JP2778349B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体の電極 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の電極Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/45—Ohmic electrodes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は紫外、青色発光ダイオー
ド、レーザーダイオード等に使用される窒化ガリウム系
化合物半導体の電極に係り、特に半導体層とオーミック
接触が得られる電極に関する。
ド、レーザーダイオード等に使用される窒化ガリウム系
化合物半導体の電極に係り、特に半導体層とオーミック
接触が得られる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外、青色発光ダイオード、レーザーダ
イオード等の発光デバイスの材料として、一般式がＧａ
ｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム
系化合物半導体が知られている。しかし、窒化ガリウム
系化合物半導体の物性については、未だよく解明されて
おらず、窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型層、および
ｎ型層とオーミック接触を得ることのできる電極材料も
よく知られていないのが実状である。
イオード等の発光デバイスの材料として、一般式がＧａ
ｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で表される窒化ガリウム
系化合物半導体が知られている。しかし、窒化ガリウム
系化合物半導体の物性については、未だよく解明されて
おらず、窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型層、および
ｎ型層とオーミック接触を得ることのできる電極材料も
よく知られていないのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】窒化ガリウム系化合物
半導体を利用して、低駆動電圧化、高輝度化した発光デ
バイスを実現するには、ｐ型層およびｎ型層からオーミ
ック接触を得ることが不可欠である。
半導体を利用して、低駆動電圧化、高輝度化した発光デ
バイスを実現するには、ｐ型層およびｎ型層からオーミ
ック接触を得ることが不可欠である。
【０００４】従来の窒化ガリウム系化合物半導体の電極
には、金、インジウム、インジウム−アルミニウムが使
用されている。しかしながら、これ等の電極は好ましい
オーミック接触が得られず、駆動電圧が高くなる欠点が
ある。
には、金、インジウム、インジウム−アルミニウムが使
用されている。しかしながら、これ等の電極は好ましい
オーミック接触が得られず、駆動電圧が高くなる欠点が
ある。
【０００５】本発明はこのような事情を鑑み成されたも
ので、窒化ガリウム系化合物半導体層にオーミック接触
の得られる電極を提供して、高輝度化、低電圧駆動化で
きる発光デバイスを実現するものである。
ので、窒化ガリウム系化合物半導体層にオーミック接触
の得られる電極を提供して、高輝度化、低電圧駆動化で
きる発光デバイスを実現するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＭＯＣＶＤ
法を用い、サファイア基板上にＳｉをドープしたｎ型Ｇ
ａｘＡｌ１−ｘＮと、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａｘＡｌ
１−ｘＮとをそれぞれ成長させ、さらにｐ型ＧａｘＡｌ
１−ｘＮには電子線を照射、または５００℃以上にアニ
ーリングしてさらに低抵抗なｐ型とした後、ｎ型及びｐ
型ＧａｘＡｌ１−ｘＮに数十種類の電極材料を蒸着し
て、オーミック接触の確認を取ったところ、特定の金
属、またはそれらの合金に対してのみ良好なオーミック
接触が得られることを発見し、本発明を成すに至った。
法を用い、サファイア基板上にＳｉをドープしたｎ型Ｇ
ａｘＡｌ１−ｘＮと、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａｘＡｌ
１−ｘＮとをそれぞれ成長させ、さらにｐ型ＧａｘＡｌ
１−ｘＮには電子線を照射、または５００℃以上にアニ
ーリングしてさらに低抵抗なｐ型とした後、ｎ型及びｐ
型ＧａｘＡｌ１−ｘＮに数十種類の電極材料を蒸着し
て、オーミック接触の確認を取ったところ、特定の金
属、またはそれらの合金に対してのみ良好なオーミック
接触が得られることを発見し、本発明を成すに至った。
【０００７】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の電
極は、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半
導体にはＮｉを含むニッケル電極、あるいは、ｐｔを含
む白金電極を使用することを特徴とするものであり、ま
た、ｎ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体には、Ｃｒを含むクロム電極を使用することを特徴と
するものである。
極は、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半
導体にはＮｉを含むニッケル電極、あるいは、ｐｔを含
む白金電極を使用することを特徴とするものであり、ま
た、ｎ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体には、Ｃｒを含むクロム電極を使用することを特徴と
するものである。
【０００８】
【実施例】図１にｐ型ＧａｘＡｌ１−ｘＮに電極を蒸着
し、その電流電圧特性を測定してオーミック接触を調べ
た結果を示す。この図において、 は白金電極単独、 はＮｉをベースとし、その上にＡｕを設けた電極、 はＡｕ電極単独である。 また、いうまでもなくＮｉ電極単独、またはＮｉをベー
スとしその上にｐｔ、Ａｇを設けた場合はと同一の直
線となる。
し、その電流電圧特性を測定してオーミック接触を調べ
た結果を示す。この図において、 は白金電極単独、 はＮｉをベースとし、その上にＡｕを設けた電極、 はＡｕ電極単独である。 また、いうまでもなくＮｉ電極単独、またはＮｉをベー
スとしその上にｐｔ、Ａｇを設けた場合はと同一の直
線となる。
【０００９】この図に示すようにいずれの電極材料でも
ｐ型層に対しオーミック接触が得られるが、特に好まし
