JP3303718B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｎ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体表面に電極を備えた素子に関する。
ム系化合物半導体表面に電極を備えた素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、化合物半導体においては、その半
導体表面に金属を形成しただけではオーミックコンタク
トが得られないので、熱処理による合金化処理を行うこ
とにより、金属を半導体内に拡散させてオーミックコン
タクトを得るようにしている。窒化ガリウム系化合物半
導体においてはｎ電極として、ワイヤボンディングを良
好に行えるアルミニウム(Al)から成る金属層を用い、ｎ
型の半導体層との密着性を向上させ、安定した低接触抵
抗を得るために、ｎ型の半導体層と金属層との間にバナ
ジウム(V) 或いはチタン(Ti)から成る下地層を設けてｎ
電極を構成していた。
導体表面に金属を形成しただけではオーミックコンタク
トが得られないので、熱処理による合金化処理を行うこ
とにより、金属を半導体内に拡散させてオーミックコン
タクトを得るようにしている。窒化ガリウム系化合物半
導体においてはｎ電極として、ワイヤボンディングを良
好に行えるアルミニウム(Al)から成る金属層を用い、ｎ
型の半導体層との密着性を向上させ、安定した低接触抵
抗を得るために、ｎ型の半導体層と金属層との間にバナ
ジウム(V) 或いはチタン(Ti)から成る下地層を設けてｎ
電極を構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Alは融
点が低いためにAlから成る金属層の形成後の熱処理工程
において熱的影響を受け、表面荒れが生じ、ワイヤボン
ディングを良好に行えないという問題がある。又、Alは
両性金属であるので、酸エッチング工程により表面に微
細な孔が発生し、表面荒れや表面の黒色化などの不具合
が生じるという問題がある。ワイヤボンディングを良好
に行うためには、最上層に金(Au)を配置することが考え
られるが、単にAl層上にAu層を形成しただけでは、熱処
理時にAlとAuとが反応するので、良好な表面モフォロジ
ーを得ることができない。
点が低いためにAlから成る金属層の形成後の熱処理工程
において熱的影響を受け、表面荒れが生じ、ワイヤボン
ディングを良好に行えないという問題がある。又、Alは
両性金属であるので、酸エッチング工程により表面に微
細な孔が発生し、表面荒れや表面の黒色化などの不具合
が生じるという問題がある。ワイヤボンディングを良好
に行うためには、最上層に金(Au)を配置することが考え
られるが、単にAl層上にAu層を形成しただけでは、熱処
理時にAlとAuとが反応するので、良好な表面モフォロジ
ーを得ることができない。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、電極の表面荒れを防止し、良好な表面モフォロジー
が得て、ワイヤボンディングを良好に行える窒化ガリウ
ム系化合物半導体のｎ型電極を実現することである。
み、電極の表面荒れを防止し、良好な表面モフォロジー
が得て、ワイヤボンディングを良好に行える窒化ガリウ
ム系化合物半導体のｎ型電極を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の手段を採用することができる。
この手段によると、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体
上に、Alから成る第１金属層が形成され、その上側には
Auから成る第２金属層が設けられる。第１金属層と第２
金属層との間には、それら金属層間の反応を防止する中
間層が設けられる。又、第２金属層と中間層との間、若
しくは第２金属層上、若しくはその両方に、中間層を構
成する金属の表面への析出を防止する第３金属層が設け
られ、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)のうち少なく
とも１つにより第３金属層が構成され、これら金属層が
合金化されることで電極が形成される。これにより、第
１金属層により良好なオーミック性が得られる。又、最
上層或いは最上層近傍にAuから成る第２金属層が設けら
れるので、表面荒れを防止でき、良好にワイヤボンディ
ングを行える。又、中間層により第１金属層と第２金属
層との反応が防止されるので、良好な表面モフォロジー
が得られる。又、第３金属層により中間層を構成する金
属の表面への析出が防止されるので、より良好な表面モ
フォロジーが得られる。アルミニウム(Al)、パラジウム
(Pd)のうち少なくとも１つにより第３金属層が構成され
ることにより、中間層を構成する金属の表面への析出を
効果的に防止できる。 また、請求項２に記載の手段を採
用することができ、これによると、ｎ型の窒化ガリウム
系化合物半導体上に、Alから成る第１金属層が形成さ
れ、その上側にはAuから成る第２金属層が設けられる。
第１金属層と第２金属層との間には、それら金属層間の
反応を防止する中間層が設けられる。又、第２金属層
上、若しくは第２金属層と中間層との間と第２金属層上
の両方に、中間層を構成する金属の表面への析出を防止
する第３金属層が設けられ、アルミニウム(Al)、パラジ
ウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくとも１つにより第３
金属層が構成され、これら金属層が合金化されることで
電極が形成される。 これにより、第１金属層により良好
なオーミック性が得られる。又、最上層の下にAuから成
る第２金属層が設けられるので、表面荒れを防止でき、
良好にワイヤボンディングを行える。又、中間層により
第１金属層と第２金属層との反応が 防止されるので、良
好な表面モフォロジーが得られる。又、第３金属層によ
り中間層を構成する金属の表面への析出が防止されるの
で、より良好な表面モフォロジーが得られる。アルミニ
