JP3309756B2 - 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、ｐ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体層上に透光性電極とパッド電極を備え
た素子に関する。
ム系化合物半導体層上に透光性電極とパッド電極を備え
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。ｐ型の窒化ガリウム(Ga
N) 系化合物半導体においては、電子線照射等の低抵抗
化処理を行っても、その抵抗率はｎ型のGaN 系化合物半
導体の抵抗率に比べて高いため、ｐ型層内での横方向へ
の電流の広がりがほとんどなく、電極直下しか発光しな
い。そのため、ニッケル(Ni)と金(Au)を各々数十Å積層
させ、熱処理して形成した透光性とオーミック特性とを
有した電流拡散電極が提案されている（特開平６−３１
４８２２号公報）。この場合、電流拡散電極が薄いため
に電流拡散電極上にNi/Au 又はAuから成るパッド電極が
形成され、ボンディング用に用いられる。
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。ｐ型の窒化ガリウム(Ga
N) 系化合物半導体においては、電子線照射等の低抵抗
化処理を行っても、その抵抗率はｎ型のGaN 系化合物半
導体の抵抗率に比べて高いため、ｐ型層内での横方向へ
の電流の広がりがほとんどなく、電極直下しか発光しな
い。そのため、ニッケル(Ni)と金(Au)を各々数十Å積層
させ、熱処理して形成した透光性とオーミック特性とを
有した電流拡散電極が提案されている（特開平６−３１
４８２２号公報）。この場合、電流拡散電極が薄いため
に電流拡散電極上にNi/Au 又はAuから成るパッド電極が
形成され、ボンディング用に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術ではパッド電極と電流拡散電極との密着性が不十
分であり、電流拡散電極上にパッド電極を形成する際
に、電流拡散電極の表面が汚染されていると、パッド電
極の剥離や発光パターンの不良などの不具合を生じると
いう問題がある。加えて、密着性の良好な場合であって
も、ボンディングパッド下の発光はパッドの影になり、
直接的に観測することができず、発光ロスを避けること
ができない。
来技術ではパッド電極と電流拡散電極との密着性が不十
分であり、電流拡散電極上にパッド電極を形成する際
に、電流拡散電極の表面が汚染されていると、パッド電
極の剥離や発光パターンの不良などの不具合を生じると
いう問題がある。加えて、密着性の良好な場合であって
も、ボンディングパッド下の発光はパッドの影になり、
直接的に観測することができず、発光ロスを避けること
ができない。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、パッド電極と電流拡散電極との密着性を向上させ、
パッド電極の剥離を防止すると同時に、パッド下を高抵
抗化することにより電流拡散電極のパッド以外の領域へ
選択的に電流を流すことができ、パッド下の発光を抑
え、発光の有効利用を図るものである。
み、パッド電極と電流拡散電極との密着性を向上させ、
パッド電極の剥離を防止すると同時に、パッド下を高抵
抗化することにより電流拡散電極のパッド以外の領域へ
選択的に電流を流すことができ、パッド下の発光を抑
え、発光の有効利用を図るものである。
【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、コバルト(Co)合金、パラジウム(P
d)、又はパラジウム(Pd)合金を用いて、透光性を有した
電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に
形成され、この上に窒素に対して反応性を有する金属を
含んだパッド電極が形成される。これにより、合金化処
理の際にパッド電極中の窒素に対して反応性を有する金
属がｐ型のGaN 系化合物半導体と反応するので、パッド
電極と電流拡散電極との密着性が向上し、パッド電極の
剥離を防止できる。又、パッド電極中の窒素に対して反
応性を有する金属がGaN 系化合物半導体と反応すること
により、GaN 系化合物半導体内に窒素の空孔が発生し、
その部分において空孔によるドナーがアクセプタを補償
するため、この部分に高抵抗領域が形成される。よっ
て、電流はパッド電極下を流れずに、横方向の電流拡散
電極の方に流れることになる。元来、パッド電極の領域
は膜厚が厚いので透光性がなく、実質的に光をパッド電
極を通して外部に取り出したり、外部から半導体に入射
させることはできない。従って、光を有効に利用できる
部分のみの電流密度を向上させることができるので、そ
の結果、電気−光、又は光−電気の変換効率が向上す
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、コバルト(Co)合金、パラジウム(P
d)、又はパラジウム(Pd)合金を用いて、透光性を有した
電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に
形成され、この上に窒素に対して反応性を有する金属を
含んだパッド電極が形成される。これにより、合金化処
理の際にパッド電極中の窒素に対して反応性を有する金
属がｐ型のGaN 系化合物半導体と反応するので、パッド
電極と電流拡散電極との密着性が向上し、パッド電極の
剥離を防止できる。又、パッド電極中の窒素に対して反
応性を有する金属がGaN 系化合物半導体と反応すること
