metal layer to the first metal layer side during this heat treatment, and the contact between the p-type semiconductor crystal and the electrode can be an ohmic contact, The resistance can be small.

さらに、AuBe合金層上にもBeの拡散先としてのAu蒸着層(第三金属層)が設けられたものであるため、全体としてオーミック電極中のBe濃度が従来に比べてより低いものとなっている。
これら以上の結果によって、p型半導体結晶とオーミック接触しており、またワイヤーとのボンダビリティや電極強度が従来に比べて良好なオーミック電極が形成された半導体素子とすることができる。
Furthermore, since the Au vapor deposition layer (third metal layer) as the diffusion destination of Be is also provided on the AuBe alloy layer, the Be concentration in the ohmic electrode as a whole becomes lower than that of the prior art. ing.
From these results, it is possible to obtain a semiconductor element in which an ohmic electrode is formed which is in ohmic contact with the p-type semiconductor crystal and has better bondability and electrode strength with the wire than in the past.

また、第二金属層17の蒸着源として用いる混合物中のAuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものが用いられたものとすることができる。
このように、Be濃度が安定している1〜2wt%のAuBe合金をAuBe合金材料として用いたものであれば、更にオーミック電極中のBe濃度が低く、且つ安定した半導体素子とすることができる。
Further, as the AuBe alloy material in the mixture used as the vapor deposition source for the second metal layer 17, a material having a Be concentration of 1 to 2 wt% can be used.
As described above, if an AuBe alloy having a stable Be concentration of 1 to 2 wt% is used as the AuBe alloy material, the Be concentration in the ohmic electrode can be further reduced and a stable semiconductor element can be obtained. .

そして、熱処理後の第一金属層16、第二金属層17、第三金属層18の合計のBe濃度を、0.1〜0.5wt%とすることができる。
このように、熱処理後の第一金属層、第二金属層、第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%のオーミック電極が形成された半導体素子は、オーミック電極とp型半導体結晶との間の抵抗が小さなものであり、また、ワイヤーボンディングの際に、ワイヤーと電極の密着性に不良が発生する危険性が極力低いものとなっている。
And the total Be density | concentration of the 1st metal layer 16, the 2nd metal layer 17, and the 3rd metal layer 18 after heat processing can be 0.1-0.5 wt%.
As described above, the semiconductor element in which the ohmic electrode having the total Be concentration of 0.1 to 0.5 wt% of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after the heat treatment is formed is an ohmic electrode and p. The resistance between the semiconductor crystal and the type semiconductor crystal is small, and the risk of occurrence of defects in the adhesion between the wire and the electrode during wire bonding is minimized.

更に、第一金属層16の厚さが5〜100nm、第二金属層17の厚さが10〜200nm、第三金属層18の厚さが5〜100nmであり、かつこれら三層の厚さの合計が300nm以下とすることができる。
このように、各々の金属層の厚さや金属層の厚さの合計が上述の範囲内であれば、蒸着が長時間でないため生産性が良好であり、また、上述のような役割が十分に発揮される厚さとすることができる。
Furthermore, the thickness of the first metal layer 16 is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer 17 is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer 18 is 5 to 100 nm, and the thickness of these three layers. Can be made 300 nm or less.
Thus, if the thickness of each metal layer and the total thickness of the metal layers are within the above-mentioned ranges, the productivity is good because the deposition is not a long time, and the role as described above is sufficient. The thickness can be achieved.

また、p型のオーミック電極は、図4(a)の15’に示すように、更に、第三金属層18の直上にTiからなる第四金属層19と、第四金属層19の直上にAuからなる第五金属層20とを有するものとすることができる。
このように、第三金属層上にTiからなる第四金属層が形成されたオーミック電極は、p型半導体結晶から拡散してくるGa,Al等の元素や、AuBe層から拡散してくるBeが、その上部に形成された第五金属層に到達することをより強く抑制されたものとなっている。
またTiからなる第四金属層によってGaやBe等の不純物の拡散が抑制されているため、その上に形成されたAuからなる第五金属層の純度を高くできることによって、更に良好なワイヤーボンダビリティ特性のオーミック電極となっている。
In addition, the p-type ohmic electrode is further provided with a fourth metal layer 19 made of Ti just above the third metal layer 18 and a fourth metal layer 19 just above the third metal layer 18, as shown by 15 'in FIG. And a fifth metal layer 20 made of Au.
As described above, the ohmic electrode in which the fourth metal layer made of Ti is formed on the third metal layer has an element such as Ga or Al diffused from the p-type semiconductor crystal, or Be diffused from the AuBe layer. However, it is more strongly suppressed from reaching the fifth metal layer formed thereon.
Further, since the diffusion of impurities such as Ga and Be is suppressed by the fourth metal layer made of Ti, the purity of the fifth metal layer made of Au formed thereon can be increased, thereby further improving the wire bondability. It is a characteristic ohmic electrode.

そして、第四金属層19は、厚さが50〜150nmとすることができる。
このように、第四金属層の厚さが50〜150nmであれば、生産性が十分に高く、GaやBe等の不純物が上部の第五金属層へ拡散することを確実に抑制することができる厚さとすることができる。
The fourth metal layer 19 can have a thickness of 50 to 150 nm.
Thus, if the thickness of the fourth metal layer is 50 to 150 nm, the productivity is sufficiently high, and it is possible to reliably suppress the diffusion of impurities such as Ga and Be into the upper fifth metal layer. The thickness can be as large as possible.

更に、第五金属層20は、厚さが1.5〜2μmとすることができる。
第五金属層の厚さが1.5〜2μmであれば、ワイヤーをボンディングする際に、密着強度が十分に高いものとすることができる。
Furthermore, the fifth metal layer 20 can have a thickness of 1.5 to 2 μm.
If the thickness of the fifth metal layer is 1.5 to 2 μm, the adhesion strength can be sufficiently high when bonding the wire.

そして、上述ような半導体素子10からダイシングすることによって発光素子を得ることができる。ダイシングは従来と同様に図7(d)に示したようなものとできる。
このような発光素子のp型のオーミック電極は、ワイヤーやp型半導体結晶と強く密着しているものである。このため、電極周りの不良が従来に比べて格段に少ない発光素子となっている。
A light emitting element can be obtained by dicing from the semiconductor element 10 as described above. Dicing can be performed as shown in FIG.
The p-type ohmic electrode of such a light-emitting element is in close contact with a wire or a p-type semiconductor crystal. For this reason, it is a light emitting element in which the defect around an electrode is remarkably few compared with the past.