ウム(Al)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくと
も１つにより第３金属層が構成されることにより、中間
層を構成する金属の表面への析出を効果的に防止でき
る。
めに、請求項１に記載の手段を採用することができる。
この手段によると、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体
上に、Alから成る第１金属層が形成され、その上側には
Auから成る第２金属層が設けられる。第１金属層と第２
金属層との間には、それら金属層間の反応を防止する中
間層が設けられる。又、第２金属層と中間層との間、若
しくは第２金属層上、若しくはその両方に、中間層を構
成する金属の表面への析出を防止する第３金属層が設け
られ、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)のうち少なく
とも１つにより第３金属層が構成され、これら金属層が
合金化されることで電極が形成される。これにより、第
１金属層により良好なオーミック性が得られる。又、最
上層或いは最上層近傍にAuから成る第２金属層が設けら
れるので、表面荒れを防止でき、良好にワイヤボンディ
ングを行える。又、中間層により第１金属層と第２金属
層との反応が防止されるので、良好な表面モフォロジー
が得られる。又、第３金属層により中間層を構成する金
属の表面への析出が防止されるので、より良好な表面モ
フォロジーが得られる。アルミニウム(Al)、パラジウム
(Pd)のうち少なくとも１つにより第３金属層が構成され
ることにより、中間層を構成する金属の表面への析出を
効果的に防止できる。 また、請求項２に記載の手段を採
用することができ、これによると、ｎ型の窒化ガリウム
系化合物半導体上に、Alから成る第１金属層が形成さ
れ、その上側にはAuから成る第２金属層が設けられる。
第１金属層と第２金属層との間には、それら金属層間の
反応を防止する中間層が設けられる。又、第２金属層
上、若しくは第２金属層と中間層との間と第２金属層上
の両方に、中間層を構成する金属の表面への析出を防止
する第３金属層が設けられ、アルミニウム(Al)、パラジ
ウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくとも１つにより第３
金属層が構成され、これら金属層が合金化されることで
電極が形成される。 これにより、第１金属層により良好
なオーミック性が得られる。又、最上層の下にAuから成
る第２金属層が設けられるので、表面荒れを防止でき、
良好にワイヤボンディングを行える。又、中間層により
第１金属層と第２金属層との反応が 防止されるので、良
好な表面モフォロジーが得られる。又、第３金属層によ
り中間層を構成する金属の表面への析出が防止されるの
で、より良好な表面モフォロジーが得られる。アルミニ
ウム(Al)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくと
も１つにより第３金属層が構成されることにより、中間
層を構成する金属の表面への析出を効果的に防止でき
る。
【０００６】請求項３に記載の手段によると、コバルト
(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも１つにより中間層
が構成されることにより、第１金属層と第２金属層との
反応をより効果的に防止できる。
(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも１つにより中間層
が構成されることにより、第１金属層と第２金属層との
反応をより効果的に防止できる。
【０００７】請求項４に記載の手段によると、バナジウ
ム(V) 、チタン(Ti)のうち少なくとも１つより成る第１
中間層と、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくと
も１つより成り、第１中間層上に形成された第２中間層
とで中間層が構成される。第１中間層により低接触抵抗
を安定して得ることができると共に、第２中間層により
第１金属層と第２金属層との間の反応を防止できる。
ム(V) 、チタン(Ti)のうち少なくとも１つより成る第１
中間層と、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくと
も１つより成り、第１中間層上に形成された第２中間層
とで中間層が構成される。第１中間層により低接触抵抗
を安定して得ることができると共に、第２中間層により
第１金属層と第２金属層との間の反応を防止できる。
【０００８】請求項５に記載の手段によると、ｎ型の窒
化ガリウム系化合物半導体上に、Alから成る第１金属層
が形成され、その上側にはAuから成る第２金属層が設け
られる。第１金属層と第２金属層との間には、それら金
属層間の反応を防止する中間層が設けられる。又、第２
金属層と中間層との間、若しくは第２金属層上、若しく
はその両方に、中間層を構成する金属の表面への析出を
防止する第３金属層が設けられ、バナジウム(V) 、チタ
ン(Ti)のうち少なくとも１つより成る第１中間層と、コ
バルト(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも１つより成
り、第１中間層上に形成された第２中間層とで中間層が
構成され、これら金属層が合金化されることで電極が形
成される。 これにより、第１金属層により良好なオーミ
ック性が得られる。又、最上層或いは最上層近傍にAuか
ら成る第２金属層が設けられるので、表面荒れを防止で
き、良好にワイヤボンディングを行える。又、中間層に
より第１金属層と第２金属層との反応が防止されるの
で、良好な表面モフォロジーが得られる。又、第３金属
層により中間層を構成する金属の表面への析出が防止さ
れるので、より良好な表面モフォロジーが得られる。第
１中間層により低接触抵抗を安定して得ることができる
と共に、第２中間層により第１金属層と第２金属層との