により、GaN 系化合物半導体内に窒素の空孔が発生し、
その部分において空孔によるドナーがアクセプタを補償
するため、この部分に高抵抗領域が形成される。よっ
て、電流はパッド電極下を流れずに、横方向の電流拡散
電極の方に流れることになる。元来、パッド電極の領域
は膜厚が厚いので透光性がなく、実質的に光をパッド電
極を通して外部に取り出したり、外部から半導体に入射
させることはできない。従って、光を有効に利用できる
部分のみの電流密度を向上させることができるので、そ
の結果、電気−光、又は光−電気の変換効率が向上す
る。
【０００６】請求項２に記載の手段によると、透光性を
有した電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導
体上に形成され、この上に窒素に対して反応性を有する
金属を含んだパッド電極が形成される。パッド電極は、
窒素に対して反応性を有する金属から成る第１金属層
と、第１金属層を構成する金属とは異なる金属から成
り、第１金属層上に形成された第２金属層とで構成され
る。これにより、第１金属層を構成する金属が熱処理に
より拡散し、GaN 系化合物半導体と良好に反応すること
ができる。よって、パッド電極と電流拡散電極との密着
性が向上し、パッド電極の剥離を防止できる。又、パッ
ド電極中の窒素に対して反応性を有する金属がGaN 系化
合物半導体と反応することにより、GaN 系化合物半導体
内に窒素の空孔が発生し、その部分において空孔による
ドナーがアクセプタを補償するため、この部分に高抵抗
領域が形成される。よって、電流はパッド電極下を流れ
ずに、横方向の電流拡散電極の方に流れることになる。
元来、パッド電極の領域は膜厚が厚いので透光性がな
く、実質的に光をパッド電極を通して外部に取り出した
り、外部から半導体に入射させることはできない。従っ
て、光を有効に利用できる部分のみの電流密度を向上さ
せることができるので、その結果、電気−光、又は光−
電気の変換効率が向上する。
有した電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導
体上に形成され、この上に窒素に対して反応性を有する
金属を含んだパッド電極が形成される。パッド電極は、
窒素に対して反応性を有する金属から成る第１金属層
と、第１金属層を構成する金属とは異なる金属から成
り、第１金属層上に形成された第２金属層とで構成され
る。これにより、第１金属層を構成する金属が熱処理に
より拡散し、GaN 系化合物半導体と良好に反応すること
ができる。よって、パッド電極と電流拡散電極との密着
性が向上し、パッド電極の剥離を防止できる。又、パッ
ド電極中の窒素に対して反応性を有する金属がGaN 系化
合物半導体と反応することにより、GaN 系化合物半導体
内に窒素の空孔が発生し、その部分において空孔による
ドナーがアクセプタを補償するため、この部分に高抵抗
領域が形成される。よって、電流はパッド電極下を流れ
ずに、横方向の電流拡散電極の方に流れることになる。
元来、パッド電極の領域は膜厚が厚いので透光性がな
く、実質的に光をパッド電極を通して外部に取り出した
り、外部から半導体に入射させることはできない。従っ
て、光を有効に利用できる部分のみの電流密度を向上さ
せることができるので、その結果、電気−光、又は光−
電気の変換効率が向上する。
【０００７】窒素に対して反応性を有する金属として
は、請求項３に記載の手段の如くクロム(Cr)、バナジウ
ム(V) 、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ジル
コニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数が好適であ
る。また、請求項４に記載の手段によると、透光性を有
した電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体
上に形成され、この上に窒素に対して反応性を有するク
ロム(Cr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(T
a)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数の金
属を含んだパッド電極が形成される。 これにより、合金
化処理の際にパッド電極中の窒素に対して反応性を有す
るクロム(Cr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル
(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数の
金属がｐ型のGaN 系化合物半導体と反応するので、パッ
ド電極と電流拡散電極との密着性が向上し、パッド電極
の剥離を防止できる。又、パッド電極中の窒素に対して
反応性を有する金属がGaN 系化合物半導体と反応するこ
とにより、GaN 系化合物半導体内に窒素の空孔が発生
し、その部分において空孔によるドナーがアクセプタを
補償するため、この部分に高抵抗領域が形成される。よ
って、電流はパッド電極下を流れずに、横方向の電流拡
散電極の方に流れることになる。元来、パッド電極の領
域は膜厚が厚いので透光性がなく、実質的に光をパッド
電極を通して外部に取り出したり、外部から半導体に入
射させることはできない。従って、光を有効に利用でき
る部分のみの電流密度を向上させることができるので、
その結果、電気−光、又は光−電気の変換効率が向上す
る。 請求項５に記載の手段によると、パッド電極は、窒
素に対して反応性を有するクロム(Cr)、バナジウム
(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)の