ここで、発光素子中のp型のオーミック電極の面積が、ダイシング後のp型半導体結晶の表面積の50%以下とすることができる。
このように、p型のオーミック電極の面積が、ダイシング後のp型半導体結晶の表面積の50%以下であれば、発光層からの光が電極で遮蔽される量を小さなものとすることができ、光の取り出し量を十分に高いものとすることができる。ここでいう表面積とは、電極が形成される表面の側の面積のことである。
Here, the area of the p-type ohmic electrode in the light-emitting element can be 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after dicing.
Thus, if the area of the p-type ohmic electrode is 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after dicing, the amount of light from the light-emitting layer shielded by the electrode can be reduced. The amount of light extracted can be made sufficiently high. The surface area here means the area on the side of the surface on which the electrode is formed.

上記のような、半導体素子や発光素子上のオーミック電極は、以下に示すような本発明の電極の形成方法によって形成することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下、本発明の電極の形成方法について図を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図2は本発明の電極の形成方法の一例を示した工程フローである。
The ohmic electrode on the semiconductor element or the light emitting element as described above can be formed by the electrode forming method of the present invention as described below, but the present invention is not limited thereto.
Hereinafter, although the formation method of the electrode of this invention is demonstrated with reference to figures, this invention is not limited to this.
FIG. 2 is a process flow showing an example of the electrode forming method of the present invention.

まず、各々が(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、発光層と、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とを、気相成長等の方法によって作製する。
このn型半導体結晶と発光層とp型半導体結晶の作製は一般的な方法で行えばよく、例えばn型半導体結晶にMOVPE法によって発光層を気相成長させた後に、p型半導体結晶をHVPE法によって形成することができる。
First, each is represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and the carrier concentration is 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more. The n-type semiconductor crystal, the light emitting layer, and the p-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more are manufactured by a method such as vapor phase growth.
The n-type semiconductor crystal, the light-emitting layer, and the p-type semiconductor crystal may be manufactured by a general method. For example, after the light-emitting layer is vapor-phase grown on the n-type semiconductor crystal by the MOVPE method, the p-type semiconductor crystal is converted into HVPE. It can be formed by the method.

その後、n型半導体結晶の表面上に、n型のオーミック電極を形成する。
この形成方法や電極の組成は、作製する半導体素子に合わせて適宜選択すればよい。
その後、n側電極の電極パターンを形成する。
電極パターンの形成方法も一般的な方法を用いることができる。
Thereafter, an n-type ohmic electrode is formed on the surface of the n-type semiconductor crystal.
The formation method and the composition of the electrodes may be appropriately selected according to the semiconductor element to be manufactured.
Thereafter, an electrode pattern of the n-side electrode is formed.
As a method for forming the electrode pattern, a general method can be used.

その後、熱処理を行って、オーミック接触させる。
この熱処理も一般的な条件の熱処理とすることができる。
Thereafter, heat treatment is performed to make ohmic contact.
This heat treatment can also be a heat treatment under general conditions.

そして、p型半導体結晶の表面上に、まず、第一金属層としてAuを蒸着させ、Au蒸着層を形成する。   Then, first, Au is vapor-deposited as a first metal layer on the surface of the p-type semiconductor crystal to form an Au vapor-deposited layer.

その後、第一金属層上に第二金属層としてAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させてAuBe合金層を形成する。
これは例えば、AuBe合金材料とAuを同じ抵抗加熱ボート、たとえばタングステンボートにいれて蒸着させればよい。
Thereafter, a mixture of AuBe alloy material and Au is deposited on the first metal layer as a second metal layer to form an AuBe alloy layer.
For example, the AuBe alloy material and Au may be deposited in the same resistance heating boat, for example, a tungsten boat.

ここで、AuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものを用いることができる。これは以下に説明する理由による。   Here, an AuBe alloy material having a Be concentration of 1 to 2 wt% can be used. This is for the reason explained below.

オーミック電極中のBe濃度を減少させるためには、単純には蒸着時に用いるAuBe合金材料のBeの濃度を落とせばよいように思われる。しかしながら、AuBe合金を材料使用するにあたり、いくつかの問題が存在する。
従来から用いているAuBe合金材料としては、Be濃度が約1wt%と約2wt%のものが用いられてきた。これは、合金材料としての安定性に由来する濃度である。
In order to reduce the Be concentration in the ohmic electrode, it seems to be sufficient to lower the concentration of Be in the AuBe alloy material used during vapor deposition. However, there are some problems in using AuBe alloy materials.
Conventionally used AuBe alloy materials have Be concentrations of about 1 wt% and about 2 wt%. This is a concentration derived from the stability as an alloy material.

図3にAuBe合金の状態図の概略を示す。横軸は、右側がBe、左側がAuの割合が多いことを表す。今回、Be濃度が1〜2wt%付近の場合について説明する。
原子数の割合で、Be20at%当たりに共晶点が存在する。重量%で言うと1.1wt%付近に共晶点がある。それ以下の場合には共晶点はなく、金の融点1060℃あたりから、右下がりの液相線がある、いわゆる共晶型Iの状態図であることがわかる。
同図から、Beが20at%にある共晶点付近、つまりBe濃度1.1wt%当たりは、Beの濃度が安定したまま合金が固化させられることがわかる。これ以下では、AuとAuBe1.1wt%が共晶状態で混ざって存在することとなる。共晶点に近いAuBe1wt%は共晶の少ない、比較的Be濃度が安定した合金を得ることができることとなる。
FIG. 3 shows an outline of the phase diagram of the AuBe alloy. The horizontal axis indicates that the ratio of Be on the right side and Au on the left side is large. This time, the case where the Be concentration is around 1 to 2 wt% will be described.
There is an eutectic point per Be20 at% in terms of the number of atoms. In terms of weight%, there is a eutectic point near 1.1 wt%. Below that, there is no eutectic point, and it can be seen that this is a so-called eutectic type I phase diagram with a liquidus line descending to the right from around the melting point of gold of 1060 ° C.
From the figure, it can be seen that near the eutectic point where Be is 20 at%, that is, per Be concentration of 1.1 wt%, the alloy is solidified while the Be concentration is stable. Below this, Au and AuBe 1.1 wt% are mixed and present in the eutectic state. AuBe 1 wt% close to the eutectic point can provide an alloy with few eutectics and a relatively stable Be concentration.