間の反応を防止できる。 請求項６に記載の手段による
と、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)の
うち少なくとも１つにより第３金属層が構成されること
により、中間層を構成する金属の表面への析出を効果的
に防止できる。
化ガリウム系化合物半導体上に、Alから成る第１金属層
が形成され、その上側にはAuから成る第２金属層が設け
られる。第１金属層と第２金属層との間には、それら金
属層間の反応を防止する中間層が設けられる。又、第２
金属層と中間層との間、若しくは第２金属層上、若しく
はその両方に、中間層を構成する金属の表面への析出を
防止する第３金属層が設けられ、バナジウム(V) 、チタ
ン(Ti)のうち少なくとも１つより成る第１中間層と、コ
バルト(Co)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも１つより成
り、第１中間層上に形成された第２中間層とで中間層が
構成され、これら金属層が合金化されることで電極が形
成される。 これにより、第１金属層により良好なオーミ
ック性が得られる。又、最上層或いは最上層近傍にAuか
ら成る第２金属層が設けられるので、表面荒れを防止で
き、良好にワイヤボンディングを行える。又、中間層に
より第１金属層と第２金属層との反応が防止されるの
で、良好な表面モフォロジーが得られる。又、第３金属
層により中間層を構成する金属の表面への析出が防止さ
れるので、より良好な表面モフォロジーが得られる。第
１中間層により低接触抵抗を安定して得ることができる
と共に、第２中間層により第１金属層と第２金属層との
間の反応を防止できる。 請求項６に記載の手段による
と、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)の
うち少なくとも１つにより第３金属層が構成されること
により、中間層を構成する金属の表面への析出を効果的
に防止できる。
【０００９】請求項７に記載の手段によると、ｎ型の窒
化ガリウム系化合物半導体と第１金属層との間に、下地
層が設けられることにより、低接触抵抗を安定して得る
ことができ、さらに、第１金属層と窒化ガリウム系化合
物半導体との密着性が改善され、第１金属層の表面モフ
ォロジーをより改善できる。
化ガリウム系化合物半導体と第１金属層との間に、下地
層が設けられることにより、低接触抵抗を安定して得る
ことができ、さらに、第１金属層と窒化ガリウム系化合
物半導体との密着性が改善され、第１金属層の表面モフ
ォロジーをより改善できる。
【００１０】請求項８に記載の手段によると、バナジウ
ム(V) 、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)の
うち少なくとも１つにより下地層が構成されることによ
り、低接触抵抗を安定して得ることかでき、さらに、第
１金属層と半導体層との密着性がより改善され、第１金
属層の表面状態がより改善可能となる。
ム(V) 、ニオブ(Nb)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)の
うち少なくとも１つにより下地層が構成されることによ
り、低接触抵抗を安定して得ることかでき、さらに、第
１金属層と半導体層との密着性がより改善され、第１金
属層の表面状態がより改善可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaN から
成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にSiド
ープのｎ型GaN から成る膜厚約0.5 μｍのクラッド層１
４が形成されている。
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaN から
成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にSiド
ープのｎ型GaN から成る膜厚約0.5 μｍのクラッド層１
４が形成されている。
【００１２】そして、クラッド層１４の上に膜厚約35Å
のGaN から成るバリア層１５１と膜厚約35ÅのIn0.20Ga
0.80N から成る井戸層１５２とが交互に積層された多重
量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１５が形成されてい
る。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は５層であ
る。発光層１５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85N から成る膜
厚約50nmのクラッド層１６が形成されている。さらに、
クラッド層１６の上にはｐ型GaN から成る膜厚約100nm
のコンタクト層１７が形成されている。
のGaN から成るバリア層１５１と膜厚約35ÅのIn0.20Ga
0.80N から成る井戸層１５２とが交互に積層された多重
量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１５が形成されてい
る。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は５層であ
る。発光層１５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85N から成る膜
厚約50nmのクラッド層１６が形成されている。さらに、
クラッド層１６の上にはｐ型GaN から成る膜厚約100nm
のコンタクト層１７が形成されている。
【００１３】又、コンタクト層１７の上には金属蒸着に
よる透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層１３上には電極１８
Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、コンタク
ト層１７に接合する膜厚15Åのコバルト(Co)と、Coに接