うちいずれか１つ又は複数の金属から成る第１金属層
と、第１金属層を構成する金属とは異なる金属から成
り、第１金属層上に形成された第２金属層とで構成され
る。 これにより、第１金属層を構成する金属が熱処理に
より拡散し、GaN 系化合物半導体と良好に反応すること
ができる。
は、請求項３に記載の手段の如くクロム(Cr)、バナジウ
ム(V) 、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ジル
コニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数が好適であ
る。また、請求項４に記載の手段によると、透光性を有
した電流拡散電極がｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体
上に形成され、この上に窒素に対して反応性を有するク
ロム(Cr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(T
a)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数の金
属を含んだパッド電極が形成される。 これにより、合金
化処理の際にパッド電極中の窒素に対して反応性を有す
るクロム(Cr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル
(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は複数の
金属がｐ型のGaN 系化合物半導体と反応するので、パッ
ド電極と電流拡散電極との密着性が向上し、パッド電極
の剥離を防止できる。又、パッド電極中の窒素に対して
反応性を有する金属がGaN 系化合物半導体と反応するこ
とにより、GaN 系化合物半導体内に窒素の空孔が発生
し、その部分において空孔によるドナーがアクセプタを
補償するため、この部分に高抵抗領域が形成される。よ
って、電流はパッド電極下を流れずに、横方向の電流拡
散電極の方に流れることになる。元来、パッド電極の領
域は膜厚が厚いので透光性がなく、実質的に光をパッド
電極を通して外部に取り出したり、外部から半導体に入
射させることはできない。従って、光を有効に利用でき
る部分のみの電流密度を向上させることができるので、
その結果、電気−光、又は光−電気の変換効率が向上す
る。 請求項５に記載の手段によると、パッド電極は、窒
素に対して反応性を有するクロム(Cr)、バナジウム
(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)の
うちいずれか１つ又は複数の金属から成る第１金属層
と、第１金属層を構成する金属とは異なる金属から成
り、第１金属層上に形成された第２金属層とで構成され
る。 これにより、第１金属層を構成する金属が熱処理に
より拡散し、GaN 系化合物半導体と良好に反応すること
ができる。
【０００８】
【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。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(C
5H5)2) （以下「CP2Mg 」と記す）である。サファイア
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１２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１４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。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(C
5H5)2) （以下「CP2Mg 」と記す）である。サファイア
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１２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１４が形成されている。
【０００９】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In0.20
Ga0.80N 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In0.20
Ga0.80N 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。
【００１０】又、コンタクト層１７の上には金属蒸着に
よる透光性の電流拡散電極１８Ａが、エッチングにより
一部露出されたｎ+ 層１３上には電極１８Ｂ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、そのCoに接合する膜
厚60Åの金(Au)とで構成されている。電極１８Ｂは膜厚
200 Åのバナジウム(V) と膜厚1.8 μｍのアルミニウム
(Al)又はアルミニウム合金で構成されている。電極１８
Ａ上の一部には、膜厚約300 Åのクロム(Cr)から成る第
１金属層２０１と、膜厚約1000ÅのCo層と膜厚約1.5 μ
ｍのAu層との２層構成の第２金属層２０２とから成るパ
ッド電極２０が形成されている。
よる透光性の電流拡散電極１８Ａが、エッチングにより
一部露出されたｎ+ 層１３上には電極１８Ｂ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、そのCoに接合する膜