また、本発明で目的としているBeの低い側としては、例えばBe濃度0.5wt%のAuBe合金材料で考えてみると、1000℃程度から0.5wt%の熔けたAuBeを冷却し固化させる場合、940℃付近から初晶としてAuが固体として析出し始めるが、かたやそこから580℃付近までは液相側からAu100%の固体が析出しながら液相中のBe濃度は上昇する。そしてBe濃度20at%のAuBeが580℃で共晶することとなる。
つまり、AuとAuBe20at%の共晶状態となる。全体としては0.5wt%であるが、部分的にはBeが0wt%と2wt%が混在することとなる。実際の合金は、1mmφ程度のもので、0.5wt%の場合の共晶が均一に混在し固化しているとはいえず、Beが均一に分布していないものとなっている。従って、Be濃度0.5wt%のAuBe合金材料を用いると、蒸着させたAuBe合金層中のBe濃度が安定しない可能性がある。
Further, as the low Be side, which is the object of the present invention, for example, when considering an AuBe alloy material having a Be concentration of 0.5 wt%, when melting AuBe from about 1000 ° C. to 0.5 wt% is solidified by cooling. From about 940 ° C., Au begins to precipitate as a solid as a primary crystal. However, until about 580 ° C., the concentration of Be in the liquid phase increases while solid of 100% Au is precipitated from the liquid phase side. Then, AuBe having a Be concentration of 20 at% is eutectic at 580 ° C.
That is, it becomes a eutectic state of Au and AuBe20at%. As a whole, it is 0.5 wt%, but Be partially contains 0 wt% and 2 wt%. The actual alloy is about 1 mmφ, and it cannot be said that the eutectic in the case of 0.5 wt% is uniformly mixed and solidified, and Be is not uniformly distributed. Therefore, if an AuBe alloy material having a Be concentration of 0.5 wt% is used, the Be concentration in the deposited AuBe alloy layer may not be stable.

従って、安定性が求められるオーミック電極の成膜にこのような状態の合金材料を用いるのは、あまり望ましくない。
また、一回の蒸着に用いられるオーミック電極の合金の絶対量は数g以下であり、比重が大きいAuは、その原子数は更に少なくなって比重が更に減少してしまうため、更に望ましくない。
Therefore, it is not very desirable to use an alloy material in such a state for forming an ohmic electrode that requires stability.
Further, the absolute amount of the ohmic electrode alloy used for one deposition is several g or less, and Au having a large specific gravity is further undesirable because the number of atoms is further reduced and the specific gravity is further reduced.

またBe2wt%の場合、逆の傾きの液相線を持っており、また共晶点が無い領域で、やはり作製しにくいことがわかる。したがって、Be濃度2wt%といっても、材料として保証はされないことがわかる。
ちなみに、その次の共晶点は、原子数割合で40at%、重量割合で3wt%の辺りにある。いずれの共晶点は580〜600℃近辺にある。
In the case of Be 2 wt%, it can be seen that it has a liquidus line with a reverse slope and is also difficult to produce in a region having no eutectic point. Therefore, it can be seen that even if the Be concentration is 2 wt%, the material is not guaranteed.
Incidentally, the next eutectic point is around 40 at% in terms of the number of atoms and 3 wt% in terms of the weight ratio. Any eutectic point is in the vicinity of 580 to 600 ° C.

このようにAuBe合金はBe1.1wt%辺りに共晶点を有しているため、AuBe合金材料中のBe濃度を低減(例えば0.5wt%)させたものを用いるとBe濃度が過不足する恐れがある。
このように、合金材料として安定なBe濃度が1〜2wt%のAuBe合金材料を用いることによって、オーミック電極中のBe濃度をより確実に低濃度で安定させることができる。
As described above, since the AuBe alloy has a eutectic point around Be 1.1 wt%, if the Be concentration in the AuBe alloy material is reduced (for example, 0.5 wt%), the Be concentration becomes excessive or insufficient. There is a fear.
Thus, by using an AuBe alloy material having a stable Be concentration of 1 to 2 wt% as the alloy material, the Be concentration in the ohmic electrode can be more reliably stabilized at a low concentration.

また、熱処理後に第一金属層、第二金属層、第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%となるように、AuBe合金材料とこれに混合するAuの量を調節することができる。
このように、熱処理後に第一金属層、第二金属層、第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%となるように、第二金属層を蒸着させる際にAuBe合金材料とこれに混合するAuの量を調節することによって、オーミック電極中のBe濃度を、オーミック性を取ることができる範囲内であって、且つ従来に比べてBe濃度の低いオーミック電極を更に容易に形成することができる。
従って、ワイヤーボンディング特性及び半導体結晶との密着性が更に良好で、且つ半導体結晶と電極間の抵抗が十分に小さなオーミック電極を更に容易に形成することができる。
Also, the amount of AuBe alloy material and the amount of Au mixed with it are adjusted so that the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer is 0.1 to 0.5 wt% after the heat treatment. can do.
As described above, the AuBe alloy is deposited when the second metal layer is deposited so that the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer is 0.1 to 0.5 wt% after the heat treatment. By adjusting the material and the amount of Au mixed therewith, the Be concentration in the ohmic electrode is within a range where ohmic properties can be obtained, and an ohmic electrode having a lower Be concentration than conventional ones can be further facilitated. Can be formed.
Accordingly, it is possible to more easily form an ohmic electrode having better wire bonding characteristics and adhesion to the semiconductor crystal and having a sufficiently small resistance between the semiconductor crystal and the electrode.

更に、第二金属層上に第三金属層としてAuを蒸着させる。   Furthermore, Au is vapor-deposited as a third metal layer on the second metal layer.

そして、第一金属層の厚さを5〜100nm、第二金属層の厚さを10〜200nm、第三金属層の厚さを5〜100nmとし、かつ厚さの合計を300nm以下とすることができる。
各々の金属層の厚さを上述の範囲となるように形成することによって、蒸着の時間を長時間にせずに済み、生産性を向上させることができる。また、各々の層が発揮することが求められる効果を十分に発揮させることができる。
The thickness of the first metal layer is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer is 5 to 100 nm, and the total thickness is 300 nm or less. Can do.
By forming the thickness of each metal layer to be in the above range, it is not necessary to make the deposition time long, and the productivity can be improved. In addition, it is possible to sufficiently exhibit the effects required for each layer to exhibit.

また、第一金属層、第二金属層、第三金属層を形成する際に、更に、第三金属層の直上にTiからなる第四金属層、第四金属層の直上にAuからなる第五金属層を形成することができる。
このように、Tiからなる第四金属層を第三金属層上に形成することによって、p型半導体結晶からのGaやAl,In、AuBe層からのBeが上部に形成する第五金属層まで拡散することを強く抑制するバリアー層を設けることができ、最表面層である第五金属層中のGaやBe等の不純物濃度をより低減させることができる。
また、Auからなる第五金属層を第四金属層上に形成することによって、更に良好なワイヤーボンダビリティ特性を得ることができる。
Further, when forming the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer, the fourth metal layer made of Ti just above the third metal layer, and the second metal layer made of Au just above the fourth metal layer. Five metal layers can be formed.
Thus, by forming the fourth metal layer made of Ti on the third metal layer, Ga, Al, In, and Be from the AuBe layer from the p-type semiconductor crystal are formed up to the fifth metal layer. A barrier layer that strongly suppresses diffusion can be provided, and the concentration of impurities such as Ga and Be in the fifth metal layer that is the outermost surface layer can be further reduced.
Further, by forming the fifth metal layer made of Au on the fourth metal layer, even better wire bondability characteristics can be obtained.