合する膜厚60Åの金(Au)とで構成されている。電極１８
Ｂは膜厚 175Åのバナジウム(V) 、膜厚2000Åのアルミ
ニウム(Al)、膜厚 500Åのバナジウム(V) 、膜厚8000Å
のニッケル(Ni)、膜厚1000ÅのAl、及び膜厚5000ÅのAu
の順次積層形成により構成されている。
よる透光性の電極１８Ａが、ｎ+ 層１３上には電極１８
Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、コンタク
ト層１７に接合する膜厚15Åのコバルト(Co)と、Coに接
合する膜厚60Åの金(Au)とで構成されている。電極１８
Ｂは膜厚 175Åのバナジウム(V) 、膜厚2000Åのアルミ
ニウム(Al)、膜厚 500Åのバナジウム(V) 、膜厚8000Å
のニッケル(Ni)、膜厚1000ÅのAl、及び膜厚5000ÅのAu
の順次積層形成により構成されている。
【００１４】次に、この発光素子１００の製造方法につ
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長によ
り製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、
キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウ
ム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下
「CP2Mg 」と記す）である。
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長によ
り製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、
キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウ
ム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)と
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下
「CP2Mg 」と記す）である。
【００１５】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とした単結晶の基板１１をＭＯＶＰＥ装置の
反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧で
H2を反応室に流しながら温度1100℃で基板１１をベーキ
ングした。次に、温度を400 ℃まで低下させて、H2、NH
3 及びTMA を供給してAlN のバッファ層１２を約25nmの
膜厚に形成した。次に、基板１１の温度を1150℃に保持
し、H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μ
ｍ、電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃
度ｎ+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を1150
℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びシランを
供給して、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度1 ×1018/cm3のGa
N から成るクラッド層１４を形成した。
ａ面を主面とした単結晶の基板１１をＭＯＶＰＥ装置の
反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧で
H2を反応室に流しながら温度1100℃で基板１１をベーキ
ングした。次に、温度を400 ℃まで低下させて、H2、NH
3 及びTMA を供給してAlN のバッファ層１２を約25nmの
膜厚に形成した。次に、基板１１の温度を1150℃に保持
し、H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μ
ｍ、電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃
度ｎ+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を1150
℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びシランを
供給して、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度1 ×1018/cm3のGa
N から成るクラッド層１４を形成した。
【００１６】上記のクラッド層１４を形成した後、続い
て、N2又はH2、NH3 及びTMG を供給して、膜厚約35Åの
GaN から成るバリア層１５１を形成した。次に、N2又は
H2、NH3 、TMG 及びTMI を供給して、膜厚約35ÅのIn
0.20Ga0.80N から成る井戸層１５２を形成した。さら
に、バリア層１５１と井戸層１５２を同一条件で５周期
形成し、その上にGaN から成るバリア層１５１を形成し
た。このようにして５周期のＭＱＷ構造の発光層１５を
形成した。
て、N2又はH2、NH3 及びTMG を供給して、膜厚約35Åの
GaN から成るバリア層１５１を形成した。次に、N2又は
H2、NH3 、TMG 及びTMI を供給して、膜厚約35ÅのIn
0.20Ga0.80N から成る井戸層１５２を形成した。さら
に、バリア層１５１と井戸層１５２を同一条件で５周期
形成し、その上にGaN から成るバリア層１５１を形成し
た。このようにして５周期のＭＱＷ構造の発光層１５を
形成した。
【００１７】次に、基板１１の温度を1100℃に保持し、
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga
0.85N から成るクラッド層１６を形成した。次に、基板