厚60Åの金(Au)とで構成されている。電極１８Ｂは膜厚
200 Åのバナジウム(V) と膜厚1.8 μｍのアルミニウム
(Al)又はアルミニウム合金で構成されている。電極１８
Ａ上の一部には、膜厚約300 Åのクロム(Cr)から成る第
１金属層２０１と、膜厚約1000ÅのCo層と膜厚約1.5 μ
ｍのAu層との２層構成の第２金属層２０２とから成るパ
ッド電極２０が形成されている。
【００１１】尚、ｎ+ 層１３上に電極を形成するため
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。このｎ+ 層１３の
露出面上に、膜厚200 Åのバナジウム(V) と膜厚1.8 μ
ｍのAl又はAl合金を蒸着し、電極１８Ｂを形成する。次
に、コンタクト層１７上の電極形成部分に、膜厚15Åの
Coから成る金属層８１と膜厚60ÅのAuから成る金属層８
２を順次積層し、透光性の電極１８Ａが形成される。こ
の電極１８Ａ上の一部に膜厚約300 ÅのCrを成膜させて
第１金属層２０１を形成し、第１金属層２０１上に膜厚
約1000ÅのCo、膜厚約1.5 μｍのAuを順次成膜させて第
２金属層２０２を形成する。これによりパッド電極２０
が形成される。電極１８Ａ、１８Ｂ、２０の形成の後、
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１７、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と金属層８
１、８２、第１金属層２０１、第２金属層２０２との合
金化処理、電極１８Ｂとｎ+ 層１３との合金化処理を行
った。
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。このｎ+ 層１３の
露出面上に、膜厚200 Åのバナジウム(V) と膜厚1.8 μ
ｍのAl又はAl合金を蒸着し、電極１８Ｂを形成する。次
に、コンタクト層１７上の電極形成部分に、膜厚15Åの
Coから成る金属層８１と膜厚60ÅのAuから成る金属層８
２を順次積層し、透光性の電極１８Ａが形成される。こ
の電極１８Ａ上の一部に膜厚約300 ÅのCrを成膜させて
第１金属層２０１を形成し、第１金属層２０１上に膜厚
約1000ÅのCo、膜厚約1.5 μｍのAuを順次成膜させて第
２金属層２０２を形成する。これによりパッド電極２０
が形成される。電極１８Ａ、１８Ｂ、２０の形成の後、
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１７、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と金属層８
１、８２、第１金属層２０１、第２金属層２０２との合
金化処理、電極１８Ｂとｎ+ 層１３との合金化処理を行
った。
【００１２】上記実施例に示されるように、電極１８Ａ
と接合するパッド電極２０の第１金属層２０１は、窒素
に対して反応性を有するCrから構成されているので、合
金化処理時においてCrがコンタクト層１７のGaN と反応
し、パッド電極２０と電極１８Ａとの密着性が向上し、
パッド電極２０の剥離を防止できる。又、Crとコンタク
ト層１７のGaN とが反応することにより、コンタクト層
１７内に窒素の空孔が発生し、この空孔によるドナーが
アクセプタを補償することにより正孔濃度が減少するた
め、図２に示すようにパッド電極２０下におけるコンタ
クト層１７と電極１８Ａとの接合面近傍に高抵抗領域１
７１が形成される。この高抵抗領域１７１が形成される
ことで、電流はパッド電極２０下を流れずに、水平方向
の電極１８Ａの方に流れていく。パッド電極２０は厚膜
であるので透光性がなく実質的に光を外部に取り出すこ
とはできない部分であるので、この部分を流れる電流を
光を外部に出力できる電極１８Ａの方に流すことで、電
極１８Ａの電流密度が高まり、発光輝度を向上できる。
尚、本実施例では、第１金属層２０１にCrを用いたが、
膜厚約300 Åのバナジウム(V) を第１金属層２０１に用
いることで、Crの場合と同様に強固な密着性が得られる
と共に、電流がパッド電極２０下に流れずに電極１８Ａ
に選択的に流れることが観察された。
と接合するパッド電極２０の第１金属層２０１は、窒素
に対して反応性を有するCrから構成されているので、合
金化処理時においてCrがコンタクト層１７のGaN と反応
し、パッド電極２０と電極１８Ａとの密着性が向上し、
パッド電極２０の剥離を防止できる。又、Crとコンタク
ト層１７のGaN とが反応することにより、コンタクト層
１７内に窒素の空孔が発生し、この空孔によるドナーが
アクセプタを補償することにより正孔濃度が減少するた
め、図２に示すようにパッド電極２０下におけるコンタ
クト層１７と電極１８Ａとの接合面近傍に高抵抗領域１
７１が形成される。この高抵抗領域１７１が形成される
ことで、電流はパッド電極２０下を流れずに、水平方向
の電極１８Ａの方に流れていく。パッド電極２０は厚膜
であるので透光性がなく実質的に光を外部に取り出すこ
とはできない部分であるので、この部分を流れる電流を
光を外部に出力できる電極１８Ａの方に流すことで、電
極１８Ａの電流密度が高まり、発光輝度を向上できる。
尚、本実施例では、第１金属層２０１にCrを用いたが、
膜厚約300 Åのバナジウム(V) を第１金属層２０１に用
いることで、Crの場合と同様に強固な密着性が得られる
と共に、電流がパッド電極２０下に流れずに電極１８Ａ
に選択的に流れることが観察された。
【００１３】上記実施例では、第１金属層２０１にCr或
いはV を用いたが、Cr、V 、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、
タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又
は複数で構成してもよい。又、第２金属層２０２にCoと
Auを用いたが、Co、Ni、Al、Auのうちいずれか１つ又は
複数で構成してもよい。又、これら材料を用いて、同時
蒸着によりパッド電極２０を単層構造としてもよい。
又、本実施例では、Coから成る金属層８１上にAuから成
る金属層８２を形成し、合金化処理により電極１８Ａを
Co合金としたが、この他に電極１８ＡにPd、又はPd合金
を用いてもよい。これら材質を用いれば電極１８Ａを単
層構造としてもよく、３層以上の積層構造としてもよ
い。
いはV を用いたが、Cr、V 、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、
タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又
は複数で構成してもよい。又、第２金属層２０２にCoと
Auを用いたが、Co、Ni、Al、Auのうちいずれか１つ又は
複数で構成してもよい。又、これら材料を用いて、同時
蒸着によりパッド電極２０を単層構造としてもよい。
又、本実施例では、Coから成る金属層８１上にAuから成
る金属層８２を形成し、合金化処理により電極１８Ａを
Co合金としたが、この他に電極１８ＡにPd、又はPd合金
を用いてもよい。これら材質を用いれば電極１８Ａを単
層構造としてもよく、３層以上の積層構造としてもよ
い。
【００１４】上記実施例において、合金化処理の加熱温
度を550 ℃としたが、400 〜700 ℃の範囲で使用可能で
あり、望ましくは450 〜650 ℃の範囲がよい。400 ℃未
満で熱処理されると電極はオーミック特性を示さず、70
0 ℃より高い温度で熱処理されるとｐ型のコンタクト層
１７は低抵抗値を示すが、電極の接触抵抗が増加し、表
面モフォロジーが悪化し、この後のワイヤボンディング
工程においてボンディング不良の原因になる。このた
め、熱処理温度は400 〜700 ℃の範囲がよい。又、上記
実施例ではO2ガス雰囲気中で熱処理を行ったが、熱処理
雰囲気としては、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、
又は、H2O の少なくとも１種又はこれらの混合ガスを用
いることができる。又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O
、NO2、又は、H2O の少なくとも１種と不活性ガスとの
混合ガス、又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、
又は、H2O の混合ガスと不活性ガスとの混合ガスを用い
ることができる。要するに熱処理雰囲気は酸素原子、酸
素原子を有する分子を含んでいればよい。これによりコ
ンタクト層１７内においてｐ型不純物原子と結合してい
る水素原子が酸素を含むガス中で熱処理されることで水
素電子とｐ型不純物原子とが解離され、コンタクト層１
７のより低抵抗化できる。又、上記実施例では圧力3Pa
のO2ガス雰囲気で合金化処理を行ったが、熱処理時の雰
囲気の圧力は、熱処理温度において、GaN 系化合物半導
体が熱分解しない圧力以上であれば良い。酸素を含むガ
スは、O2ガスだけを用いた場合には、窒化ガリウム系化
合物半導体の分解圧以上の圧力で導入すればよく、他の
不活性ガスと混合した状態で用いた場合には、全ガスを
GaN 系化合物半導体の分解圧以上の圧力とし、O2ガスは
全ガスに対して１０-6程度以上の割合を有しておれば十
分である。例えば、N2ガスに対して１％のO2ガスを含ま
せ、そのO2ガスの分圧を１００Paとした雰囲気中での熱
処理によって同様な効果が得られた。尚、酸素を含むガ
スの導入量の上限値は、ｐ型低抵抗化及び電極合金化の
特性からは、特に、制限されるものではない。要は、製
造が可能である範囲まで使用できる。
度を550 ℃としたが、400 〜700 ℃の範囲で使用可能で
あり、望ましくは450 〜650 ℃の範囲がよい。400 ℃未
満で熱処理されると電極はオーミック特性を示さず、70
0 ℃より高い温度で熱処理されるとｐ型のコンタクト層
１７は低抵抗値を示すが、電極の接触抵抗が増加し、表
面モフォロジーが悪化し、この後のワイヤボンディング
工程においてボンディング不良の原因になる。このた
め、熱処理温度は400 〜700 ℃の範囲がよい。又、上記
実施例ではO2ガス雰囲気中で熱処理を行ったが、熱処理
雰囲気としては、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、
又は、H2O の少なくとも１種又はこれらの混合ガスを用
いることができる。又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O
、NO2、又は、H2O の少なくとも１種と不活性ガスとの
混合ガス、又は、O2、O3、CO、CO2 、NO、N2O 、NO2 、
又は、H2O の混合ガスと不活性ガスとの混合ガスを用い
ることができる。要するに熱処理雰囲気は酸素原子、酸
素原子を有する分子を含んでいればよい。これによりコ
ンタクト層１７内においてｐ型不純物原子と結合してい
る水素原子が酸素を含むガス中で熱処理されることで水
素電子とｐ型不純物原子とが解離され、コンタクト層１
７のより低抵抗化できる。又、上記実施例では圧力3Pa
のO2ガス雰囲気で合金化処理を行ったが、熱処理時の雰
囲気の圧力は、熱処理温度において、GaN 系化合物半導
体が熱分解しない圧力以上であれば良い。酸素を含むガ