また、第四金属層の厚さを、50〜150nmとすることができる。
第四金属層の厚さを50〜150nmとすることによって、第五金属層へのGaやBe等の不純物の拡散を更に強く抑制することができる厚さとすることができ、また長時間蒸着させる必要がなく、製造時間の短縮を図ることができる。
The thickness of the fourth metal layer can be 50 to 150 nm.
By setting the thickness of the fourth metal layer to 50 to 150 nm, it is possible to achieve a thickness that can further suppress the diffusion of impurities such as Ga and Be into the fifth metal layer, and to deposit for a long time. This is unnecessary, and the manufacturing time can be shortened.

そして、第五金属層の厚さを、1.5〜2μmとすることができる。
このように、第五金属層の厚さを1.5〜2μmとすることによって、より良好なワイヤーボンディング特性を得ることができる。
And the thickness of a 5th metal layer can be 1.5-2 micrometers.
Thus, a better wire bonding characteristic can be obtained by setting the thickness of the fifth metal layer to 1.5 to 2 μm.

その後、電極パターンを形成する。
電極パターンの形成方法は一般的な方法を用いることができるが、特に、リフトオフ法、エッチング法のいずれかとすることが好ましい。
Thereafter, an electrode pattern is formed.
As a method for forming the electrode pattern, a general method can be used, and it is particularly preferable to use either a lift-off method or an etching method.

電極パターンの形成にエッチング法を用いることによって、短時間で、高い精度で電極パターンを形成することができる。
また、リフトオフ法であれば、高い精度で電極パターンを形成することができるとともに、環境負荷の大きな酸やアルカリ性薬液を用いるエッチング工程を行わずに済む。
By using an etching method for forming the electrode pattern, the electrode pattern can be formed with high accuracy in a short time.
Further, with the lift-off method, an electrode pattern can be formed with high accuracy, and an etching process using an acid or alkaline chemical having a large environmental load is not required.

その後、熱処理を行うことによって、金属層と半導体結晶とをオーミック接触させてオーミック電極を形成して半導体素子を製造することができる。
尚、本例示ではn型半導体結晶としてAlGaInPにて表される半導体結晶を用いる場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、n型半導体結晶としてはAlGaInPの他にGaAsを用いることができる。
Thereafter, by performing a heat treatment, the metal layer and the semiconductor crystal are brought into ohmic contact to form an ohmic electrode, whereby a semiconductor element can be manufactured.
In this example, the case where a semiconductor crystal represented by AlGaInP is used as the n-type semiconductor crystal has been described. However, the present invention is not limited to this, and the n-type semiconductor crystal may include GaAs in addition to AlGaInP. Can be used.

ここで、この熱処理の熱処理条件を、不活性ガス雰囲気中で、400℃〜500℃、10〜100分とすることができる。
このような熱処理条件であれば、第一金属層とp型半導体結晶をオーミック接触させることができる程度にBeを拡散させることができるとともに、各々の金属層が熱処理雰囲気と反応したり、熱によって劣化することを確実に防止することができる。
Here, the heat treatment conditions of this heat treatment can be set to 400 ° C. to 500 ° C. for 10 to 100 minutes in an inert gas atmosphere.
Under such heat treatment conditions, Be can be diffused to such an extent that the first metal layer and the p-type semiconductor crystal can be brought into ohmic contact, and each metal layer reacts with the heat treatment atmosphere or is heated. It is possible to reliably prevent the deterioration.

以上説明したように、まず、AuBe合金材料を単独で蒸着させるのではなく、AuBe合金材料とAuを同じボートに載せ、AuBe合金層中のBe濃度を従来に比べて低くすることとした。また、Beが拡散する先として、AuBe合金層の両側にAuを蒸着させた。   As described above, first, the AuBe alloy material is not vapor-deposited alone, but the AuBe alloy material and Au are placed on the same boat, and the Be concentration in the AuBe alloy layer is made lower than in the prior art. Moreover, Au was vapor-deposited on both sides of the AuBe alloy layer as a destination where Be diffuses.

これにより、第一層がAuBe合金層ではなくAu層となるため、蒸着時の密着度が向上し、また熱処理後にBe濃度を従来より低くすることができる。
また、上下にAu層を設けることで、熱処理中に、Beが下のAu層(第一金属層)側に拡散し、それを通してp型半導体結晶に到達することとなる。つまり、Be濃度を下げることができるとともに、オーミック抵抗の上昇の発生を防止することができる。
Thereby, since the first layer is not an AuBe alloy layer but an Au layer, the degree of adhesion at the time of vapor deposition is improved, and the Be concentration can be made lower than before after the heat treatment.
Also, by providing Au layers above and below, Be diffuses to the lower Au layer (first metal layer) side during the heat treatment, and reaches the p-type semiconductor crystal through it. That is, the Be concentration can be lowered, and an increase in ohmic resistance can be prevented.

そして、AuBe合金自体は、Auより硬く、脆い。つまり、蒸着後の成膜したAuBe合金層の内部に残留する膜の応力は純Au層内部より強いと考えられる。実際、AuBe合金材料を直接蒸着させた場合に、剥離が発生することがあるが、Auを蒸着させ、その後AuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させると剥離は激減した。
これらの効果によって、良好なワイヤーボンダビリティが得られ、また熱処理後の密着も良く、ハガレにくく、また再現性の良いオーミック電極を形成することができる。
The AuBe alloy itself is harder and more brittle than Au. That is, it is considered that the stress of the film remaining in the deposited AuBe alloy layer after vapor deposition is stronger than that in the pure Au layer. Actually, peeling may occur when the AuBe alloy material is directly deposited, but the peeling is drastically reduced when Au is vapor-deposited and then a mixture of AuBe alloy material and Au is vapor-deposited.
With these effects, good wire bondability can be obtained, adhesion after heat treatment is good, peeling is difficult, and ohmic electrodes with good reproducibility can be formed.

また、その後、電極を形成した半導体結晶(半導体素子)をダイシングする工程を行うことができる。
その後、ダイシングによるダメージを除去するためのエッチングや高輝度化のための粗面化処理等を任意で行うことによって発光素子を製造することができる。
Moreover, the process of dicing the semiconductor crystal (semiconductor element) in which the electrode was formed can be performed after that.
Then, a light emitting element can be manufactured by performing arbitrarily the etching for removing the damage by dicing, the roughening process for high brightness, etc.