１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 及
びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgをドープしたｐ
型GaN から成るコンタクト層１７を形成した。次に、コ
ンタクト層１７の上にエッチングマスクを形成し、所定
領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分
のコンタクト層１７、クラッド層１６、発光層１５、ク
ラッド層１４、ｎ+ 層１３の一部を塩素を含むガスによ
る反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ+
層１３の表面を露出させた。
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約50nm、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga
0.85N から成るクラッド層１６を形成した。次に、基板
１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、NH3 、TMG 及
びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgをドープしたｐ
型GaN から成るコンタクト層１７を形成した。次に、コ
ンタクト層１７の上にエッチングマスクを形成し、所定
領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分
のコンタクト層１７、クラッド層１６、発光層１５、ク
ラッド層１４、ｎ+ 層１３の一部を塩素を含むガスによ
る反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ+
層１３の表面を露出させた。
【００１８】次に、エッチングマスクを残した状態で、
全面にフォトレジスト１９を塗布し、フォトリソグラフ
ィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に図２（ａ）
に示すように窓１９Ａを形成し、10-6Torrオーダ以下の
高真空に排気した後、膜厚175 ÅのV から成る下地層１
８１、膜厚2000ÅのAlから成る第１金属層１８２、膜厚
500 ÅのV から成る第１中間層１８３、膜厚8000ÅのNi
から成る第２中間層１８４、膜厚1000ÅのAlから成る第
３金属層１８５、及び膜厚5000ÅのAuから成る第２金属
層１８６をそれぞれ蒸着により順次積層する。この後、
フォトレジスト１９及びマスクを除去することにより、
図２（ｂ）に示すようにｎ+ 層１３の露出面上に電極１
８Ｂが形成される。
全面にフォトレジスト１９を塗布し、フォトリソグラフ
ィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に図２（ａ）
に示すように窓１９Ａを形成し、10-6Torrオーダ以下の
高真空に排気した後、膜厚175 ÅのV から成る下地層１
８１、膜厚2000ÅのAlから成る第１金属層１８２、膜厚
500 ÅのV から成る第１中間層１８３、膜厚8000ÅのNi
から成る第２中間層１８４、膜厚1000ÅのAlから成る第
３金属層１８５、及び膜厚5000ÅのAuから成る第２金属
層１８６をそれぞれ蒸着により順次積層する。この後、
フォトレジスト１９及びマスクを除去することにより、
図２（ｂ）に示すようにｎ+ 層１３の露出面上に電極１
８Ｂが形成される。
【００１９】続いて、表面上にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフによりコンタクト層１７上の電極
形成部分のフォトレジストを除去して窓を形成し、コン
タクト層１７を露出させる。露出させたコンタクト層１
７の上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
Coを膜厚15Åに成膜し、このCo上にAuを膜厚60Åに成膜
する。次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ
法によりフォトレジスト上に堆積したCoとAuとを除去
し、コンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａを形
成する。
し、フォトリソグラフによりコンタクト層１７上の電極
形成部分のフォトレジストを除去して窓を形成し、コン
タクト層１７を露出させる。露出させたコンタクト層１
７の上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
Coを膜厚15Åに成膜し、このCo上にAuを膜厚60Åに成膜
する。次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ
法によりフォトレジスト上に堆積したCoとAuとを除去
し、コンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａを形
成する。
【００２０】次に、電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を形成する。次に、CoもしくはNiとA
u、Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸
着により成膜させ、リフトオフ法により、フォトレジス
ト上に蒸着により堆積したCoもしくはNiとAu、Al、又は
それらの合金から成る膜を除去して、電極パッド２０を
形成する。その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、
O2ガスを供給して圧力３Paとし、その状態で雰囲気温度
を約550 ℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト層１