い電極材料として Ｐｔ、 Ｎｉベースの電極を挙げることができる。 特にＮｉをベースとすることにより、例えば、ｐ型Ｇａ
ｘＡｌ１−ｘＮに対しアニーリング等の熱処理を行った
場合、Ａｕ電極単独であれば剥がれ落ちてしまう欠点が
あるが、アニーリングの熱にも耐えることができ、強固
に電極を付着させることができる。蒸着する好ましいＮ
ｉの厚さは０．０１μｍ〜０．５μｍであり、その上に
形成するＡｕの厚さは０．０１μｍ〜０．８μｍであ
る。それらの範囲で電極を形成することにより、剥がれ
落ちにくく、良好なオーミック接触が得られる。
ｐ型層に対しオーミック接触が得られるが、特に好まし
い電極材料として Ｐｔ、 Ｎｉベースの電極を挙げることができる。 特にＮｉをベースとすることにより、例えば、ｐ型Ｇａ
ｘＡｌ１−ｘＮに対しアニーリング等の熱処理を行った
場合、Ａｕ電極単独であれば剥がれ落ちてしまう欠点が
あるが、アニーリングの熱にも耐えることができ、強固
に電極を付着させることができる。蒸着する好ましいＮ
ｉの厚さは０．０１μｍ〜０．５μｍであり、その上に
形成するＡｕの厚さは０．０１μｍ〜０．８μｍであ
る。それらの範囲で電極を形成することにより、剥がれ
落ちにくく、良好なオーミック接触が得られる。
【００１０】図２にｎ型ＧａｘＡｌ１−ｘＮに同じく電
極を蒸着し、その電流電圧特性を測定してオーミック接
触を調べた結果を示す。この図において、は本発明の
実施例の電極、は従来の比較例の下記の電極の電流電
圧特性を示す。 はＣｒをベースとし、その上にＡｌを設けた電極、 はＡｌ電極単独である。 Ｃｒ電極単独、またはＣｒをベースとしその上にＴｉ、
Ｉｎを設けた場合はと同一の直線となる。
極を蒸着し、その電流電圧特性を測定してオーミック接
触を調べた結果を示す。この図において、は本発明の
実施例の電極、は従来の比較例の下記の電極の電流電
圧特性を示す。 はＣｒをベースとし、その上にＡｌを設けた電極、 はＡｌ電極単独である。 Ｃｒ電極単独、またはＣｒをベースとしその上にＴｉ、
Ｉｎを設けた場合はと同一の直線となる。
【００１１】この図に示すように、のＣｒベースのク
ロムが従来のＡｌ電極に勝る優れた特性を示す。
ロムが従来のＡｌ電極に勝る優れた特性を示す。
【００１２】窒化ガリウム系化合物半導体に不純物をド
ープしてｐ型にし得る不純物としてはＭｇを用い、また
ｎ型にし得る不純物としてはＳｉを用いる。
ープしてｐ型にし得る不純物としてはＭｇを用い、また
ｎ型にし得る不純物としてはＳｉを用いる。
【００１３】
【発明の効果】本発明の請求項１ないし請求項３に記載
される窒化ガリウム系化合物半導体の電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体の表面に極めて低抵抗な状態で
オーミック接触する。このため、低い駆動電圧で高輝度
に発光できる発光ディバイスを実現できる。さらに、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体に接触する電極にニッケ
ル電極を使用する本発明の請求項１の電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を熱処理する工程での剥離を有
効に阻止できる特長も実現する。さらに、本発明の請求
項４に記載されるクロム電極は、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体の表面に極めて低抵抗な状態でオーミック接
触する。このため、低い駆動電圧で高輝度に発光できる
発光ディバイスを実現する。このため、本発明の窒化ガ
リウム系化合物半導体に接続される電極は、ＧａｘＡｌ
１−ｘＮに低抵抗な状態でオーミック接触され、これを
利用して発光ダイオード、レーザーダイオード等の開発
に向けてその利用価値は多大である。
される窒化ガリウム系化合物半導体の電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体の表面に極めて低抵抗な状態で
オーミック接触する。このため、低い駆動電圧で高輝度
に発光できる発光ディバイスを実現できる。さらに、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体に接触する電極にニッケ
ル電極を使用する本発明の請求項１の電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を熱処理する工程での剥離を有
効に阻止できる特長も実現する。さらに、本発明の請求
項４に記載されるクロム電極は、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体の表面に極めて低抵抗な状態でオーミック接
触する。このため、低い駆動電圧で高輝度に発光できる
発光ディバイスを実現する。このため、本発明の窒化ガ
リウム系化合物半導体に接続される電極は、ＧａｘＡｌ
１−ｘＮに低抵抗な状態でオーミック接触され、これを
利用して発光ダイオード、レーザーダイオード等の開発
に向けてその利用価値は多大である。
【図１】 電極を蒸着したｐ型ＧａｘＡｌ１−ｘＮの電
流電圧特性を示す図。
流電圧特性を示す図。
【図２】 電極を蒸着したｎ型ＧａｘＡｌ１−ｘＮの電
流電圧特性を示す図。
流電圧特性を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−62579（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183173（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315647（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273175（ＪＰ，Ａ) 米国特許5006908（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (4)
- 【請求項１】 マグネシウムがドープされると共に、電
子線照射またはアニーリングして低抵抗なｐ型となって
いる、一般式Ｇａ ｘ Ａｌ １−ｘ Ｎ（０≦ｘ≦１）で表さ
れる窒化ガリウム系化合物半導体の表面に、ニッケルを
接して、オーミック接触させてなることを特徴とする窒
化ガリウム系化合物半導体の電極。 - 【請求項２】 前記ニッケルの上に金が積層された少な
くとも二層構造を有することを特徴とする請求項１に記
載の窒化ガリウム系化合物半導体の電極。 - 【請求項３】 マグネシウムがドープされると共に、電
子線照射またはアニーリングして低抵抗なｐ型となって
いる、一般式Ｇａ ｘ Ａｌ １−ｘ Ｎ（０≦ｘ≦１）で表さ
れる窒化ガリウム系化合物半導体の表面に、白金を接し