本発明の電極の形成方法によって形成されたオーミック電極は、ワイヤーボンダビリティ特性が良好で、且つ密着性が高いため剥がれが発生しにくく、更に構造が安定しているものとなっている。このため、このような電極の形成方法を用いてオーミック電極が形成された発光素子は、電極周りの不良が従来に比べて格段に少ない。従って、歩留りよく高品質な発光素子を従来より安価に製造することができる。   The ohmic electrode formed by the electrode forming method of the present invention has good wire bondability characteristics and high adhesiveness, so that peeling does not easily occur and the structure is stable. For this reason, the light emitting element in which the ohmic electrode is formed using such an electrode forming method has remarkably fewer defects around the electrode as compared with the conventional case. Therefore, a high-quality light-emitting element with high yield can be manufactured at a lower cost than in the past.

ここで、電極の表面積を、ダイシング後のp型半導体結晶の表面積の50%以下とすることができる。
電極の表面積を、ダイシング後のp型半導体結晶の表面積の50%以下とすることによって、光の取り出しの障害となる電極面積を十分に小さくすることができるため、発光層からの光の取り出し量を十分に確保することができる。よって、発光輝度の強い発光素子を製造することができる。
Here, the surface area of the electrode can be 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after dicing.
By setting the surface area of the electrode to 50% or less of the surface area of the p-type semiconductor crystal after dicing, the area of the electrode that obstructs light extraction can be made sufficiently small, so the amount of light extracted from the light emitting layer Can be secured sufficiently. Therefore, a light-emitting element with high emission luminance can be manufactured.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
まず、n型GaP層と、AlGaInP発光層と、p型GaP層からなる半導体結晶を作製した。
その後n型GaP層の表面を硫酸過水で洗浄した後に純水で洗浄した。
そして1×10Torr程度の真空度でAuSi/Ni電極の真空蒸着を行った。
その後、フォトリソ、パターンエッチング、レジスト剥離、熱処理の順で、n側電極を形成した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
Example 1
First, a semiconductor crystal composed of an n-type GaP layer, an AlGaInP light emitting layer, and a p-type GaP layer was produced.
Thereafter, the surface of the n-type GaP layer was washed with sulfuric acid / hydrogen peroxide and then washed with pure water.
Then, vacuum deposition of AuSi / Ni electrodes was performed at a vacuum degree of about 1 × 10 6 Torr.
Thereafter, an n-side electrode was formed in the order of photolithography, pattern etching, resist stripping, and heat treatment.

次に、p型GaP層の表面を硫酸過水3:1:1で洗浄した後に純水で洗浄した。
その後、1×10Torr程度の真空度で、第一金属層としてAuを20nm真空蒸着させた。
次に、第二金属層として、Be濃度1wt%のAuBe合金材料とAuを2:1の比率、つまりBeが0.6〜0.7wt%程度に薄まるよう混合した混合物をタングステンボートにセットし、加熱溶融させ、蒸気圧が低い状態で溶かして蒸発させ、AuBe合金層を厚さ60nmとなるように蒸着させた。
そして、第三金属層としてAuを20nm真空蒸着させた。この三層の合計のBe濃度は0.4wt%程度であった。
Next, the surface of the p-type GaP layer was washed with sulfuric acid / hydrogen peroxide 3: 1: 1 and then washed with pure water.
Thereafter, Au was vacuum-deposited as a first metal layer by 20 nm under a vacuum degree of about 1 × 10 6 Torr.
Next, as a second metal layer, a mixture of AuBe alloy material with a Be concentration of 1 wt% and Au mixed at a ratio of 2: 1, that is, Be diluted to about 0.6 to 0.7 wt%, is set in a tungsten boat. Then, the mixture was heated and melted, melted and evaporated at a low vapor pressure, and an AuBe alloy layer was deposited to a thickness of 60 nm.
And Au was vacuum-deposited as a third metal layer by 20 nm. The total Be concentration of these three layers was about 0.4 wt%.

その第三金属層であるAu層上に、第四金属層として、EBガン蒸着によってTiを70nm真空蒸着させた。このTi層形成の際は、シャッターを閉めた状態で、蒸発しない程度の電流でTiインゴットを10分程度電子ビームで加熱して、成膜内の水分、酸素、窒素などTiに吸着されているであろう成分を放出させる脱ガスを行った後にTiを蒸発させた。
そしてTi層上に、第五金属層としてAuを1.5μm真空蒸着させた。
On the Au layer as the third metal layer, Ti was vacuum-deposited by 70 nm as a fourth metal layer by EB gun vapor deposition. When the Ti layer is formed, the Ti ingot is heated with an electron beam for about 10 minutes with a current that does not evaporate while the shutter is closed, and is adsorbed by Ti such as moisture, oxygen, and nitrogen in the film formation. Ti was evaporated after degassing to release the components that would be.
Then, Au was vacuum-deposited as a fifth metal layer on the Ti layer by 1.5 μm.

次に、フォトリソ法で120μm四角の電極を形成した。
その後、熱処理を行ってオーミック接触を得た。作製されたオーミック電極とpGaP層との抵抗を評価したところ、隣接する電極間で5Ω程度であった。また作製したオーミック電極の概略は、図4(a)の15’に示すようなものであった。
Next, a 120 μm square electrode was formed by photolithography.
Thereafter, heat treatment was performed to obtain ohmic contact. When the resistance between the produced ohmic electrode and the pGaP layer was evaluated, it was about 5Ω between adjacent electrodes. Moreover, the outline of the produced ohmic electrode was as shown to 15 'of Fig.4 (a).

その後、280μmピッチで半導体素子をダイシングし、一辺が約250μmの四角形の発光素子チップを切り出した。
その後、ダイシングの歪除去として、液温40℃の硫酸過水で4分のエッチングを行って発光素子を作製した。
その後、素子表面に対して粗面化のエッチングを行い、光取り出し効率の向上を図った。
Thereafter, the semiconductor element was diced at a pitch of 280 μm, and a square light emitting element chip having a side of about 250 μm was cut out.
After that, as a dicing strain removal, etching was performed for 4 minutes with sulfuric acid / hydrogen peroxide at a liquid temperature of 40 ° C. to manufacture a light emitting device.
Thereafter, roughening etching was performed on the element surface to improve the light extraction efficiency.

作製した発光素子に対し、以下に示すような評価実験を行った。
まず、作製したオーミック電極とp型GaP層の密着力を評価するために、シア強度を評価した。
また、工程途中や、最終段階での外観検査によって、電極に剥がれやめくれが発生しているか否かを評価した。
そして、20mA通電した際の電極間の抵抗をカーブトレーサーを用いて評価した。これらの結果を表1に示す。
更に、電極の外観を評価するために、作製した電極の画像を撮影した。その結果を図5(a)に示す。
An evaluation experiment as shown below was performed on the manufactured light-emitting element.
First, shear strength was evaluated in order to evaluate the adhesion between the produced ohmic electrode and the p-type GaP layer.
In addition, it was evaluated whether or not the electrodes were peeled off or turned up by appearance inspection during the process or at the final stage.
And the resistance between electrodes at the time of energizing 20 mA was evaluated using the curve tracer. These results are shown in Table 1.
Furthermore, in order to evaluate the external appearance of the electrode, an image of the produced electrode was taken. The result is shown in FIG.