スは、O2ガスだけを用いた場合には、窒化ガリウム系化
合物半導体の分解圧以上の圧力で導入すればよく、他の
不活性ガスと混合した状態で用いた場合には、全ガスを
GaN 系化合物半導体の分解圧以上の圧力とし、O2ガスは
全ガスに対して１０-6程度以上の割合を有しておれば十
分である。例えば、N2ガスに対して１％のO2ガスを含ま
せ、そのO2ガスの分圧を１００Paとした雰囲気中での熱
処理によって同様な効果が得られた。尚、酸素を含むガ
スの導入量の上限値は、ｐ型低抵抗化及び電極合金化の
特性からは、特に、制限されるものではない。要は、製
造が可能である範囲まで使用できる。
【００１５】本実施例では、発光素子１００の発光層１
５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやInGaN 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(Zn)、カドミウム(Cd)
などの２族元素を用いてもよい。又、金属層８１と金属
層８２とを合わせた電極１８Ａの膜厚は、それぞれ5 〜
200 Åの膜厚に形成されていればよいが、透光性を得る
ために200 Å以下の範囲内にあることが望ましく、密着
性と透光性及び電極抵抗の面から40〜200 Åの範囲内に
あることがより好ましい。又、本発明は発光素子や受光
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。
５はＭＱＷ構造としたが、ＳＱＷやInGaN 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(Zn)、カドミウム(Cd)
などの２族元素を用いてもよい。又、金属層８１と金属
層８２とを合わせた電極１８Ａの膜厚は、それぞれ5 〜
200 Åの膜厚に形成されていればよいが、透光性を得る
ために200 Å以下の範囲内にあることが望ましく、密着
性と透光性及び電極抵抗の面から40〜200 Åの範囲内に
あることがより好ましい。又、本発明は発光素子や受光
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。
【００１６】上記に示されるように、本発明によれば、
ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に、透光性とオー
ミック性を兼有した電流拡散電極と、窒素に対して反応
性を有する金属を含んだパッド電極を積層形成すること
により、パッド電極の剥離を防止すると共に、電流拡散
電極内の電流密度を高め、発光輝度を向上できる。
ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に、透光性とオー
ミック性を兼有した電流拡散電極と、窒素に対して反応
性を有する金属を含んだパッド電極を積層形成すること
により、パッド電極の剥離を防止すると共に、電流拡散
電極内の電流密度を高め、発光輝度を向上できる。
【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において電極近傍の電流の流れを示
した模式図。
系化合物半導体素子において電極近傍の電流の流れを示
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、１８Ｂ 電極 ２０ パッド電極 ８１、８２ 金属層 １００ 発光素子 １７１ 高抵抗領域 ２０１ 第１金属層 ２０２ 第２金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−250768（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−129921（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−56206（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−12921（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250769（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−144962（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−51028（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅ ｒｉａｌｓ，25［５］（1996）ｐ．811 −818 Ｓｅｍｉｃｏｎ．Ｓｃｉ．，11［10 ］（1996），ｐ．1464−1467 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
する素子において、 前記ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成された
透光性を有した電流拡散電極と、 窒素に対して反応性を有する金属を含み、前記電流拡散
電極上に形成されたボンディング用のパッド電極とを備
え、前記透光性を有した電流拡散電極は、コバルト(Co)合
金、パラジウム(Pd)、又はパラジウム(Pd)合金を用いて
形成され、 合金化処理により前記金属と前記ｐ型の窒化ガリウム系
化合物半導体とが反応し、前記ｐ型の窒化ガリウム系化
合物半導体上の前記パッド電極下に高抵抗領域が形成さ
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】 ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