７、クラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にコンタク
ト層１７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電
極１８Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、ｎ
+ 層１３に対する電極１８Ｂとコンタクト層１７に対す
る電極１８Ａを形成した。
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を形成する。次に、CoもしくはNiとA
u、Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸
着により成膜させ、リフトオフ法により、フォトレジス
ト上に蒸着により堆積したCoもしくはNiとAu、Al、又は
それらの合金から成る膜を除去して、電極パッド２０を
形成する。その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、
O2ガスを供給して圧力３Paとし、その状態で雰囲気温度
を約550 ℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト層１
７、クラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にコンタク
ト層１７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電
極１８Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、ｎ
+ 層１３に対する電極１８Ｂとコンタクト層１７に対す
る電極１８Ａを形成した。
【００２１】上記構成とすることで、V から成る下地層
１８１を設けることにより、低接触抵抗を安定して得る
ことができ、ｎ+ 層１３と電極１８Ｂとの密着性が向上
し、Alから成る第１金属層１８２の表面モフォロジーを
改善できる。又、Auから成る第２金属層１８６が最上層
であるので、電極１８Ｂの表面荒れを防止でき、ワイヤ
ボンディングを良好に行うことが可能である。又、第１
金属層１８２と第２金属層１８６との間にNiから成る第
２中間層１８４が設けられているので、熱処理時におけ
る第１金属層１８２と第２金属層１８６との反応が防止
され、良好な表面モフォロジーが得られる。更に、第２
中間層１８４と第２金属層１８６との間に、Alから成る
第３金属層１８５が形成されているので第２中間層１８
４を構成するNiが表面に析出することを防止でき、より
良好な表面モフォロジーが得られる。又、第１金属層１
８２と第２中間層１８４との間にV から成る第１中間層
１８３を設けることにより、安定した低接触抵抗が得ら
れる。
１８１を設けることにより、低接触抵抗を安定して得る
ことができ、ｎ+ 層１３と電極１８Ｂとの密着性が向上
し、Alから成る第１金属層１８２の表面モフォロジーを
改善できる。又、Auから成る第２金属層１８６が最上層
であるので、電極１８Ｂの表面荒れを防止でき、ワイヤ
ボンディングを良好に行うことが可能である。又、第１
金属層１８２と第２金属層１８６との間にNiから成る第
２中間層１８４が設けられているので、熱処理時におけ
る第１金属層１８２と第２金属層１８６との反応が防止
され、良好な表面モフォロジーが得られる。更に、第２
中間層１８４と第２金属層１８６との間に、Alから成る
第３金属層１８５が形成されているので第２中間層１８
４を構成するNiが表面に析出することを防止でき、より
良好な表面モフォロジーが得られる。又、第１金属層１
８２と第２中間層１８４との間にV から成る第１中間層
１８３を設けることにより、安定した低接触抵抗が得ら
れる。
【００２２】上記実施例では、第３金属層１８５にAlを
用いたが、Al、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうちいず
れか１つ又は複数を用いてもよい。又、上記実施例で
は、第１中間層１８３にV を用いたが、Ti、又はTiとV
との合金を用いてよい。又、上記実施例では、第２中間
層１８４にNiを用いたが、Co、又はNiとCoとの合金を用
いてよい。又、上記実施例では、中間層を２層構造とし
たが、単層で構成してもよい。この場合には、中間層に
Co、Niのうちいずれか１つ又は２つを用いればよい。
用いたが、Al、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうちいず
れか１つ又は複数を用いてもよい。又、上記実施例で
は、第１中間層１８３にV を用いたが、Ti、又はTiとV
との合金を用いてよい。又、上記実施例では、第２中間
層１８４にNiを用いたが、Co、又はNiとCoとの合金を用
いてよい。又、上記実施例では、中間層を２層構造とし
たが、単層で構成してもよい。この場合には、中間層に
Co、Niのうちいずれか１つ又は２つを用いればよい。
【００２３】上記実施例では、第２金属層１８６と第２
中間層１８４との間に第３金属層１８５を形成したが、
図３に示すように第３金属層１８５を第２金属層１８６
上に形成してもよい。又、図４に示すように第２金属層
１８６の上層にAl、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち
いずれか１つ又は複数を用いた層１８７を形成してもよ
い。このように、第２金属層１８６の上層に層１８７を
設けることにより、第２中間層１８４を構成する金属の
析出をより効果的に防止できる。
中間層１８４との間に第３金属層１８５を形成したが、
図３に示すように第３金属層１８５を第２金属層１８６
上に形成してもよい。又、図４に示すように第２金属層
１８６の上層にAl、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち
いずれか１つ又は複数を用いた層１８７を形成してもよ
い。このように、第２金属層１８６の上層に層１８７を
設けることにより、第２中間層１８４を構成する金属の