(比較例1)
図4(b)に示すような構造の電極を作製した以外は実施例1と同様の方法で発光素子を製造した。
電極の形成は、第一層に、Be濃度1wt%のAuBe合金材料を真空蒸着させて厚さ200nmのAuBe層37を形成し、その後実施例1の第四金属層と同様の方法でTiを厚さ80nm蒸着させてTi層39を形成し、更にその表面に厚さ1.5μmのAuを蒸着させてAu層40を形成し、p側電極35を形成した。
(Comparative Example 1)
A light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that an electrode having a structure as shown in FIG.
The electrode is formed by vacuum-depositing an AuBe alloy material having a Be concentration of 1 wt% on the first layer to form an AuBe layer 37 having a thickness of 200 nm, and then Ti is formed in the same manner as the fourth metal layer of Example 1. A Ti layer 39 was formed by vapor deposition with a thickness of 80 nm, and Au with a thickness of 1.5 μm was vapor-deposited on the surface to form an Au layer 40, and a p-side electrode 35 was formed.

そして作製した発光素子に対して、実施例1と同様の評価を行った。
シア強度、外観検査、電極間抵抗の結果は表1に、電極画像は図5(b)に示す。
And evaluation similar to Example 1 was performed with respect to the produced light emitting element.
The results of shear strength, appearance inspection, and interelectrode resistance are shown in Table 1, and the electrode image is shown in FIG.

Figure 2010239042
Figure 2010239042

ワイヤーボンディングのボールボンド部の剥離シア強度は、比較例1の電極では40gであったのに対し、実施例1の電極は60gと十分に強く、従来の構造に比べて20g程度向上していることが判った。
また、実施例1の電極は、剥がれやめくれもなく、良好な状態であった。これは、AuBe合金層の下地に当たるAu層の効果と考えられる。またAu中のBe濃度が低くなったため、金の硬化が少なく純金に近づいたためと考えられる。
更に、実施例1の電極は比較例1の電極に比べて表面の視認性も良好で、装置でのカメラによる認識も良好であった。
The peel shear strength of the ball bond portion of wire bonding was 40 g for the electrode of Comparative Example 1, whereas the electrode of Example 1 was sufficiently strong at 60 g, which was improved by about 20 g compared to the conventional structure. I found out.
The electrode of Example 1 was in a good state with no peeling or turning. This is considered to be an effect of the Au layer that hits the base of the AuBe alloy layer. Moreover, since the Be concentration in Au became low, it is considered that gold was hardened and approached pure gold.
Furthermore, the electrode of Example 1 had better surface visibility than the electrode of Comparative Example 1, and the camera was well recognized by the apparatus.

図5(a)に、実施例1のオーミック電極の外観を観察した様子を示す。
この図からもわかるとおり、実施例1の発光素子のp側オーミック電極は、2回の強酸、混酸によるエッチングの後にもかかわらず、下地からのハガレ、AuBe合金層とTi層と間での剥離、またはTi層そのもののサイドエッチングによる、電極外周のめくれ等の不良も発生していない。
これに対して、図5(b)に示すように、比較例1のオーミック電極には、めくれが発生しているものがあった。また、表面も実施例1の電極に比べて荒れていることがわかった。
FIG. 5A shows the appearance of the ohmic electrode of Example 1 observed.
As can be seen from this figure, the p-side ohmic electrode of the light-emitting element of Example 1 was peeled off from the underlayer, and peeled between the AuBe alloy layer and the Ti layer, even after etching with two strong acids and mixed acids. In addition, defects such as turning up of the outer periphery of the electrode due to side etching of the Ti layer itself did not occur.
On the other hand, as shown in FIG. 5B, some of the ohmic electrodes of Comparative Example 1 were turned up. Moreover, it turned out that the surface is also rough compared with the electrode of Example 1.

(実施例2−4、比較例2−4)
実施例1において、電極の形状やサイズを変えた(電極幅を100μmとした(実施例2)、電極を直径80μmの円形とした(実施例3)、電極を直径60μmの円形とした(実施例4))以外は実施例1と同様の方法で発光素子を製造した。
また、比較例1において、電極の形状やサイズを変えた(電極幅を100μmとした(比較例2)、電極を直径80μmの円形とした(比較例3)、電極を直径60μmの円形とした(比較例4))以外は比較例1と同様の方法で発光素子を製造した。
そして作製したオーミック電極のp型GaP層との密着性を評価するために、実施例1〜4,比較例1〜4の半導体素子や発光素子に対して以下のような評価実験を行った。
(Example 2-4, Comparative Example 2-4)
In Example 1, the shape and size of the electrode were changed (the electrode width was 100 μm (Example 2), the electrode was circular with a diameter of 80 μm (Example 3), and the electrode was circular with a diameter of 60 μm (implementation) A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except for Example 4)).
In Comparative Example 1, the shape and size of the electrode were changed (the electrode width was 100 μm (Comparative Example 2), the electrode was circular with a diameter of 80 μm (Comparative Example 3), and the electrode was circular with a diameter of 60 μm. A light emitting device was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that (Comparative Example 4)).
And in order to evaluate the adhesiveness with the p-type GaP layer of the produced ohmic electrode, the following evaluation experiment was done with respect to the semiconductor element and light emitting element of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4.

まず、熱処理前に、粘着シート(SPV−224テープ(日東電工製))によるピールオフ試験や、粘着シート(TR−20テープ(ツカサ商会製))によるピールオフ試験を行った。また、熱処理後にスクラッチテストを行った。その結果を表2にまとめて示す。
表2中において、ピールオフ試験の結果の欄の◎、○、△、×は、◎;剥がれ無し、○;エッジ部にめくれ無し、△;エッジ部にめくれ有り、×;剥がれるもの有り、を示すものである。またスクラッチテストの欄の◎、○、△、×は、◎;容易に剥がれず、○;一部削れる、△;電極エッジのめくれ有り、×;簡単に剥がれるものあり、を示すものである。
First, before the heat treatment, a peel-off test using an adhesive sheet (SPV-224 tape (manufactured by Nitto Denko)) and a peel-off test using an adhesive sheet (TR-20 tape (manufactured by Tsukasa Corporation)) were performed. In addition, a scratch test was performed after the heat treatment. The results are summarized in Table 2.
In Table 2, ◎, ○, Δ, × in the column of the peel-off test results: ◎: No peeling, ○: No turning at the edge, Δ: Turning at the edge, ×: Some peeling Is. In the scratch test column, ◎, ○, Δ, × indicate ◎: not easily peeled off, ○: partly cut, Δ: electrode edge turned up, ×: easily peeled off.