する素子において、 前記ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成された
透光性を有した電流拡散電極と 、窒素に対して反応性を有する金属を含み、前記電流拡散
電極上に形成されたボンディング用のパッド電極と を備
え、 前記パッド電極は、 窒 素に対して反応性を有する前記金属から成る第１金属
層と、 前 記金属とは異なる組成から成り、前記第１金属層上に
形成された第２金属層とから成り、 合金化処理により前記金属と前記ｐ型の窒化ガリウム系
化合物半導体とが反応し、前記ｐ型の窒化ガリウム系化
合物半導体上の前記パッド電極下に高抵抗領域が形成さ
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】 窒素に対して反応性を有する前記金属
は、クロム(Cr)、バナジウム(V) 、チタン(Ti)、ニオブ
(Nb)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか
１つ又は複数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】 ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体を有
する素子において、 前記ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体上に形成された
透光性を有した電流拡散電極と、 窒素に対して反応性を有するクロム(Cr)、バナジウム
(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)の
うちいずれか１つ又は複数の金属を含み、前記電流拡散
電極上に形成されたボンディング用のパッド電極とを備
え、合金化処理により前記金属と前記ｐ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体とが反応し、前記ｐ型の窒化ガリウム
系化合物半導体上の前記パッド電極下に高抵抗領域が形
成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５】 前記パッド電極は、窒素に対して反応性
を有するクロム(Cr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タ
ンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)のうちいずれか１つ又は
複数の金属から成る第１金属層と、前記金属とは異なる
組成から成り、前記第１金属層上に形成された第２金属
層とから成ることを特徴とする請求項４に記載の窒化ガ
リウム系化合物半導体素子。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4706497A JP3309756B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
| US08/979,346 US6291840B1 (en) | 1996-11-29 | 1997-11-26 | GaN related compound semiconductor light-emitting device |
| DE69718999T DE69718999T2 (de) | 1996-11-29 | 1997-11-28 | Halbleitervorrichtung auf Basis einer Galliumnitrid-Halbleiterverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP97120894A EP0845818B1 (en) | 1996-11-29 | 1997-11-28 | GaN related compound semiconductor device and process for producing the same |
| EP02013739A EP1251567A3 (en) | 1996-11-29 | 1997-11-28 | GaN related compound semiconductor and process for producing the same |
| CNB031587666A CN1271681C (zh) | 1996-11-29 | 1997-11-29 | 氮化镓基化合物半导体器件的制作方法 |
| CNB971297134A CN1150632C (zh) | 1996-11-29 | 1997-11-29 | 氮化镓基化合物半导体器件及其制作方法 |
| KR1019970065761A KR100338452B1 (ko) | 1996-11-29 | 1997-11-29 | Gan계 화합물 반도체 발광장치 |
| TW086118064A TW362292B (en) | 1996-11-29 | 1997-11-29 | GaN related compound semiconductor and process for producing the same |
| KR1020000050363A KR100416170B1 (ko) | 1996-11-29 | 2000-08-29 | Ｇａｎ계 화합물 반도체 장치의 제조방법 |
| US09/819,622 US6500689B2 (en) | 1996-11-29 | 2001-03-29 | Process for producing GaN related compound semiconductor |
