JP3144534B2 - ｎ型窒化物半導体層の電極 - Google Patents
ｎ型窒化物半導体層の電極Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＬＥＤ、ＬＤ等の発光デ
バイス、フォトダイオード、太陽電池等の受光デバイス
等に使用される窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）に係り、特にそれ
らのデバイスに必要なｎ型窒化物半導体層に形成される
オーミック電極に関する。
バイス、フォトダイオード、太陽電池等の受光デバイス
等に使用される窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ
1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）に係り、特にそれ
らのデバイスに必要なｎ型窒化物半導体層に形成される
オーミック電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体はそのバンドギャップが
１.９ｅＶ〜６.０ｅＶまであるため紫外〜赤色領域の発
光デバイス、受光デバイスの材料として使用できること
が知られており、つい最近この材料を用いた高輝度青色
ＬＥＤ、青緑色ＬＥＤが実用化されて、既にフルカラー
ＬＥＤディスプレイ、信号灯等の実用に供されている。
１.９ｅＶ〜６.０ｅＶまであるため紫外〜赤色領域の発
光デバイス、受光デバイスの材料として使用できること
が知られており、つい最近この材料を用いた高輝度青色
ＬＥＤ、青緑色ＬＥＤが実用化されて、既にフルカラー
ＬＥＤディスプレイ、信号灯等の実用に供されている。
【０００３】図３に従来のＬＥＤ素子の構造を示す。基
本的にはサファイア基板２１の上にｎ型ＧａＮよりなる
ｎ型コンタクト層２２と、ｎ型ＡｌXＧａ1-YＮよりなる
ｎ型クラッド層２３とＩｎXＧａ1-YＮよりなる活性層２
４と、ｐ型ＡｌXＧａ1-YＮよりなるｐ型クラッド層２５
と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層２６とが積層
された構造を有しており、ｐ型コンタクト層２６のほぼ
全面にはＮｉとＡｕを含む正電極２７が形成されてお
り、エッチングにより露出されたｎ型コンタクト層２２
にはＴｉとＡｌを含む負電極２８が形成されている。こ
のＬＥＤ素子の正電極２７と負電極２８はワイヤーボン
ディングにより外部リードと接続されている。
本的にはサファイア基板２１の上にｎ型ＧａＮよりなる
ｎ型コンタクト層２２と、ｎ型ＡｌXＧａ1-YＮよりなる
ｎ型クラッド層２３とＩｎXＧａ1-YＮよりなる活性層２
４と、ｐ型ＡｌXＧａ1-YＮよりなるｐ型クラッド層２５
と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層２６とが積層
された構造を有しており、ｐ型コンタクト層２６のほぼ
全面にはＮｉとＡｕを含む正電極２７が形成されてお
り、エッチングにより露出されたｎ型コンタクト層２２
にはＴｉとＡｌを含む負電極２８が形成されている。こ
のＬＥＤ素子の正電極２７と負電極２８はワイヤーボン
ディングにより外部リードと接続されている。
【０００４】一般にＬＥＤ素子等の半導体デバイスは、
順方向電圧を下げるため、化合物半導体層と電極との間
に好ましいオーミック接触を得る必要がある。我々は特
開平７−４５８６７号において、ｎ型層に形成される電
極にはＴｉとＡｌとからなる電極が好ましいことを示し
た。前記構造のＬＥＤ素子においても、ｎ型コンタクト
層とはＴｉとＡｌを含む負電極でオーミック接触が得ら
れている。また、我々は先に特開平５−２９１６２１号
において、ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触を得る
電極材料としてＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎの内の少なくと
も一種の金属が好ましいことを示した。
順方向電圧を下げるため、化合物半導体層と電極との間