Figure 2010239042
Figure 2010239042

表2に示すように、実施例1〜4の発光素子のオーミック電極は、熱処理前の2種類のピールオフ試験や熱処理後のスクラッチテスト全てで良好な結果であり、p型GaP層との密着性が非常によいことが判った。また、電極サイズが小さくなっていっても、密着力の低下が見受けられなかった。
これに対し、比較例1〜4の発光素子の電極は、電極面積が小さくなるほどp型GaP層との密着力が弱くなっていることが判った。
これらの結果から、本発明の電極の形成方法は、電極のサイズが小型になればなるほどその効果が大きいことが判った。
As shown in Table 2, the ohmic electrodes of the light-emitting elements of Examples 1 to 4 are good results in all of the two types of peel-off tests before heat treatment and the scratch test after heat treatment, and the adhesion to the p-type GaP layer. Was found to be very good. Moreover, even if the electrode size was reduced, no decrease in adhesion was observed.
On the other hand, it has been found that the electrodes of the light emitting elements of Comparative Examples 1 to 4 have weaker adhesion with the p-type GaP layer as the electrode area becomes smaller.
From these results, it was found that the electrode forming method of the present invention is more effective as the size of the electrode is reduced.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect. It is included in the technical scope.

3…半導体結晶、 5…オーミック電極、 7…オーミック層、 9…ボンディングパッド層、
10…半導体素子、
11…n型半導体結晶、 12…発光層、 13…p型半導体結晶、
14…(n型)オーミック電極、 15,15’…(p型)オーミック電極、
16…第一金属層、 17…第二金属層、 18…第三金属層、 19…第四金属層、 20…第五金属層、
21…n−GaP層(n型半導体結晶)、 22…発光層、 23…p−GaP層(p型半導体結晶)、
24…n側電極、 25…p側電極、
26…半導体素子、 27…発光素子、
35…オーミック電極(p側電極)、 37…AuBe層、 39…Ti層、 40…Au層。
3 ... Semiconductor crystal, 5 ... Ohmic electrode, 7 ... Ohmic layer, 9 ... Bonding pad layer,
10: Semiconductor element,
11 ... n-type semiconductor crystal, 12 ... light emitting layer, 13 ... p-type semiconductor crystal,
14 (n-type) ohmic electrode, 15, 15 '... (p-type) ohmic electrode,
16 ... 1st metal layer, 17 ... 2nd metal layer, 18 ... 3rd metal layer, 19 ... 4th metal layer, 20 ... 5th metal layer,
21 ... n-GaP layer (n-type semiconductor crystal), 22 ... light emitting layer, 23 ... p-GaP layer (p-type semiconductor crystal),
24 ... n-side electrode, 25 ... p-side electrode,
26 ... Semiconductor device, 27 ... Light emitting device,
35 ... Ohmic electrode (p-side electrode), 37 ... AuBe layer, 39 ... Ti layer, 40 ... Au layer.

Claims (20)

少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とがこの順で形成された半導体結晶にオーミック電極を形成する方法であって、
前記半導体結晶のp型半導体結晶の表面上に、少なくとも、第一金属層としてAuを蒸着させ、該第一金属層上に第二金属層としてAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させてAuBe合金を形成し、該第二金属層上に第三金属層としてAuを蒸着させ、その後熱処理を行うことによってオーミック電極を形成することを特徴とする電極の形成方法。
At least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) And a carrier concentration represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is 1 × 10 17 atoms / A method of forming an ohmic electrode on a semiconductor crystal in which a p-type semiconductor crystal of cm 3 or more is formed in this order,
Au at least as a first metal layer is vapor-deposited on the surface of the p-type semiconductor crystal of the semiconductor crystal, and a mixture of AuBe alloy material and Au is vapor-deposited as a second metal layer on the first metal layer. And forming an ohmic electrode by depositing Au as a third metal layer on the second metal layer and then performing a heat treatment.
前記AuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものを用いることを特徴とする請求項1に記載の電極の形成方法。   2. The method of forming an electrode according to claim 1, wherein the AuBe alloy material is one having a Be concentration of 1 to 2 wt%. 前記熱処理後の前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%となるように前記AuBe合金材料の量を調節することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電極の形成方法。   Adjusting the amount of the AuBe alloy material so that the total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after the heat treatment is 0.1 to 0.5 wt%. The method for forming an electrode according to claim 1, wherein the electrode is formed. 前記第一金属層の厚さを5〜100nm、前記第二金属層の厚さを10〜200nm、前記第三金属層の厚さを5〜100nmとし、かつ厚さの合計を300nm以下とすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電極の形成方法。   The thickness of the first metal layer is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer is 5 to 100 nm, and the total thickness is 300 nm or less. The method for forming an electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層を形成する際に、更に、前記第三金属層の直上にTiからなる第四金属層、該第四金属層の直上にAuからなる第五金属層を形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電極の形成方法。   When forming the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer, a fourth metal layer made of Ti is formed immediately above the third metal layer, and Au is formed directly on the fourth metal layer. 5. The method of forming an electrode according to claim 1, wherein a fifth metal layer is formed. 前記第四金属層の厚さを、50〜150nmとすることを特徴とする請求項5に記載の電極の形成方法。   The method for forming an electrode according to claim 5, wherein the thickness of the fourth metal layer is 50 to 150 nm. 前記第五金属層の厚さを、1.5〜2μmとすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電極の形成方法。   The thickness of the said 5th metal layer shall be 1.5-2 micrometers, The formation method of the electrode of Claim 5 or Claim 6 characterized by the above-mentioned. 前記電極のパターンを、リフトオフ法、エッチング法のいずれかの方法により形成することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の電極の形成方法。   8. The electrode forming method according to claim 1, wherein the electrode pattern is formed by any one of a lift-off method and an etching method. 前記熱処理の熱処理条件を、不活性ガス雰囲気中で、400℃〜500℃、10〜100分とすることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の電極の形成方法。   The electrode forming method according to any one of claims 1 to 8, wherein a heat treatment condition of the heat treatment is 400 ° C to 500 ° C for 10 to 100 minutes in an inert gas atmosphere. . 少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とをこの順で形成して半導体結晶を作製する工程と、
請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の電極の形成方法を用いて前記p型半導体結晶の表面に電極を形成する工程と、
前記電極を形成した前記半導体結晶をダイシングする工程とを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
At least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) And a carrier concentration represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is 1 × 10 17 atoms / forming a semiconductor crystal by forming a p-type semiconductor crystal of cm 3 or more in this order;
Forming an electrode on the surface of the p-type semiconductor crystal using the method for forming an electrode according to any one of claims 1 to 9;
And a step of dicing the semiconductor crystal on which the electrode is formed.
前記電極の表面積を、前記ダイシング後の前記p型半導体結晶の表面積の50%以下とすることを特徴とする請求項10に記載の発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a light emitting element according to claim 10, wherein a surface area of the electrode is 50% or less of a surface area of the p-type semiconductor crystal after the dicing. 少なくとも、キャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のn型半導体結晶と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表される発光層と、(AlGa1−xIn1−yP(ただし0≦x≦1,0≦y≦1)にて表されるキャリア濃度が1×1017atoms/cm以上のp型半導体結晶とがこの順で形成された半導体結晶にオーミック電極が形成された半導体素子であって、
前記電極は、少なくとも、前記p型半導体結晶に近い側から順に第一金属層、第二金属層、第三金属層とからなり、
前記第一金属層はAu蒸着層、前記第二金属層はAuBe合金材料とAuの混合物を蒸着させたAuBe合金層、前記第三金属層はAu蒸着層からなるものに熱処理を加えたものであることを特徴とする半導体素子。
At least an n-type semiconductor crystal having a carrier concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 or more and (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) And a carrier concentration represented by (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is 1 × 10 17 atoms / A semiconductor element in which an ohmic electrode is formed on a semiconductor crystal in which a p-type semiconductor crystal of cm 3 or more is formed in this order,
The electrode comprises at least a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer in order from the side close to the p-type semiconductor crystal,
The first metal layer is an Au vapor deposition layer, the second metal layer is an AuBe alloy layer on which a mixture of AuBe alloy material and Au is vapor-deposited, and the third metal layer is composed of an Au vapor deposition layer and a heat treatment. There is a semiconductor element.
前記AuBe合金材料として、Be濃度が1〜2wt%のものが用いられたものであることを特徴とする請求項12に記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 12, wherein a material having a Be concentration of 1 to 2 wt% is used as the AuBe alloy material. 前記熱処理後の前記第一金属層、前記第二金属層、前記第三金属層の合計のBe濃度が0.1〜0.5wt%であることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の半導体素子。   The total Be concentration of the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer after the heat treatment is 0.1 to 0.5 wt%. The semiconductor element as described. 前記第一金属層の厚さが5〜100nm、前記第二金属層の厚さが10〜200nm、前記第三金属層の厚さが5〜100nmであり、かつ厚さの合計が300nm以下であることを特徴とする請求項12ないし請求項14のいずれか1項に記載の半導体素子。   The thickness of the first metal layer is 5 to 100 nm, the thickness of the second metal layer is 10 to 200 nm, the thickness of the third metal layer is 5 to 100 nm, and the total thickness is 300 nm or less. The semiconductor device according to claim 12, wherein the semiconductor device is provided. 前記電極は、更に、前記第三金属層の直上にTiからなる第四金属層と、該第四金属層の直上にAuからなる第五金属層とを有するものに熱処理を加えたものであることを特徴とする請求項12ないし請求項15のいずれか1項に記載の半導体素子。   The electrode further includes a fourth metal layer made of Ti just above the third metal layer and a fifth metal layer made of Au just above the fourth metal layer and subjected to heat treatment. 16. The semiconductor element according to claim 12, wherein the semiconductor element is any one of the above. 前記第四金属層は、厚さが50〜150nmであることを特徴とする請求項16に記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 16, wherein the fourth metal layer has a thickness of 50 to 150 nm. 前記第五金属層は、厚さが1.5〜2μmであることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の半導体素子。   18. The semiconductor device according to claim 16, wherein the fifth metal layer has a thickness of 1.5 to 2 μm. 請求項12ないし請求項18のいずれか1項に記載の半導体素子からダイシングされたものであることを特徴とする発光素子。   A light-emitting element that is diced from the semiconductor element according to any one of claims 12 to 18. 前記電極の面積が、前記ダイシング後の前記p型半導体結晶の表面積の50%以下であることを特徴とする請求項19に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 19, wherein an area of the electrode is 50% or less of a surface area of the p-type semiconductor crystal after the dicing.
JP2009087461A 2009-03-31 2009-03-31 Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element Pending JP2010239042A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009087461A JP2010239042A (en) 2009-03-31 2009-03-31 Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009087461A JP2010239042A (en) 2009-03-31 2009-03-31 Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010239042A true JP2010239042A (en) 2010-10-21

Family

ID=43093091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009087461A Pending JP2010239042A (en) 2009-03-31 2009-03-31 Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010239042A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019075547A (en) * 2017-10-18 2019-05-16 ローム株式会社 Semiconductor light-emitting device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019075547A (en) * 2017-10-18 2019-05-16 ローム株式会社 Semiconductor light-emitting device
JP7138517B2 (en) 2017-10-18 2022-09-16 ローム株式会社 semiconductor light emitting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5232970B2 (en) Semiconductor light emitting device manufacturing method, semiconductor light emitting device, and lamp including the same
CN1262024C (en) Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor
JP5045336B2 (en) Semiconductor light emitting device
US7429754B2 (en) Semiconductor device, its manufacture method and electronic component unit
JP4617902B2 (en) Light emitting device and method for manufacturing light emitting device
TWI378577B (en) Method for the production of an optoelectronic component in a thin film technology
JP5526712B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP5888132B2 (en) Method for manufacturing light emitting device
JP3977572B2 (en) Adhesive semiconductor substrate, semiconductor light-emitting device, and method for manufacturing the same
CN1897317A (en) Gallium nitride-based iii-v group compound semiconductor device
JP2007080899A (en) Gallium nitride system semiconductor light emitting element and its manufacturing method
EP2439798A1 (en) Vertical structure semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
KR101172950B1 (en) Graphite substrate for light emitting diode and light emitting diode using the same
JP5471485B2 (en) Nitride semiconductor device and pad electrode manufacturing method for nitride semiconductor device
JP2008263130A (en) FORMING METHOD OF AuSn LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING AuSn LAYER
JP2010239042A (en) Electrode forming method, method of manufacturing luminous element, semiconductor device, and luminous element
JP2005259912A (en) Manufacturing method of light emitting element
JP4699811B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP2017118080A (en) Light emitting device and manufacturing method of the same
JPWO2009017017A1 (en) High brightness light emitting diode and method for manufacturing the same
JP2011035318A (en) Method of manufacturing light emitting element
JP2003142731A (en) Light emitting diode element and device thereof
JP2006032863A (en) Electrode for n-type nitride semiconductor layer and its manufacturing method and light emitting element containing same
CN116565104A (en) Light-emitting diode capable of reducing electrode resistance and preparation method thereof
JP2010263046A (en) Method for manufacturing light emitting element