析出をより効果的に防止できる。
【００２４】又、本実施例では、発光素子１００の発光
層１５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやInxGa1-xN(0≦x
≦1)等から成る単層、その他、任意の混晶比の４元、３
元系のAlInGaN としても良い。又、ｐ型不純物としてMg
を用いたが、これに代えて、ベリリウム(Be)、カルシウ
ム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Z
n)、カドミウム(Cd)などの２族元素を用いてもよい。
又、本発明はＬＥＤやＬＤの発光素子や受光素子に適用
できると共に、その他の窒化ガリウム系化合物半導体素
子の展開が予想される高温デバイスやパワーデバイス等
の電子デバイスにも適用できる。
層１５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやInxGa1-xN(0≦x
≦1)等から成る単層、その他、任意の混晶比の４元、３
元系のAlInGaN としても良い。又、ｐ型不純物としてMg
を用いたが、これに代えて、ベリリウム(Be)、カルシウ
ム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Z
n)、カドミウム(Cd)などの２族元素を用いてもよい。
又、本発明はＬＥＤやＬＤの発光素子や受光素子に適用
できると共に、その他の窒化ガリウム系化合物半導体素
子の展開が予想される高温デバイスやパワーデバイス等
の電子デバイスにも適用できる。
【００２５】上記に示されるように、本発明によれば、
Alから成る第１金属層と、その上側にAuから成る第２金
属層とを設け、第１金属層と第２金属層との間に、それ
ら金属層間の反応を防止する中間層を設けることによ
り、熱処理後においても良好な表面モフォロジーが得ら
れる。又、第２金属層と中間層との間、若しくは第２金
属層上、若しくはその両方に第３金属層を設けることに
より、中間層を構成する金属の表面への析出を防止で
き、より良好な表面モフォロジーが得られる。又、Auが
最上層或いは最上層近傍に配置されるので、表面荒れを
防止でき、良好にワイヤボンディングを行うことが可能
である。
Alから成る第１金属層と、その上側にAuから成る第２金
属層とを設け、第１金属層と第２金属層との間に、それ
ら金属層間の反応を防止する中間層を設けることによ
り、熱処理後においても良好な表面モフォロジーが得ら
れる。又、第２金属層と中間層との間、若しくは第２金
属層上、若しくはその両方に第３金属層を設けることに
より、中間層を構成する金属の表面への析出を防止で
き、より良好な表面モフォロジーが得られる。又、Auが
最上層或いは最上層近傍に配置されるので、表面荒れを
防止でき、良好にワイヤボンディングを行うことが可能
である。
【図１】本発明の具体的な実施例に係わる窒化ガリウム
系化合物半導体素子の構成を示した模式図。
系化合物半導体素子の構成を示した模式図。
【図２】本発明の具体的な実施例に係わる窒化ガリウム
系化合物半導体素子のｎ電極の製造方法を示した模式
図。
系化合物半導体素子のｎ電極の製造方法を示した模式
図。
【図３】本発明の具体的な実施例に係わる窒化ガリウム
系化合物半導体素子のｎ電極の他の構成を示した模式
図。
系化合物半導体素子のｎ電極の他の構成を示した模式
図。
【図４】本発明の具体的な実施例に係わる窒化ガリウム
系化合物半導体素子のｎ電極の他の構成を示した模式
図。
系化合物半導体素子のｎ電極の他の構成を示した模式
図。
１１ サファイア基板 １２ バッファ層 １３ 高キャリア濃度ｎ+ 層 １４、１６ クラッド層 １５ 発光層 １７ コンタクト層 １８Ａ ｐ電極 １８Ｂ ｎ電極 １９ フォトレジスト ２０ 電極パッド １００ 発光素子 １８１ 下地層 １８２ 第１金属層 １８３ 第１中間層 １８４ 第２中間層 １８５ 第３金属層 １８６ 第２金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅崎 潤一 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−221103（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291621（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27638（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/28 H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
し、該半導体上に電極が形成された素子であって、 前記電極は、 アルミニウム(Al)から成る第１金属層と、 金(Au)から成り、前記第１金属層より上側に設けられた
第２金属層と、 前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられ、そ
れら金属層間の反応を防止する中間層と、 前記第２金属層と前記中間層との間、若しくは前記第２
金属層上、若しくはその両方に設けられ、前記中間層を
構成する金属の表面への析出を防止する第３金属層と を有し、 前記第３金属層は、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)
のうち少なくとも１つより成り、 合 金化されたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半
導体素子。 - 【請求項２】 ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
し、該半導体上に電極が形成された素子であって、 前記電極は、 アルミニウム(Al)から成る第１金属層と、 金(Au)から成り、前記第１金属層より上側に設けられた
第２金属層と、 前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられ、そ