に好ましいオーミック接触を得る必要がある。我々は特
開平７−４５８６７号において、ｎ型層に形成される電
極にはＴｉとＡｌとからなる電極が好ましいことを示し
た。前記構造のＬＥＤ素子においても、ｎ型コンタクト
層とはＴｉとＡｌを含む負電極でオーミック接触が得ら
れている。また、我々は先に特開平５−２９１６２１号
において、ｎ型窒化物半導体層とオーミック接触を得る
電極材料としてＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎの内の少なくと
も一種の金属が好ましいことを示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
ｎ型窒化物半導体層と好ましくオーミックが得られる電
極としてＴｉとＡｌからなる電極があるが、その他にも
ｎ型窒化物半導体層と好ましいオーミック接触が得ら
れ、さらにワイヤーとも強固に接着できる安定な変質し
にくい電極が望まれている。
ｎ型窒化物半導体層と好ましくオーミックが得られる電
極としてＴｉとＡｌからなる電極があるが、その他にも
ｎ型窒化物半導体層と好ましいオーミック接触が得ら
れ、さらにワイヤーとも強固に接着できる安定な変質し
にくい電極が望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】我々はｎ型窒化物半導体
層と良好なオーミック接触が得られ、しかも変質しにく
い電極について実験を重ねた結果、本発明を成すに至っ
た。即ち本発明のｎ型窒化物半導体層の電極は、ｎ型窒
化物半導体層の表面に形成されるオーミック電極であっ
て、前記電極はｎ型窒化物半導体層と接する側にジルコ
ニウムよりなる層が形成され、前記ジルコニウムよりな
る層の上の層にアルミニウムよりなる層が形成され、最
上層に金または金の合金よりなる層が形成され、前記ア
ルミニウムよりなる層と前記金または金の合金よりなる
層との間に、アルミニウムよりも高融点の金属層（但
し、金を含まず）を設けることを特徴とする。
層と良好なオーミック接触が得られ、しかも変質しにく
い電極について実験を重ねた結果、本発明を成すに至っ
た。即ち本発明のｎ型窒化物半導体層の電極は、ｎ型窒
化物半導体層の表面に形成されるオーミック電極であっ
て、前記電極はｎ型窒化物半導体層と接する側にジルコ
ニウムよりなる層が形成され、前記ジルコニウムよりな
る層の上の層にアルミニウムよりなる層が形成され、最
上層に金または金の合金よりなる層が形成され、前記ア
ルミニウムよりなる層と前記金または金の合金よりなる
層との間に、アルミニウムよりも高融点の金属層（但
し、金を含まず）を設けることを特徴とする。
【０００７】本発明の電極においてｎ型層と接する側に
形成するＺｒの薄膜は薄いほどｎ型層とオーミックが得
られやすく、好ましくは１０オングストローム〜３００
オングストローム、さらに好ましくは１０オングストロ
ーム〜１００オングストロームの膜厚に調整する。Ｚｒ
の上に形成するＡｌの膜厚は特に限定するものではない
が、先に形成したＺｒよりも厚く形成し、例えば２０オ
ングストローム〜１μｍ前後の膜厚で形成することによ
りｎ型層と好ましいオーミック接触を得ることができ
る。電極をこのような構造とすることにより、従来のＴ
ｉとＡｌとからなる電極と同等の好ましいオーミック接
触を得ることができる。
形成するＺｒの薄膜は薄いほどｎ型層とオーミックが得
られやすく、好ましくは１０オングストローム〜３００
オングストローム、さらに好ましくは１０オングストロ
ーム〜１００オングストロームの膜厚に調整する。Ｚｒ
の上に形成するＡｌの膜厚は特に限定するものではない
が、先に形成したＺｒよりも厚く形成し、例えば２０オ
ングストローム〜１μｍ前後の膜厚で形成することによ
りｎ型層と好ましいオーミック接触を得ることができ
る。電極をこのような構造とすることにより、従来のＴ
ｉとＡｌとからなる電極と同等の好ましいオーミック接
触を得ることができる。
【０００８】特に本発明の電極は金属層を積層後、４０
０℃以上でアニーリングを行うことにより、好ましいオ
ーミックを得ることができる。その理由は次の通りであ
る。一般に窒化物半導体はノンドープの状態で結晶中に
窒素空孔ができるためｎ型になる性質がある。さらに成
長中にＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を添加するとより好ま
しいｎ型となることが知られている。さらに、窒化ガリ
ウム系化合物半導体は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ、ＭＯＶＰＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＤＣＶ
Ｄ）等の気相成長法を用いて成長される。気相成長法で
は、原料ガスに、例えばガリウム源としてトリメチルガ
リウム、窒素源としてアンモニア、ヒドラジン等の水素
原子を含む化合物、あるいはキャリアガスとしてＨ2等
のガスが使用される。水素原子を含むこれらのガスは、
窒化ガリウム系化合物半導体結晶中に熱分解されて結晶
中に取り込まれ、窒素空孔あるいはｎ型ドーパントであ
るＳｉ、Ｇｅ等と結合してドナーとしての作用を阻害し
ている。従って４００℃以上でアニーリングすることに
より、結晶中に入り込んだ水素原子を追い出すことがで
きるので、ｎ型ドーパントが活性化して電子キャリア濃
度が増加し、電極とオーミック接触が取りやすくなると
考えられる。アニーリングによる水素の作用は、我々が
先に出願した特開平５−１８３１８９号公報に述べたの
と同様であり、この公報はｐ型ドーパントをドープした
窒化ガリウム系化合物半導体が４００℃以上のアニーリ
ングから徐々に抵抗率が下がり始めほぼ７００℃以上で
一定の抵抗率となることを示している。これを本願のｎ
型層に適用すると、４００℃以上で水素が抜け始め抵抗
率が下がる。しかしｎ型層はｐ型層と異なり、急激な抵
抗率の低下は見られず、６００℃以上でおよそ１／２の
抵抗率となり、それ以上のアニール温度では、ほぼ一定
の抵抗率となる。アニーリング温度の上限は特に限定し
ないが、窒化物半導体が分解する温度、１２００℃以下
で行うことが好ましい。なおアニーリングにより二層構
造、三層構造の電極が合金化して渾然一体化した状態と
なるが、本願の請求項では合金化して一体となったもの
も含むものと定義する。
０℃以上でアニーリングを行うことにより、好ましいオ
ーミックを得ることができる。その理由は次の通りであ
る。一般に窒化物半導体はノンドープの状態で結晶中に
窒素空孔ができるためｎ型になる性質がある。さらに成
長中にＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を添加するとより好ま
しいｎ型となることが知られている。さらに、窒化ガリ
ウム系化合物半導体は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ、ＭＯＶＰＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＤＣＶ
Ｄ）等の気相成長法を用いて成長される。気相成長法で
は、原料ガスに、例えばガリウム源としてトリメチルガ
リウム、窒素源としてアンモニア、ヒドラジン等の水素
原子を含む化合物、あるいはキャリアガスとしてＨ2等
のガスが使用される。水素原子を含むこれらのガスは、
窒化ガリウム系化合物半導体結晶中に熱分解されて結晶
中に取り込まれ、窒素空孔あるいはｎ型ドーパントであ
るＳｉ、Ｇｅ等と結合してドナーとしての作用を阻害し
ている。従って４００℃以上でアニーリングすることに
より、結晶中に入り込んだ水素原子を追い出すことがで
きるので、ｎ型ドーパントが活性化して電子キャリア濃
度が増加し、電極とオーミック接触が取りやすくなると
考えられる。アニーリングによる水素の作用は、我々が
先に出願した特開平５−１８３１８９号公報に述べたの
と同様であり、この公報はｐ型ドーパントをドープした
窒化ガリウム系化合物半導体が４００℃以上のアニーリ
ングから徐々に抵抗率が下がり始めほぼ７００℃以上で
一定の抵抗率となることを示している。これを本願のｎ
型層に適用すると、４００℃以上で水素が抜け始め抵抗
率が下がる。しかしｎ型層はｐ型層と異なり、急激な抵
抗率の低下は見られず、６００℃以上でおよそ１／２の
抵抗率となり、それ以上のアニール温度では、ほぼ一定
の抵抗率となる。アニーリング温度の上限は特に限定し
ないが、窒化物半導体が分解する温度、１２００℃以下
で行うことが好ましい。なおアニーリングにより二層構
造、三層構造の電極が合金化して渾然一体化した状態と
なるが、本願の請求項では合金化して一体となったもの
も含むものと定義する。
【０００９】また本発明の電極は、最上層に金または金
の合金よりなる層が形成されるという特徴を有する。Ａ
ｌは変質しやすいため、Ａｌを最上層にした場合、ボー
ルとｎ電極との接着強度が不十分である。しかしながら
Ａｕを最上層にすることにより、ｎ電極の酸化を防ぐた
め、ボールと電極とを強固に接着することができる。Ａ
ｕの膜厚も特に限定するものではないがＡｌと同様にＺ
ｒよりも厚い膜厚で形成することが望ましく、例えば２
０オングストローム〜１０μｍ前後の膜厚で形成するこ
とが好ましい。
の合金よりなる層が形成されるという特徴を有する。Ａ
ｌは変質しやすいため、Ａｌを最上層にした場合、ボー
ルとｎ電極との接着強度が不十分である。しかしながら
Ａｕを最上層にすることにより、ｎ電極の酸化を防ぐた
め、ボールと電極とを強固に接着することができる。Ａ
ｕの膜厚も特に限定するものではないがＡｌと同様にＺ
ｒよりも厚い膜厚で形成することが望ましく、例えば２
０オングストローム〜１０μｍ前後の膜厚で形成するこ
とが好ましい。
【００１０】更に本発明の電極は、前記アルミニウムよ
りなる層と前記金または金の合金よりなる層との間に、
アルミニウムよりも高融点の金属層（但し、金を含ま
ず）を設けるという特徴を有する。具体的な組み合わせ
としては、ｎ型層に接する側から順にＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ
−Ｎｉ−Ａｕ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕ等で積層
することにより、ｎ電極と好ましいオーミックを得ると
ともに、ワイヤーとも強固に接着した電極を得ることが
できる。
りなる層と前記金または金の合金よりなる層との間に、
アルミニウムよりも高融点の金属層（但し、金を含ま
ず）を設けるという特徴を有する。具体的な組み合わせ
としては、ｎ型層に接する側から順にＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ
−Ｎｉ−Ａｕ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕ等で積層
することにより、ｎ電極と好ましいオーミックを得ると
ともに、ワイヤーとも強固に接着した電極を得ることが
できる。
【００１１】電極をアニールすることにより、Ａｌが最
上層のＡｕ層に拡散し、Ａｕ層とワイヤーとの接着強度
が低くなる恐れがある。しかしながら、Ａｌ層の上にＡ
ｌよりも高融点の金属を積層することにより、その融点
の差により、Ａｌが最上層のＡｕ層に拡散するのを効果
的に防止して、ワイヤーとＡｕ層とをさらに強固に接着
することができる。また、同様にアニール時に最上層の
Ａｕが下層のＡｌやＺｒに拡散して、オーミック特性が
損なわれるのを防止する役目も果たす。ここで、Ａｌよ
りも高融点の金属層の膜厚は、Ａｌ層よりも厚く形成す
ることが好ましい。Ａｌ層よりも薄いと、ＡｌがＡｕ層
に拡散しやすくなり、電極がボールと付着しにくい傾向
にあるからである。
上層のＡｕ層に拡散し、Ａｕ層とワイヤーとの接着強度
が低くなる恐れがある。しかしながら、Ａｌ層の上にＡ
ｌよりも高融点の金属を積層することにより、その融点
の差により、Ａｌが最上層のＡｕ層に拡散するのを効果
的に防止して、ワイヤーとＡｕ層とをさらに強固に接着
することができる。また、同様にアニール時に最上層の
Ａｕが下層のＡｌやＺｒに拡散して、オーミック特性が
損なわれるのを防止する役目も果たす。ここで、Ａｌよ
りも高融点の金属層の膜厚は、Ａｌ層よりも厚く形成す
ることが好ましい。Ａｌ層よりも薄いと、ＡｌがＡｕ層
に拡散しやすくなり、電極がボールと付着しにくい傾向
にあるからである。
【００１２】
【作用】図１は本発明の電極のオーミック特性を示す電
流電圧直線である。（ａ）はＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｎｉ−
Ａｕ、（ｂ）はＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕ、（ｃ）
は従来例としてＴｉ−Ａｌを積層した三種類の電極（各
電極は左から順に積層順を示す。）について示してい
る。なお電極のオーミック特性は、サファイア基板の表
面にＳｉドープｎ型ＧａＮ層を５μｍ成長させた後、エ
ッチングにより４μｍの厚さにする。このｎ型層上にそ
れぞれの金属を蒸着させた後、５００℃でアニールを行
い、それぞれの電極における電流電圧特性を測定した。
流電圧直線である。（ａ）はＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｎｉ−
Ａｕ、（ｂ）はＺｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕ、（ｃ）
は従来例としてＴｉ−Ａｌを積層した三種類の電極（各
電極は左から順に積層順を示す。）について示してい
る。なお電極のオーミック特性は、サファイア基板の表
面にＳｉドープｎ型ＧａＮ層を５μｍ成長させた後、エ
ッチングにより４μｍの厚さにする。このｎ型層上にそ
れぞれの金属を蒸着させた後、５００℃でアニールを行
い、それぞれの電極における電流電圧特性を測定した。
【００１３】図１に示すように（ａ）（ｂ）ともにｎ型
層と好ましいオーミック接触を得ており、従来のＴｉ−
Ａｌよりなる電極（ｃ）とほぼ同等のオーミック特性を
示している。なおこのグラフはＳｉドープｎ型ＧａＮに
ついて示すものであるが、ＳｉドープＩｎXＧａ1-XＮ
（X≠0）についても同様の傾向が得られる。
層と好ましいオーミック接触を得ており、従来のＴｉ−
Ａｌよりなる電極（ｃ）とほぼ同等のオーミック特性を
示している。なおこのグラフはＳｉドープｎ型ＧａＮに
ついて示すものであるが、ＳｉドープＩｎXＧａ1-XＮ
（X≠0）についても同様の傾向が得られる。
【００１４】次に、本発明のｎ型層の電極とボールとの
接着強度を調べるため、従来の電極と比較して以下のよ
うな試験を行った。図２はその試験方法を示す電極の断
面図であり、試験方法は以下の通りである。
接着強度を調べるため、従来の電極と比較して以下のよ
うな試験を行った。図２はその試験方法を示す電極の断
面図であり、試験方法は以下の通りである。
【００１５】まず、エッチングされたｎ型層１１の上に
Ｔｉ−Ａｌ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｚｒ−Ａ
ｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕよりなる３種類の電極（各電極は
左から順に積層順を示す。）をそれぞれ１２０μｍφの
大きさで１００個ずつ形成し、５００℃でアニールを行
いｎ電極１２を形成した。ｎ電極１２を形成後、強制強
化試験として６０℃、８０％ＲＨの高温高湿槽で一日放
置して電極表面を酸化させ、その後、それぞれのｎ電極
１２の上に金線１４をワイヤーボンディングして１００
μｍφのボール１３を形成することにより金線１４を接
続した。その後、図に示すように、ボール１３の真横か
ら刃物でもって、ボール１３を水平に引っ掻き、ボール
１３がｎ電極１２から剥がれるか、または剥がれずにボ
ール１３がつぶれるまで刃物１５に荷重をかけることに
より評価した。その結果を示したのが表１である。表１
において、各荷重における数値は、１００個の電極の内
からボール１３が剥がれた個数を示しており、ボール１
３が剥がれずに、つぶれてしまったものは「つぶれ」と
記載している。
Ｔｉ−Ａｌ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｚｒ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｚｒ−Ａ
ｌ−Ｚｒ−Ｐｔ−Ａｕよりなる３種類の電極（各電極は
左から順に積層順を示す。）をそれぞれ１２０μｍφの