て、オーミック接触させてなることを特徴とする窒化ガ
リウム系化合物半導体の電極。 - 【請求項４】 ケイ素をドープした、一般式Ｇａ ｘ Ａｌ
１−ｘ Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体の表面に、クロムが窒化ガリウム系化合物
半導体に接する側とし、クロムの上にアルミニウムが形
成されてオーミック接触してなることを特徴とする窒化
ガリウム系化合物半導体の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822792A JP2778349B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11822792A JP2778349B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291621A JPH05291621A (ja) | 1993-11-05 |
| JP2778349B2 true JP2778349B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=14731374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11822792A Expired - Lifetime JP2778349B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778349B2 (ja) |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100286699B1 (ko) * | 1993-01-28 | 2001-04-16 | 오가와 에이지 | 질화갈륨계 3-5족 화합물 반도체 발광디바이스 및 그 제조방법 |
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| DE69522026T2 (de) * | 1994-03-22 | 2002-05-29 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit Verbindung aus Stickstoff und Elementen der Gruppe III |
| US6005258A (en) | 1994-03-22 | 1999-12-21 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using group III Nitrogen compound having emission layer doped with donor and acceptor impurities |
| JP3360945B2 (ja) * | 1994-07-15 | 2003-01-07 | シャープ株式会社 | 電極構造及びその製造方法 |
| JPH0832115A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-02 | Sharp Corp | 電極構造およびその製造方法 |
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| JP3620926B2 (ja) * | 1995-06-16 | 2005-02-16 | 豊田合成株式会社 | ｐ伝導形３族窒化物半導体の電極及び電極形成方法及び素子 |
| EP0757393A3 (en) * | 1995-08-02 | 1999-11-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
| US5917202A (en) * | 1995-12-21 | 1999-06-29 | Hewlett-Packard Company | Highly reflective contacts for light emitting semiconductor devices |
| JPH09270569A (ja) * | 1996-01-25 | 1997-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US6121127A (en) * | 1996-06-14 | 2000-09-19 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Methods and devices related to electrodes for p-type group III nitride compound semiconductors |
| JP3587224B2 (ja) * | 1996-07-24 | 2004-11-10 | ソニー株式会社 | オーミック電極 |
| JP4018177B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2007-12-05 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
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| JPH10247747A (ja) | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| JP3555419B2 (ja) * | 1997-12-18 | 2004-08-18 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法 |
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| DE19921987B4 (de) * | 1998-05-13 | 2007-05-16 | Toyoda Gosei Kk | Licht-Abstrahlende Halbleitervorrichtung mit Gruppe-III-Element-Nitrid-Verbindungen |
| US6573537B1 (en) | 1999-12-22 | 2003-06-03 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Highly reflective ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs |
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