れら金属層間の反応を防止する中間層と、前 記第２金属層上、若しくは前記第２金属層と前記中間
層との間と前記第２金属層上の両方に設けられ、前記中
間層を構成する金属の表面への析出を防止する第３金属
層とを有し、 前記第３金属層は、アルミニウム(Al)、パラジウム(P
d)、クロム(Cr)のうち少なくとも１つより成り、 合 金化されたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半
導体素子。 - 【請求項３】 前記中間層は、コバルト(Co)、ニッケル
(Ni)のうち少なくとも１つより成ることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体素子。 - 【請求項４】 前記中間層は、バナジウム(V) 、チタン
(Ti)のうち少なくとも１つより成る第１中間層と、コバ
ルト(Co)，ニッケル(Ni)のうち少なくとも１つより成
り、前記第１中間層上に形成された第２中間層とから成
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化
ガリウム系化合物半導体素子。 - 【請求項５】 ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
し、該半導体上に電極が形成された素子であって、 前記電極は、 アルミニウム(Al)から成る第１金属層と、 金(Au)から成り、前記第１金属層より上側に設けられた
第２金属層と、 前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられ、そ
れら金属層間の反応を防止する中間層と、 前記第２金属層と前記中間層との間、若しくは前記第２
金属層上、若しくはその両方に設けられ、前記中間層を
構成する金属の表面への析出を防止する第３金属層と を有し、前記中間層は、バナジウム(V) 、チタン(Ti)のうち少な
くとも１つより成る第１中間層と、コバルト(Co)，ニッ
ケル(Ni)のうち少なくとも１つより成り、前記第１中間
層上に形成された第２中間層とから成り、 合 金化されたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半
導体素子。 - 【請求項６】 前記第３金属層は、アルミニウム(Al)、
パラジウム(Pd)、クロム(Cr)のうち少なくとも１つより
成ることを特徴とする請求項５に記載の窒化ガリウム系
化合物半導体素子。 - 【請求項７】 前記ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体
と前記第１金属層との間に、下地層が設けられたことを
特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載
の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 - 【請求項８】 前記下地層は、バナジウム(V) 、ニオブ
(Nb)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)のうち少なくとも
１つより成ることを特徴とする請求項７に記載の窒化ガ
リウム系化合物半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6922397A JP3303718B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6922397A JP3303718B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247746A JPH10247746A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3303718B2 true JP3303718B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=13396524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6922397A Expired - Fee Related JP3303718B2 (ja) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303718B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4023121B2 (ja) | 2001-09-06 | 2007-12-19 | 豊田合成株式会社 | ｎ型電極、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子、ｎ型電極の製造方法、及びＩＩＩ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
| JP2010192558A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Sharp Corp | 電子デバイス及びオーミック電極形成方法 |
| JP2011014676A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Sharp Corp | 電子デバイス及びオーミック電極形成方法 |
| KR102149937B1 (ko) | 2013-02-22 | 2020-09-01 | 삼성전자주식회사 | 광전 소자 및 이미지 센서 |
-
1997
- 1997-03-05 JP JP6922397A patent/JP3303718B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10247746A (ja) | 1998-09-14 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |