JP3423175B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子の製造方法Info
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Description
ダイオード、青色レーザダイオードなど青色の発光デバ
イスに用いられる窒化ガリウム系化合物半導体(In x
Al y Ga 1-x-y N、0≦ x≦1、0≦y≦1)が積層
された発光素子において、最表面にp型窒化ガリウム系
化合物半導体層を有し、このp型窒化ガリウム系化合物
半導体層側を発光観測面側とする発光素子に用いて好適
なオーミック電極を用いた発光素子の製造方法に関す
る。
から、発光観測面側から、正、負両方の電極を取り出せ
ることが望ましい。しかし、発光観測面側に電極が存在
することは、電極により発光が阻害されるため、外部量
子効率が低下するという欠点がある。
の化合物半導体層に形成する電極を透光性の全面金属と
し、外部量子効率を向上させることが提案されている
(例えば、特開平7−302770号、特開平7−94
782号公報参照。)上記電極としては、p型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層とオーミック接触の取り易いニッ
ケル(Ni)と、このニッケルよりも高い導電性を有す
る金(Au)の2種類の金属薄膜を積層した構造のもの
が用いられ、これら膜の膜厚を薄くすることで、透光性
を持たせている。
に設けるn型電極は、オーミック接触を得るために、電
子ビーム蒸着等により電極を設けた後に、約600℃以
上の温度で熱処理を行う必要がある。
性電極として用いられるニッケル(Ni)と金(Au)
とを積層した電極の熱処理温度とシート抵抗について検
討した。その結果、熱処理温度が600℃を越えると、
金とニッケルとの濡れ性が悪いために上層の金が凝集す
ることにより部分的に金が存在しなくなる部分が生じ、
このために導電性が損なわれ、シート抵抗が大きくな
り、電極として作用しなくなることが判明した。そし
て、この傾向は熱処理温度が高くなるほど顕著になる。
このため、透光性電極としての機能を生かし、且つn型
電極のオーミック接触を得るためには、n型電極を形成
し、熱処理を施した後に、透光性電極を形成する方法が
考えられる。
と、フォトリソグラフィの工程が増加し作業工程が複雑
になり、実用的ではなかった。
なされたものにして、量産性の優れた窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子を提供することをその目的とする。
造方法は、発光観測面側にp型窒化ガリウム系化合物半
導体層を備えた発光素子の製造方法であって、前記p型
窒化ガリウム系化合物半導体層表面に透光性電極を形成
する工程と、前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層と
対をなすn型半導体層上にオーミック用電極を形成する
工程と、前記透光性電極及びオーミック用電極を形成し
た後に熱処理を施すことで、これら各電極と前記各半導
体層とのオーミック接触を得る工程と、を有し、前記透
光性電極を形成する工程が、前記p型窒化ガリウム系化
合物半導体層表面にオーミック層 を被着する工程と、こ
のオーミック層よりも高い導電率を有する第1の導電層
を形成する工程と、この第1の導電層上に当該第1の導
電層との間で前記オーミック層との濡れ性の良い固有性
合金を形成する材料からなる第2の導電層を形成する工
程と、を備えたことを特徴とする。
窒化ガリウム系化合物半導体層を備えた発光素子の製造
方法であって、前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層
表面に透光性電極を形成する工程と、前記p型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層と対をなすn型半導体層上にオー
ミック用電極を形成する工程と、前記透光性電極及びオ
ーミック用電極を形成した後に熱処理を施すことで、こ
れら各電極と前記各半導体層とのオーミック接触を得る
工程と、を有し、前記透光性電極を形成する工程が、前
記p型窒化ガリウム系化合物半導体層表面にオーミック
層を被着する工程と、前記オーミック層上に金からなる
第1の導電層を形成する工程と、前記第1の導電層上
に、銀、銅、パラジウム、ニッケル或いは白金の中から
選択される1種または複数の金属からなる第2の導電層
を形成する工程と、からなることを特徴とする。
200℃の範囲で行うように構成するとよい。
化合物半導体層で構成するとよい。
型窒化ガリウム系化合物半導体層を備える発光素子にお
いて、透光性電極の導電性を損なうことなくオーミック
電極を容易に形成することができる。
照して説明する。
型窒化ガリウム系化合物半導体層側を発光観測面とした
発光素子の製造方法につき説明する。
1上にn型窒化ガリウム系化合物半導体層2、p型窒化
ガリウム系化合物半導体層3がMOCVD法により形成