| KR1020020001855A KR100436102B1 (ko) | 1996-11-29 | 2002-01-12 | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광장치의 제조방법 |
| US10/053,570 US6573117B2 (en) | 1996-11-29 | 2002-01-24 | GaN related compound semiconductor and process for producing the same |
| KR10-2003-0067658A KR100456656B1 (ko) | 1996-11-29 | 2003-09-30 | ＧａＮ계 화합물 반도체의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4706497A JP3309756B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229219A JPH10229219A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3309756B2 true JP3309756B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=12764737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4706497A Expired - Fee Related JP3309756B2 (ja) | 1996-11-29 | 1997-02-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3309756B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6291840B1 (en) | 1996-11-29 | 2001-09-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | GaN related compound semiconductor light-emitting device |
| JP3705016B2 (ja) * | 1999-06-28 | 2005-10-12 | 豊田合成株式会社 | 透光性電極用膜及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| 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 |
| KR100568502B1 (ko) | 2004-08-11 | 2006-04-07 | 한국전자통신연구원 | 반도체 발광소자 |
| JP5138873B2 (ja) | 2005-05-19 | 2013-02-06 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP4947954B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2012-06-06 | スタンレー電気株式会社 | 発光素子 |
| KR100665284B1 (ko) | 2005-11-07 | 2007-01-09 | 삼성전기주식회사 | 반도체 발광 소자 |
| KR100726562B1 (ko) * | 2005-11-21 | 2007-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화갈륨(ＧａＮ)화합물 반도체의 전극구조 |
| JP5326225B2 (ja) * | 2006-05-29 | 2013-10-30 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| JP5115425B2 (ja) | 2008-09-24 | 2013-01-09 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| KR101433548B1 (ko) | 2011-09-12 | 2014-08-22 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 발광 다이오드 소자 |
| JP5729335B2 (ja) | 2012-03-19 | 2015-06-03 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| TWI505502B (zh) | 2013-08-16 | 2015-10-21 | Lextar Electronics Corp | 發光二極體及其製造方法 |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP4706497A patent/JP3309756B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２５［５］（１９９６）ｐ．８１１−８１８ |
| Ｓｅｍｉｃｏｎ．Ｓｃｉ．，１１［１０］（１９９６），ｐ．１４６４−１４６７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10229219A (ja) | 1998-08-25 |
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