大きさで１００個ずつ形成し、５００℃でアニールを行
いｎ電極１２を形成した。ｎ電極１２を形成後、強制強
化試験として６０℃、８０％ＲＨの高温高湿槽で一日放
置して電極表面を酸化させ、その後、それぞれのｎ電極
１２の上に金線１４をワイヤーボンディングして１００
μｍφのボール１３を形成することにより金線１４を接
続した。その後、図に示すように、ボール１３の真横か
ら刃物でもって、ボール１３を水平に引っ掻き、ボール
１３がｎ電極１２から剥がれるか、または剥がれずにボ
ール１３がつぶれるまで刃物１５に荷重をかけることに
より評価した。その結果を示したのが表１である。表１
において、各荷重における数値は、１００個の電極の内
からボール１３が剥がれた個数を示しており、ボール１
３が剥がれずに、つぶれてしまったものは「つぶれ」と
記載している。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示すようにＴｉ−Ａｌのみの電極
は、Ａｌ表面が酸化されることにより、３０ｇまでの荷
重で全てのボール１３が剥離してしまった。しかしなが
ら、本発明の電極は、３０ｇ以上の荷重にも十分耐える
ことができ、ボール１３が剥離することもなく非常に強
い接着強度を示している。
は、Ａｌ表面が酸化されることにより、３０ｇまでの荷
重で全てのボール１３が剥離してしまった。しかしなが
ら、本発明の電極は、３０ｇ以上の荷重にも十分耐える
ことができ、ボール１３が剥離することもなく非常に強
い接着強度を示している。
【００１８】このように本発明のｎ電極は窒化物半導体
層と好ましいオーミック接触を得ることができ、さらに
この電極の最上層にＡｕを積層することによりｎ電極と
ボールとの接着強度を高めることができる。また、Ａｌ
とＡｕとの間にＡｌよりも高融点の金属層を形成するこ
とにより、アニール時におけるＡｌのＡｕ層への拡散
や、また逆にＡｕのＡｌやＺｒ層への拡散を防止し、ｎ
電極とボールとの接着強度やオーミック特性を損なわれ
ることがない。
層と好ましいオーミック接触を得ることができ、さらに
この電極の最上層にＡｕを積層することによりｎ電極と
ボールとの接着強度を高めることができる。また、Ａｌ
とＡｕとの間にＡｌよりも高融点の金属層を形成するこ
とにより、アニール時におけるＡｌのＡｕ層への拡散
や、また逆にＡｕのＡｌやＺｒ層への拡散を防止し、ｎ
電極とボールとの接着強度やオーミック特性を損なわれ
ることがない。
【００１９】
【実施例】［実施例１］ ２インチφのサファイア基板の上に、ＧａＮバッファ
層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、Ｓｉドープｎ
型ＧａＡｌＮクラッド層、ノンドープＩｎＧａＮ活性
層、Ｍｇドープｐ型ＧａＡｌＮクラッド層、Ｍｇドープ
ｐ型ＧａＮコンタクト層とが順に積層されたダブルヘテ
ロ構造のウェーハを用意する。
層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、Ｓｉドープｎ
型ＧａＡｌＮクラッド層、ノンドープＩｎＧａＮ活性
層、Ｍｇドープｐ型ＧａＡｌＮクラッド層、Ｍｇドープ
ｐ型ＧａＮコンタクト層とが順に積層されたダブルヘテ
ロ構造のウェーハを用意する。
【００１９】次に、１チップが図３に示すような形状と
なるように、ウェーハのｐ型ＧａＮコンタクト層を一部
エッチングして、ｎ型ＧａＮコンタクト層を表面に露出
させる。ｎ型ＧａＮ層の上に所定の形状のマスクをかけ
た後、Ｚｒを５０オングストローム、Ａｌを２００オン
グストローム、Ｚｒを３０００オングストローム、Ｎｉ
を３０００オングストローム、Ａｕを３０００オングス
トロームの膜厚で順に蒸着してｎ電極を形成する。
なるように、ウェーハのｐ型ＧａＮコンタクト層を一部
エッチングして、ｎ型ＧａＮコンタクト層を表面に露出
させる。ｎ型ＧａＮ層の上に所定の形状のマスクをかけ
た後、Ｚｒを５０オングストローム、Ａｌを２００オン
グストローム、Ｚｒを３０００オングストローム、Ｎｉ
を３０００オングストローム、Ａｕを３０００オングス
トロームの膜厚で順に蒸着してｎ電極を形成する。
【００２０】続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層表面にも
同様にマスクを形成し、Ｎｉを０.１μｍ、Ａｕを０.５
μｍの膜厚で順に蒸着してｐ電極を形成する。
同様にマスクを形成し、Ｎｉを０.１μｍ、Ａｕを０.５
μｍの膜厚で順に蒸着してｐ電極を形成する。
【００２１】ｐ電極形成後、ウェーハをアニーリング装
置に入れ、不活性ガス雰囲気中６００℃で５分間アニー
リングする。アニール後、ウェーハプローバにてｎ電極
間の電流電圧特性を測定した結果、図１の（ａ）に示す
ようなオーミック特性が得られた。
置に入れ、不活性ガス雰囲気中６００℃で５分間アニー
リングする。アニール後、ウェーハプローバにてｎ電極
間の電流電圧特性を測定した結果、図１の（ａ）に示す
ようなオーミック特性が得られた。
【００２２】次に、常法に従いこのウェーハをチップ状
に分離し、２インチφのウェーハから１万５千個のチッ
プを得た。このようにして得られた窒化物半導体よりな
る発光チップをダイボンドしてリードフレームに載置し
た後、ワイヤーボンダーで各電極に金ワイヤーを接続
し、エポキシ樹脂で全体をモールドしてＬＥＤ素子を得
た。
に分離し、２インチφのウェーハから１万５千個のチッ
プを得た。このようにして得られた窒化物半導体よりな
る発光チップをダイボンドしてリードフレームに載置し
た後、ワイヤーボンダーで各電極に金ワイヤーを接続
し、エポキシ樹脂で全体をモールドしてＬＥＤ素子を得
た。
【００２３】このＬＥＤ素子は順方向電流Ｉｆ２０ｍＡ
において、順方向電圧３.５Ｖであった。さらにこのＬ
ＥＤ素子より１００個を無作為に抽出し、常温１２時間
点灯と、６０℃、８０％ＲＨの高温高湿槽１２時間点灯
との連続繰り返し試験を５０回行ったところ、ｎ電極の
ボール剥がれによりＬＥＤが不点灯になったものは無か
った。
において、順方向電圧３.５Ｖであった。さらにこのＬ
ＥＤ素子より１００個を無作為に抽出し、常温１２時間
点灯と、６０℃、８０％ＲＨの高温高湿槽１２時間点灯
との連続繰り返し試験を５０回行ったところ、ｎ電極の
ボール剥がれによりＬＥＤが不点灯になったものは無か
った。
【００２４】［実施例２］ 実施例１において、ｎ型ＧａＮコンタクト層の表面に形
成する電極を、Ｚｒを５０オングストローム、Ａｌを２
００オングストローム、Ｚｒを３０００オングストロー
ム、Ｐｔを３０００オングストローム、Ａｕを３０００
オングストロームの膜厚で順に蒸着する以外は同様にし
てＬＥＤ素子を得た。このＬＥＤ素子もウェーハプロー
バでの測定の段階では、図１の（ｂ）に示すようなオー
ミック接触が得られておりＩｆ２０ｍＡで、Ｖｆ３.５
Ｖの性能を示した。またＬＥＤの連続繰り返し試験にお
いても、ｎ電極のボール剥がれにより不点灯となったも
のは無かった。
成する電極を、Ｚｒを５０オングストローム、Ａｌを２
００オングストローム、Ｚｒを３０００オングストロー
ム、Ｐｔを３０００オングストローム、Ａｕを３０００
オングストロームの膜厚で順に蒸着する以外は同様にし
てＬＥＤ素子を得た。このＬＥＤ素子もウェーハプロー
バでの測定の段階では、図１の（ｂ）に示すようなオー
ミック接触が得られておりＩｆ２０ｍＡで、Ｖｆ３.５
Ｖの性能を示した。またＬＥＤの連続繰り返し試験にお
いても、ｎ電極のボール剥がれにより不点灯となったも
のは無かった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電極はｎ
型窒化物半導体層と非常に好ましくオーミック接触して
いるため、順方向電圧の低い発光素子を得ることができ
る。また、電極が変質しにくいので、剥がれ等の問題が
ない信頼性に優れた素子を提供することができる。さら
にまた本発明の電極は、発光素子だけでなく受光素子、
ＦＥＴ、トランジスタ等、ｎ型窒化物半導体を有するあ
らゆる電子デバイスにも適用可能である。
型窒化物半導体層と非常に好ましくオーミック接触して
いるため、順方向電圧の低い発光素子を得ることができ
る。また、電極が変質しにくいので、剥がれ等の問題が
ない信頼性に優れた素子を提供することができる。さら
にまた本発明の電極は、発光素子だけでなく受光素子、
ＦＥＴ、トランジスタ等、ｎ型窒化物半導体を有するあ
らゆる電子デバイスにも適用可能である。
【００２６】また本明細書ではワイヤーボンディングで
外部リード電極と接続した発光素子だけでなく、例え
ば、リードフレームとｎ電極とを銀ペーストのような導
伝性材料を介して直接接続したデバイスについても適用
可能である。
外部リード電極と接続した発光素子だけでなく、例え
ば、リードフレームとｎ電極とを銀ペーストのような導
伝性材料を介して直接接続したデバイスについても適用
可能である。
【図１】 本発明の一実施例に係るｎ電極と、従来のｎ
電極との電流電圧特性を比較して示すグラフ図。
電極との電流電圧特性を比較して示すグラフ図。
【図２】 本発明の一実施例に係る電極の試験方法を示
す電極の模式断面図。
す電極の模式断面図。
【図３】 窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図。
１１・・・・ｎ型層 １２・・・・ｎ電極 １３・・・・ボール １４・・・・金線 １５・・・・刃物
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型窒化物半導体層の表面に形成されるオ
ーミック電極であって、前記電極はｎ型窒化物半導体層
と接する側にジルコニウムよりなる層が形成され、前記
ジルコニウムよりなる層の上の層にアルミニウムよりな
る層が形成され、最上層に金または金の合金よりなる層
が形成され、前記アルミニウムよりなる層と前記金また
は金の合金よりなる層との間に、アルミニウムよりも高
融点の金属層（但し、金を含まず）を設けることを特徴
とするｎ型窒化物半導体層の電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320195A JP3144534B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | ｎ型窒化物半導体層の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320195A JP3144534B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | ｎ型窒化物半導体層の電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927638A JPH0927638A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3144534B2 true JP3144534B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=15955990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17320195A Expired - Fee Related JP3144534B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | ｎ型窒化物半導体層の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144534B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10341039A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP3772098B2 (ja) | 2001-05-15 | 2006-05-10 | シャープ株式会社 | 窒化物系半導体発光装置 |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP17320195A patent/JP3144534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0927638A (ja) | 1997-01-28 |
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