JP2013138093A - 窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表面の結晶面が(0001)面であるn型AlGaN系半導体層1の表面の少なくとも一部のn電極形成面3に、1層または多層金属膜からなるn電極4が形成された窒化物半導体素子において、n電極形成面3に、(0001)面以外の側面が露出する凹凸構造または亀裂が形成されており、n電極4が、凹凸構造または亀裂の形成された当該(0001)面以外の側面と接触している。
【選択図】 図3
Description
〈1〉上記実施形態では、本発明素子が発光ダイオードの場合を想定して説明したが、半導体レーザ(レーザダイオード)等の他の窒化物半導体発光素子や、窒化物半導体受光素子においても、上述の図3、図10、図11、図14等に例示した本コンタクト構造を適用することで、n型AlGaN層とn電極との間の接触抵抗の低抵抗化を図り、各窒化物半導体素子の電気的特性等の改善を図ることができる。
2,20: 溝(凹凸構造の凹部)
3: n電極形成面
4,22: n電極
5,32: 亀裂
6,31: 溝(第2の凹凸構造の凹部)
10,30:窒化物半導体素子(紫外線発光ダイオード)
11: サファイア基板
12: AlN層
13: AlGaN層
14: テンプレート
15: n型クラッド層(n型AlGaN)
16: 活性層
16a: バリア層
16b: 井戸層
17: 電子ブロック層(p型AlGaN)
18: p型クラッド層(p型AlGaN)
19: pコンタクト層(p型GaN)
21: p電極
33: 構造体
100: テンプレート
101: n型窒化物半導体層
102: 活性層
103: p型窒化物半導体層
104: n電極
105: p電極
A1: 第1領域
A2: 第2領域
Claims (10)
- 表面の結晶面が(0001)面であるAlNモル分率が60%以上のn型AlGaN系半導体層の表面の少なくとも一部のn電極形成面に、1層または多層金属膜からなるn電極が形成された窒化物半導体素子であって、
前記n電極形成面に、(0001)面以外の側面が露出する凹凸構造または亀裂が形成されており、
前記n電極が、前記凹凸構造または前記亀裂に形成された前記(0001)面以外の側面と接触していることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 前記n電極が少なくとも最下層にTi層を有することを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体素子。
- 前記n型AlGaN系半導体層からなるn型クラッド層上の前記n型クラッド層の表面と平行な面内の第1領域に、AlGaN系半導体層を有する活性層と、前記活性層より上層に位置するp型AlGaN系半導体層からなるp型クラッド層が少なくとも形成され、
前記第1領域以外の第2領域内の前記n型クラッド層の表面上に前記n電極が形成され、
前記第2領域内の前記n型クラッド層の表面の前記n電極形成面に、前記(0001)面以外の側面が露出する前記凹凸構造または前記亀裂が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の窒化物半導体素子。 - 前記活性層が、バンドギャップエネルギが4.4eV以上のAlGaN系半導体層を有する発光層であることを特徴とする請求項3に記載の窒化物半導体素子。
- 前記凹凸構造が、前記n型クラッド層上の全面に形成された前記活性層と前記p型クラッド層を含むデバイス構造層の内の前記第2領域内の前記デバイス構造層を除去して前記第2領域内の前記n型クラッド層を露出させる加工処理後に、別の加工処理によって形成されていることを特徴とする請求項3または4に記載の窒化物半導体素子。
- 前記凹凸構造の前記(0001)面以外の側面が、(0001)面に対して傾斜した傾斜面であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の窒化物半導体素子。
- 前記亀裂が、前記n型AlGaN系半導体層が形成される基板上の前記n電極形成面より下方に設けられた、AlGaN系半導体層のエピタキシャル成長を選択的に誘起させる第2の凹凸構造によって形成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の窒化物半導体紫外線素子。
- 前記亀裂が、前記n型クラッド層が形成される基板上の前記n電極形成面より下方に設けられた、AlGaN系半導体層のエピタキシャル成長を選択的に誘起させる第2の凹凸構造によって形成され、
前記第2の凹凸構造が、前記基板上の前記第1領域内には形成されていないことを特徴とする請求項3または4に記載の窒化物半導体素子。 - 請求項3または4に記載の窒化物半導体素子の製造方法であって、
表面が(0001)面の結晶基板上に、下層側から順番に前記n型クラッド層と、前記活性層と、前記p型クラッド層を少なくとも形成し、
前記活性層と前記p型クラッド層を含むデバイス構造層の内の前記第2領域内の前記デバイス構造層を第1の加工処理により除去して前記第2領域内の前記n型クラッド層を露出させ、
露出した前記第2領域内の前記n型クラッド層の表面に、第2の加工処理により、(0001)面以外の側面が露出する凹凸構造を形成し、
前記凹凸構造を含む前記第2領域内の前記n型クラッド層の表面上の前記n電極形成面上に、前記(0001)面以外の側面と接触するように、前記n電極を形成することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 請求項3または4に記載の窒化物半導体素子の製造方法であって、
表面が(0001)面の結晶基板上の前記第2領域内に、AlGaN系半導体層のエピタキシャル成長を選択的に誘起させる第2の凹凸構造を形成し、
前記第2の凹凸構造が形成された前記基板上に、下層側から順番に前記n型クラッド層と、前記活性層と、前記p型クラッド層を少なくとも形成し、
前記n型クラッド層の形成時点において、前記第2領域内に、少なくとも前記第2の凹凸構造の形成位置から前記n型クラッド層表面まで貫通する亀裂を形成し、
前記活性層と前記p型クラッド層を含むデバイス構造層の内の前記第2領域内の前記デバイス構造層を第1の加工処理により除去して前記第2領域内の前記n型クラッド層を露出させ、
前記第2領域内の前記n型クラッド層の表面の前記亀裂を含む前記n電極形成面上に、前記亀裂の前記(0001)面以外の側面と接触するように、前記n電極を形成することを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
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