される。そして、メサエッチングによりp型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層3の一部を除去し、n型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層2の一部を露出する。なお、n型窒
化ガリウム系化合物半導体層2、p型窒化ガリウム系化
合物半導体層3間には活性層が設けられている。
面側となるp型窒化ガリウム系化合物半導体層3のほぼ
全面に透光性電極4が電子ビーム蒸着などにより設けら
れる。この発明では、p型窒化ガリウム系化合物半導体
層3表面にこの半導体層3とオーミック接触を取るため
のニッケル(Ni)からなる膜厚約2nmのオーミック
層、このオーミック層よりも高い導電率を有した金(A
u)からなる膜厚約4nmの第1の導電層、及びニッケ
ル(Ni)からなる膜厚約2nmの第2の導電層を、順
次積層している。
化ガリウム系化合物半導体層2の表面に膜厚約30nm
のチタン(Ti)と膜厚約500nmのアルミニウム
(Al)を積層したn電極5が電子ビーム蒸着などによ
り設けられる。そして、600℃以上の温度で透光性電
極4及びn電極5を熱処理(アロイ)し、n電極5のオ
ーミック接触をとる。この熱処理では、後述するよう
に、この発明による透光性電極4の導電性は損なわれな
い。
2、Si3O4等からなる保護膜6を、流動性塗布膜(東
京互化製:OCD液)をスピンコートした後にベーキン
グすることで形成し、同図(e)に示すように、保護膜
6の両電極部を開口した後、膜厚約30nmのニッケル
(Ni)と膜厚約700nmの金(Au)からなるパッ
ド電極7、8を設けることにより、この発明に係る窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子が得られる。
1の導電層/第2の導電層、すなわち、この実施の形態
にあっては、Ni/Au/Niの3層の積層膜からなる
この発明に係る透光性電極をサファイア基板の上に設け
たサンプルaと、比較のために従来の2層の積層構造の
Au/Niからなる透光性電極を設けた比較サンプルb
とを用意し、これらサンプルa,bに熱処理を施してシ
ート抵抗を測定した。この結果を図2に示す。
厚が1nm/4nm/2nm、また、サンプルbは、A
u/Niの膜厚が4nm/2nmとなるように、電子ビ
ーム蒸着により形成した。形成条件は、室温、2〜5×
10-6Torrの圧力下で成膜速度はAuが3オングス
トローム/秒、Niが2オングストローム/秒である。
また、熱処理は各温度で窒素ガスを1.0リットル/分
流して3分間行った。
構造の透光性電極であれば、熱処理温度が600℃を越
えてもシート抵抗は増加せず、電極としての機能を有し
ていることが分かる。これに対して、Au/Niの2層
を積層した従来の透光性電極では、熱処理温度が550
℃を越える当たりからシート抵抗が増加し、n電極との
オーミック接触をとるために必要とされる熱処理温度6
00℃を越えると、金の凝集が起こり電極として機能で
きなくなるほど導電性が損なわれる。
波長450nmにおける透過率を測定した結果を示す。
この図3から明らかなように、この発明の透光性電極
は、処理温度の上昇につれて、透過率が向上する傾向を
示した。
形成後にn型電極の熱処理を行っても問題はない。加え
て、この熱処理の温度を高くするほどオーミック性が向
上するので、従来よりも良好な発光素子を提供すること
ができる。なお、熱処理温度が1200℃以上では、窒
化ガリウム系化合物半導体層自体の変質が生じ、発光素
子の特性が劣化するために、好ましい熱処理温度の範囲
は約600℃〜1200℃の範囲である。
0℃以上の温度まで熱処理が可能である理由は、熱処理
時にニッケル(Ni)からなる第2の導電層が金(A
u)からなる第1の導電層との間で、ニッケル(Ni)
からなるオーミック層との濡れ性の良好な固有性合金を
形成するためと推察される。かかる固有性合金は、オー
ミック層との濡れ性が良いために温度を上げても凝集し
にくく、熱処理温度を600℃以上に上げてもオーミッ
ク層上の全面に連続的に存在することとなり、従って、
シート抵抗が低下することがない。
層としてニッケル(Ni)を第1の導電層として金(A
u)を用いた場合にあっては、上記第2の導電層とし
て、ニッケル(Ni)以外に、銀(Ag)、銅(C
u)、パラジウム(Pd)或いは白金(Pt)用いるこ
とができる。或いは、これらの中から選択される複数の
材料からなる合金を用いても良い。
ば、600℃以上の熱処理を施して導電性が損なわれな
いオーミック電極が得られ、量産性の優れた窒化ガリウ
ム系化合物半導体素子を提供できる。特に、この発明
は、600℃以上の熱処理を施して導電性が損なわれな
い透光性電極が得られ、量産性の優れた窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子を提供できる。
物半導体層側を発光観測面とした発光素子の製造方法を
工程別に示す断面図である。
の熱処理温度とシート抵抗の関係を示す特性図である。
性の関係を示す特性図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 発光観測面側にp型窒化ガリウム系化合
物半導体層を備えた発光素子の製造方法であって、 前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層表面に透光性電
極を形成する工程と、 前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層と対をなすn型
半導体層上にオーミック用電極を形成する工程と、 前記透光性電極及びオーミック用電極を形成した後に熱
処理を施すことで、これら各電極と前記各半導体層との
オーミック接触を得る工程と、を有し、 前記透光性電極を形成する工程が、前記p型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層表面にオーミック層を被着する工程
と、 このオーミック層よりも高い導電率を有する第1の導電
層を形成する工程と、 この第1の導電層上に当該第1の導電層との間で前記オ
ーミック層との濡れ性の良い固有性合金を形成する材料
からなる第2の導電層を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 【請求項2】 発光観測面側にp型窒化ガリウム系化合
物半導体層を備えた発光素子の製造方法であって、 前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層表面に透光性電
極を形成する工程と、 前記p型窒化ガリウム系化合物半導体層と対をなすn型
半導体層上にオーミック用電極を形成する工程と、 前記透光性電極及びオーミック用電極を形成した後に熱
処理を施すことで、これら各電極と前記各半導体層との
オーミック接触を得る工程と、を有し、 前記透光性電極を形成する工程が、前記p型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層表面にオーミック層を被着する工程
と、 前記オーミック層上に金からなる第1の導電層を形成す
る工程と、 前記第1の導電層上に、銀、銅、パラジウム、ニッケル
或いは白金の中から選択される1種または複数の金属か
らなる第2の導電層を形成する工程と、 からなることを特徴とする発光素子の製造方法。 - 【請求項3】 前記熱処理を、約600℃〜約1200
℃の範囲で行うことを特徴とする請求項1または2に記
載の発光素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記n型半導体層が、n型窒化ガリウム
系化合物半導体層であることを特徴とする請求項1ない
し3のいずれかに記載の発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03869997A JP3423175B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03869997A JP3423175B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 発光素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10242517A JPH10242517A (ja) | 1998-09-11 |
JP3423175B2 true JP3423175B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=12532569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03869997A Expired - Lifetime JP3423175B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3423175B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
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KR100624416B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2006-09-18 | 삼성전자주식회사 | 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법 |
US8431475B2 (en) * | 2007-08-31 | 2013-04-30 | Lattice Power (Jiangxi) Corporation | Method for fabricating a low-resistivity ohmic contact to a p-type III-V nitride semiconductor material at low temperature |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP03869997A patent/JP3423175B2/ja not_active Expired - Lifetime
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