JP3457511B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
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-
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- 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
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特にＧａＮ系半導体装置の低抵抗な電流電極の構造とそ
の製造方法に関するものである。
特にＧａＮ系半導体装置の低抵抗な電流電極の構造とそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＮ系半導体装置は、ＧａＮに
Ｍｇを添加することによりｐ型ＧａＮ（以下ｐ−ＧａＮ
と略称する）の形成に成功して以来、青色乃至紫外光領
域の半導体レーザとしてその商品化が進められてきた。
しかし、僅かにレーザ発光がみられたものの、まだ解決
すべき多くの問題が残されている。
Ｍｇを添加することによりｐ型ＧａＮ（以下ｐ−ＧａＮ
と略称する）の形成に成功して以来、青色乃至紫外光領
域の半導体レーザとしてその商品化が進められてきた。
しかし、僅かにレーザ発光がみられたものの、まだ解決
すべき多くの問題が残されている。
【０００３】主な問題点の１つは、レーザ発光のしきい
値電流と動作電圧が非常に大きいことである。その理由
は、電極材料として仕事関数のもっとも大きい金属を用
いても、なお良好なオーミック特性が得られないためで
ある。したがって、通常オーミック電極の材料として仕
事関数の大きいＮｉ等を用いるが、この他には特に有効
な改善方法がなく、過大な動作電圧の原因となる電流電
極の非オーミック性は、ＧａＮ系半導体装置に固有のも
のとして受け入れざるを得ない状況であった。
値電流と動作電圧が非常に大きいことである。その理由
は、電極材料として仕事関数のもっとも大きい金属を用
いても、なお良好なオーミック特性が得られないためで
ある。したがって、通常オーミック電極の材料として仕
事関数の大きいＮｉ等を用いるが、この他には特に有効
な改善方法がなく、過大な動作電圧の原因となる電流電
極の非オーミック性は、ＧａＮ系半導体装置に固有のも
のとして受け入れざるを得ない状況であった。
【０００４】オーミック抵抗を低減する方法として、金
属電極を種々の温度で熱処理する試みもなされてきた
が、良好な結果は得られていない（石川他、J. Appl. P
hys.,81 (1997) p.1315参照）。ｎ−ＧａＮへのオーミ
ック電極はｐ−ＧａＮの場合に比べて抵抗値が約１桁小
さく問題は小さいと考えられるが、それでもなおＧａＮ
の結晶性が阻害されるほど多量のｎ型不純物を添加しな
ければ良好なオーミック特性が得られないことが知られ
ている（F.Chen et al.; Electrochemical Society Pro
ceedings, Vol 96-11, (1996) p.122 参照）。
属電極を種々の温度で熱処理する試みもなされてきた
が、良好な結果は得られていない（石川他、J. Appl. P
hys.,81 (1997) p.1315参照）。ｎ−ＧａＮへのオーミ
ック電極はｐ−ＧａＮの場合に比べて抵抗値が約１桁小
さく問題は小さいと考えられるが、それでもなおＧａＮ
の結晶性が阻害されるほど多量のｎ型不純物を添加しな
ければ良好なオーミック特性が得られないことが知られ
ている（F.Chen et al.; Electrochemical Society Pro
ceedings, Vol 96-11, (1996) p.122 参照）。
【０００５】金属電極を蒸着する前にＧａＮ層の表面を
化学処理する方法も報告され（例えばL.L.Smith et a
l.; J. Electronic Materials, Vol.25 (1996) p.805参
照）、ＨＦ系の溶液を用いてＧａＮの表面をエッチング
すれば最良のコンタクトが得られるという説もあるが、
実際には良好な結果が得られていない。
化学処理する方法も報告され（例えばL.L.Smith et a
l.; J. Electronic Materials, Vol.25 (1996) p.805参
照）、ＨＦ系の溶液を用いてＧａＮの表面をエッチング
すれば最良のコンタクトが得られるという説もあるが、
実際には良好な結果が得られていない。
【０００６】このため、ｐ型及びｎ型ＧａＮのオーミッ
クコンタクト特性を改善する方法は、主として下地コン
タクト層に添加するｐ型及びｎ型不純物量をさらに増加
するか、またはＩｎＧａＮ系の中間層を用いて金属電極
との間に生じる障壁の高さを低減するか、またはその両
者を組み合わせること等が専ら行われてきた。
クコンタクト特性を改善する方法は、主として下地コン
タクト層に添加するｐ型及びｎ型不純物量をさらに増加
するか、またはＩｎＧａＮ系の中間層を用いて金属電極
との間に生じる障壁の高さを低減するか、またはその両
者を組み合わせること等が専ら行われてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
ＧａＮ系半導体装置には、特にｐ型側の低抵抗なオーミ
ック電極の形成が極めて困難であるという問題があっ
た。本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもの
で、従来試みられたオーミック特性の改善方法とは全く
異なる表面準位制御の観点から、金属電極とＧａＮの間
に生じるキャリアの障壁を除去するオーミック電極の構
造と、その製造方法を提供することを目的とする。
ＧａＮ系半導体装置には、特にｐ型側の低抵抗なオーミ
ック電極の形成が極めて困難であるという問題があっ
た。本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもの
で、従来試みられたオーミック特性の改善方法とは全く
異なる表面準位制御の観点から、金属電極とＧａＮの間
に生じるキャリアの障壁を除去するオーミック電極の構
造と、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＧａＮ系半導体
装置のオーミック電極の構造は、ＧａＮコンタクト層と
金属電極との間に、厚さが制御された高純度の表面酸化
膜を介在させることにより、ＧａＮコンタクト層の表面
準位を除去し、表面障壁の低減を通じて前記金属電極の
抵抗を大幅に低下させることを特徴とする。
装置のオーミック電極の構造は、ＧａＮコンタクト層と
金属電極との間に、厚さが制御された高純度の表面酸化
膜を介在させることにより、ＧａＮコンタクト層の表面
準位を除去し、表面障壁の低減を通じて前記金属電極の
抵抗を大幅に低下させることを特徴とする。
【０００９】本発明の半導体装置は、少なくともＧａ及
びＮを成分元素とするコンタクト層と、前記コンタクト
層表面の初期酸化膜のエッチング後に形成され、前記コ
ンタクト層の表面を覆う、厚さが８Ａ乃至２５Ａである
酸化膜と、この酸化膜の表面に隣接し、さらにこの酸化
膜を覆う金属膜とからなる電流供給用の金属電極を具備
することを特徴とする。
びＮを成分元素とするコンタクト層と、前記コンタクト
層表面の初期酸化膜のエッチング後に形成され、前記コ
ンタクト層の表面を覆う、厚さが８Ａ乃至２５Ａである
酸化膜と、この酸化膜の表面に隣接し、さらにこの酸化
膜を覆う金属膜とからなる電流供給用の金属電極を具備
することを特徴とする。
【００１０】前記金属電極は、少なくともＧａ及びＮを
成分元素とする発光素子の電流供給用の金属電極である
ことを特徴とする。
成分元素とする発光素子の電流供給用の金属電極である
ことを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体装置の製造方法は、少なく
ともＧａ及びＮを成分元素とするコンタクト層上に電流
供給用の金属電極を形成する際、前記コンタクト層表面
の初期酸化膜をエッチング工程により除去し、このエッ
チング工程において、コンタクト層の表面に残留した不
純物元素を除去し、かつ、前記コンタクト層の表面に、
再度酸化膜を一定厚さに成長することを特徴とする。
ともＧａ及びＮを成分元素とするコンタクト層上に電流
供給用の金属電極を形成する際、前記コンタクト層表面
の初期酸化膜をエッチング工程により除去し、このエッ
チング工程において、コンタクト層の表面に残留した不
純物元素を除去し、かつ、前記コンタクト層の表面に、
再度酸化膜を一定厚さに成長することを特徴とする。
【００１２】前記コンタクト層はｐ型であって、好まし
くは前記金属電極はＮｉ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｔ及び
これらの合金のいずれか１つを前記コンタクト層の表面
に堆積したものであり、かつ、前記酸化膜の一定の厚さ
は８Ａ乃至２５Ａの範囲内であることを特徴とする。
くは前記金属電極はＮｉ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｔ及び
これらの合金のいずれか１つを前記コンタクト層の表面
に堆積したものであり、かつ、前記酸化膜の一定の厚さ
は８Ａ乃至２５Ａの範囲内であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１、図２及び図３は本発
明の第１の実施の形態に係る半導体装置の電極構成上の
特徴とその機能を説明する図である。本発明はＧａＮ系
半導体装置に動作電流を供給するためのオーミック電極
に関するものであり、図１に示すように電流を供給する
金属電極と、その下地となるｐ−ＧａＮまたはｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層から構成される。
施の形態を詳細に説明する。図１、図２及び図３は本発
明の第１の実施の形態に係る半導体装置の電極構成上の
特徴とその機能を説明する図である。本発明はＧａＮ系
半導体装置に動作電流を供給するためのオーミック電極
に関するものであり、図１に示すように電流を供給する
金属電極と、その下地となるｐ−ＧａＮまたはｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層から構成される。
【００１４】例えば発光ダイオード、受光ダイオード、
またはトランジスタ等からなるＧａＮ系半導体装置を製
造する際、これらの半導体装置の主要部をなすＧａＮ系
の多層構造は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法; Metal Organic ChemicalVapor Deposition Metho
d）等を用いて形成される。
またはトランジスタ等からなるＧａＮ系半導体装置を製
造する際、これらの半導体装置の主要部をなすＧａＮ系
の多層構造は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法; Metal Organic ChemicalVapor Deposition Metho
d）等を用いて形成される。
【００１５】前記コンタクト層は、通常多層構造の最終
段階で形成されるため、気相成長炉から取り出して電極
用金属膜を真空蒸着するまでの間に、ある程度大気中に
さらされることが避けられず、また製造環境からの汚染
物質が表面に取り込まれる機会も少なくない。
段階で形成されるため、気相成長炉から取り出して電極
用金属膜を真空蒸着するまでの間に、ある程度大気中に
さらされることが避けられず、また製造環境からの汚染
物質が表面に取り込まれる機会も少なくない。
【００１６】図１（ａ）は金属膜蒸着前のコンタクト層
の表面状態を模式的に示したものである。前記コンタク
ト層の表面を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ; Second
aryIon Mass Spectrometry ）を用いて分析した結果、
厚さ３００Ａ乃至５００Ａの主として酸素を含む膜（以
下単に酸化膜と呼ぶ）が形成され、汚染物質としてＣ
（カーボン）等が含まれることがわかった。
の表面状態を模式的に示したものである。前記コンタク
ト層の表面を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ; Second
aryIon Mass Spectrometry ）を用いて分析した結果、
厚さ３００Ａ乃至５００Ａの主として酸素を含む膜（以
下単に酸化膜と呼ぶ）が形成され、汚染物質としてＣ
（カーボン）等が含まれることがわかった。
【００１７】この初期状態のコンタクト層の表面に直接
金属電極を蒸着すれば、厚さ３００Ａ乃至５００Ａの酸
化膜の示す抵抗により半導体装置の動作電圧は高くな
り、本来の動作特性が得られないことが確認された。
金属電極を蒸着すれば、厚さ３００Ａ乃至５００Ａの酸
化膜の示す抵抗により半導体装置の動作電圧は高くな
り、本来の動作特性が得られないことが確認された。
【００１８】この問題を回避するために、第１段階とし
て図１（ｂ）に示すように、例えばＨＦ系溶液を用いて
前記コンタクト層表面をエッチングし、前記酸化膜を除
去した後、第２段階として図１（ｃ）に示すように金属
電極を蒸着すれば、低抵抗なオーミック電極となり半導
体装置の動作電圧が減少すると考えられる。
て図１（ｂ）に示すように、例えばＨＦ系溶液を用いて
前記コンタクト層表面をエッチングし、前記酸化膜を除
去した後、第２段階として図１（ｃ）に示すように金属
電極を蒸着すれば、低抵抗なオーミック電極となり半導
体装置の動作電圧が減少すると考えられる。
【００１９】しかし、実際にはこのような２段階の工程
を経ても、なお良好なオーミックコンタクトを得ること
はできなかった。その理由は、図１（ｂ）に示すよう
に、ＨＦ系の溶液を用いてエッチングすることにより酸
化膜の厚さは３Ａ乃至５Ａとなりほぼ除去することがで
きるが、このままではＧａＮコンタクト層の表面に自然
に存在する表面状態が除去されないためである。
を経ても、なお良好なオーミックコンタクトを得ること
はできなかった。その理由は、図１（ｂ）に示すよう
に、ＨＦ系の溶液を用いてエッチングすることにより酸
化膜の厚さは３Ａ乃至５Ａとなりほぼ除去することがで
きるが、このままではＧａＮコンタクト層の表面に自然
に存在する表面状態が除去されないためである。
【００２０】また、第１段階で表面汚染物質として存在
したＣは酸化膜のエッチングと共に除去されるが、新た
な汚染物質として前記エッチング過程でＦ（弗素）が表
面に残留することが明らかになった。すなわち、コンタ
クト層と蒸着金属との間の接合特性には、コンタクト層
の表面に自然に存在する表面状態と、ＨＦ系の溶液を用
いたエッチング工程で表面に残留したＦとの２つの因子
が関与することが明らかになった。
したＣは酸化膜のエッチングと共に除去されるが、新た
な汚染物質として前記エッチング過程でＦ（弗素）が表
面に残留することが明らかになった。すなわち、コンタ
クト層と蒸着金属との間の接合特性には、コンタクト層
の表面に自然に存在する表面状態と、ＨＦ系の溶液を用
いたエッチング工程で表面に残留したＦとの２つの因子
が関与することが明らかになった。
【００２１】例えばＮａＯＨやＨＣｌ溶液のように、Ｈ
Ｆ溶液以外のエッチング液を用いる場合にはより厚い酸
化膜が残留し、また汚染物質としてＮａＯＨ溶液の場合
にはＮａが、ＨＣｌ溶液の場合にはＣｌが表面に残留
し、同様にコンタクト層と金属電極との接合抵抗を高く
する。
Ｆ溶液以外のエッチング液を用いる場合にはより厚い酸
化膜が残留し、また汚染物質としてＮａＯＨ溶液の場合
にはＮａが、ＨＣｌ溶液の場合にはＣｌが表面に残留
し、同様にコンタクト層と金属電極との接合抵抗を高く
する。
【００２２】図２に示すように、例えばコンタクト層が
ｐ−ＧａＮからなる場合、自然に存在する表面状態と、
表面に残留したＦ原子との作用により、高密度の表面準
位が発生し、フェルミ準位のピンニングを生じるため、
コンタクト層の表面に正孔電流に対して高い障壁φB1が
発生する。
ｐ−ＧａＮからなる場合、自然に存在する表面状態と、
表面に残留したＦ原子との作用により、高密度の表面準
位が発生し、フェルミ準位のピンニングを生じるため、
コンタクト層の表面に正孔電流に対して高い障壁φB1が
発生する。
【００２３】フェルミレベルのピンニングは、ｎ−Ｇａ
Ｎに対しては電子電流の伝導を妨げる向きに障壁を発生
するので、ｐ型、ｎ型のＧａＮに対して共に金属電極と
の間の抵抗を増加させる。
Ｎに対しては電子電流の伝導を妨げる向きに障壁を発生
するので、ｐ型、ｎ型のＧａＮに対して共に金属電極と
の間の抵抗を増加させる。
【００２４】ここでフェルミレベルのピンニングとは、
半導体表面における禁止帯の中央部に局所的に高密度の
表面準位が存在する場合、半導体内部のフェルミ準位が
前記表面準位が集中するエネルギー値にピン留めされ、
表面障壁の高さが金属電極の種類と無関係に定められる
現象をいう（例えば S.M.Sze, Physics of Semiconduct
or Devices, 2nd Ed., John Wiley & Sons,1981, p.276
参照）。
半導体表面における禁止帯の中央部に局所的に高密度の
表面準位が存在する場合、半導体内部のフェルミ準位が
前記表面準位が集中するエネルギー値にピン留めされ、
表面障壁の高さが金属電極の種類と無関係に定められる
現象をいう（例えば S.M.Sze, Physics of Semiconduct
or Devices, 2nd Ed., John Wiley & Sons,1981, p.276
参照）。
【００２５】本発明の第１の実施の形態の特徴は、図１
に示すＨＦ溶液によるｐ型またはｎ型ＧａＮコンタクト
層の表面エッチングを行って、表面の厚い酸化膜を除去
した後、前記エッチングにより表面に残留したＦ原子を
除去し、再度厚さ８Ａ乃至２５Ａの純粋な酸化膜を堆積
した後、その上に電極用の金属膜を蒸着することによ
り、ほぼ完全なオーミック特性を示す電流電極を形成す
ることにある。
に示すＨＦ溶液によるｐ型またはｎ型ＧａＮコンタクト
層の表面エッチングを行って、表面の厚い酸化膜を除去
した後、前記エッチングにより表面に残留したＦ原子を
除去し、再度厚さ８Ａ乃至２５Ａの純粋な酸化膜を堆積
した後、その上に電極用の金属膜を蒸着することによ
り、ほぼ完全なオーミック特性を示す電流電極を形成す
ることにある。
【００２６】エッチングの際の汚染物質であるＦ原子
は、コンタクト層の表面に自然に存在する表面状態と共
に、前記フェルミ準位のピンニングの原因となる表面準
位の密度を高める作用がある。このため表面にＦ原子が
存在する場合には、コンタクト層の表面障壁はｐ型及び
ｎ型共にこの表面準位に強固にピン留めされ、正孔及び
電子の伝導に対して高い障壁を形成するようになる。
は、コンタクト層の表面に自然に存在する表面状態と共
に、前記フェルミ準位のピンニングの原因となる表面準
位の密度を高める作用がある。このため表面にＦ原子が
存在する場合には、コンタクト層の表面障壁はｐ型及び
ｎ型共にこの表面準位に強固にピン留めされ、正孔及び
電子の伝導に対して高い障壁を形成するようになる。
【００２７】したがって、表面に残留したＦ原子を除去
すれば、コンタクト層の表面にはＧａＮ結晶の表面に自
然に存在する表面状態に基づく表面準位のみが残留し、
前記ピンニング効果はやや緩和されるが、表面状態は結
晶固有のものであるため単に表面を清浄化するのみでは
これを取り除くことができない。
すれば、コンタクト層の表面にはＧａＮ結晶の表面に自
然に存在する表面状態に基づく表面準位のみが残留し、
前記ピンニング効果はやや緩和されるが、表面状態は結
晶固有のものであるため単に表面を清浄化するのみでは
これを取り除くことができない。
【００２８】表面状態を除去するためには、その発生原
因となるダングリングボンド（結晶表面で切断されたＧ
ａ原子とＮ原子とを結ぶ結合手）を、Ｇａ及びＮとそれ
ぞれ強固に結合する第３の原子を用いて終端させる必要
があり、前記第３の原子を表面に隙間なく配置しなけれ
ばならない。例えばシリコンの場合、前記第３の原子は
Ｏ（酸素）であり、シリコン表面のダングリングボンド
はＳｉＯ2 の形で終端され、表面状態をほぼ完全に消失
させる。
因となるダングリングボンド（結晶表面で切断されたＧ
ａ原子とＮ原子とを結ぶ結合手）を、Ｇａ及びＮとそれ
ぞれ強固に結合する第３の原子を用いて終端させる必要
があり、前記第３の原子を表面に隙間なく配置しなけれ
ばならない。例えばシリコンの場合、前記第３の原子は
Ｏ（酸素）であり、シリコン表面のダングリングボンド
はＳｉＯ2 の形で終端され、表面状態をほぼ完全に消失
させる。
【００２９】通常ＧａＡｓのようなＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体では、Ｏ原子による表面状態の消失効果は小さい
とされてきたが、本発明はＧａＮ系結晶に関しては、Ｏ
原子が表面状態をほぼ完全に消失させることをはじめて
見いだしたことによるものであり、前記８Ａ乃至２５Ａ
の純粋な酸化膜をＧａＮコンタクト層上に堆積すれば表
面状態が消失し、金属電極との境界に生じる障壁の高さ
は、金属電極の種類により定まる値まで低減することが
確認された。
半導体では、Ｏ原子による表面状態の消失効果は小さい
とされてきたが、本発明はＧａＮ系結晶に関しては、Ｏ
原子が表面状態をほぼ完全に消失させることをはじめて
見いだしたことによるものであり、前記８Ａ乃至２５Ａ
の純粋な酸化膜をＧａＮコンタクト層上に堆積すれば表
面状態が消失し、金属電極との境界に生じる障壁の高さ
は、金属電極の種類により定まる値まで低減することが
確認された。
【００３０】ＧａＮコンタクト層と金属電極との間に介
在させる酸化膜の厚さをさらに大きくすれば、表面状態
低減に基づく障壁高さの減少効果は不変であるが、一方
酸化膜の示す絶縁抵抗が増加し金属電極の示すコンタク
ト抵抗が急激に増加する。
在させる酸化膜の厚さをさらに大きくすれば、表面状態
低減に基づく障壁高さの減少効果は不変であるが、一方
酸化膜の示す絶縁抵抗が増加し金属電極の示すコンタク
ト抵抗が急激に増加する。
【００３１】すなわち、酸化膜の厚さが２５Ａ以下であ
れば、電子及び正孔はトンネル効果により酸化膜を通過
することができるので、コンタクト抵抗に何等影響を及
ぼすことはないが、それ以上の膜厚に対してはトンネル
効果が急激に減衰し、酸化膜が電子及び正孔の伝導に対
して障壁乃至絶縁抵抗として作用するようになる。
れば、電子及び正孔はトンネル効果により酸化膜を通過
することができるので、コンタクト抵抗に何等影響を及
ぼすことはないが、それ以上の膜厚に対してはトンネル
効果が急激に減衰し、酸化膜が電子及び正孔の伝導に対
して障壁乃至絶縁抵抗として作用するようになる。
【００３２】また、先に図１（ｂ）に示したように、酸
化膜の厚さが３Ａ乃至５Ａの範囲では、Ｆ原子を除去し
てもＧａＮコンタクト層のＯ原子による被覆が十分にな
されないために、表面状態を完全に除去することができ
ない。したがって、十分に低いコンタクト抵抗を得るた
めに必要な酸化膜の厚さは、８Ａ乃至２５Ａの範囲に限
定される。
化膜の厚さが３Ａ乃至５Ａの範囲では、Ｆ原子を除去し
てもＧａＮコンタクト層のＯ原子による被覆が十分にな
されないために、表面状態を完全に除去することができ
ない。したがって、十分に低いコンタクト抵抗を得るた
めに必要な酸化膜の厚さは、８Ａ乃至２５Ａの範囲に限
定される。
【００３３】図３にｐ−ＧａＮコンタクト層を例とし
て、このように最適化された金属電極のバンド構造図が
模式的に示されている。図２に示す表面準位は完全に消
失し、障壁高さφB2はｐ−ＧａＮと電極金属の仕事関数
差で決まる値まで減少する。金属とｐ−ＧａＮの間に介
在する酸化膜の障壁は、厚さ２５Ａ以下であればトンネ
ル効果により正孔の伝導に対して障壁として作用するこ
とはない。
て、このように最適化された金属電極のバンド構造図が
模式的に示されている。図２に示す表面準位は完全に消
失し、障壁高さφB2はｐ−ＧａＮと電極金属の仕事関数
差で決まる値まで減少する。金属とｐ−ＧａＮの間に介
在する酸化膜の障壁は、厚さ２５Ａ以下であればトンネ
ル効果により正孔の伝導に対して障壁として作用するこ
とはない。
【００３４】金属電極として例えばＰｔを用いた場合、
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ; X-rayPhotoelectron Spect
roscopy）から評価したφB1及びφB2の値は、それぞれ
１．１ｅＶと０．６ｅＶであった。実効的なコンタクト
抵抗の値は、前記障壁の高さに対して指数関数的に増加
するので、障壁高さの減少に基づく半導体装置の動作電
圧低減の効果は極めて大きい。
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ; X-rayPhotoelectron Spect
roscopy）から評価したφB1及びφB2の値は、それぞれ
１．１ｅＶと０．６ｅＶであった。実効的なコンタクト
抵抗の値は、前記障壁の高さに対して指数関数的に増加
するので、障壁高さの減少に基づく半導体装置の動作電
圧低減の効果は極めて大きい。
【００３５】次に図４に基づき本発明の第２の実施の形
態について説明する。本第２の実施の形態では、第１の
実施の形態で説明した各段階のＧａＮコンタクト層表面
の深さ方向のＯ2 分布を、２次イオン質量分析法を用い
て具体的に評価した結果を示す。
態について説明する。本第２の実施の形態では、第１の
実施の形態で説明した各段階のＧａＮコンタクト層表面
の深さ方向のＯ2 分布を、２次イオン質量分析法を用い
て具体的に評価した結果を示す。
【００３６】図４（ａ）は、ＧａＮコンタクト層をエピ
タキシャル成長し、表面に厚い初期酸化膜が存在する状
態のまま金属電極を蒸着し、これを評価した表面のＯ2
密度分布を示す図である。この結果からエピタキシャル
成長した初期状態のＧａＮコンタクト層の表面には厚さ
３００Ａの酸化膜が存在し、この上に直接金属電極を成
長すれば厚い酸化膜が絶縁層として作用するためコンタ
クト抵抗が高くなることが明らかになった。
タキシャル成長し、表面に厚い初期酸化膜が存在する状
態のまま金属電極を蒸着し、これを評価した表面のＯ2
密度分布を示す図である。この結果からエピタキシャル
成長した初期状態のＧａＮコンタクト層の表面には厚さ
３００Ａの酸化膜が存在し、この上に直接金属電極を成
長すれば厚い酸化膜が絶縁層として作用するためコンタ
クト抵抗が高くなることが明らかになった。
【００３７】この厚い酸化膜をＨＦ溶液でエッチング除
去し、金属電極を蒸着した後の深さ方向のＯ2 分布を図
４（ｂ）に示す。信号の半値幅から、このとき表面には
厚さ４Ａ程度の酸化膜が存在すると考えられるが、この
値はＧａＮ結晶の格子定数とほぼ同程度であるため、Ｈ
Ｆ溶液でエッチングされたＧａＮ結晶の表面は高々Ｏ2
の単原子層程度の酸化膜で覆われた状態になっている。
去し、金属電極を蒸着した後の深さ方向のＯ2 分布を図
４（ｂ）に示す。信号の半値幅から、このとき表面には
厚さ４Ａ程度の酸化膜が存在すると考えられるが、この
値はＧａＮ結晶の格子定数とほぼ同程度であるため、Ｈ
Ｆ溶液でエッチングされたＧａＮ結晶の表面は高々Ｏ2
の単原子層程度の酸化膜で覆われた状態になっている。
【００３８】このようにＯ2 単原子層で覆われたＧａＮ
コンタクト層の表面に金属電極を蒸着すれば、酸化膜の
抵抗が無視され、かつ表面状態も消失するので最良のオ
ーミック特性が得られるのであるが、実際にはＦ原子の
汚染やＯ2 による表面被覆の不完全性があるため、フェ
ルミ準位のピンニングを生じてＧａＮコンタクト層の表
面に高い表面障壁が形成され、コンタクト特性が阻害さ
れる。
コンタクト層の表面に金属電極を蒸着すれば、酸化膜の
抵抗が無視され、かつ表面状態も消失するので最良のオ
ーミック特性が得られるのであるが、実際にはＦ原子の
汚染やＯ2 による表面被覆の不完全性があるため、フェ
ルミ準位のピンニングを生じてＧａＮコンタクト層の表
面に高い表面障壁が形成され、コンタクト特性が阻害さ
れる。
【００３９】図４（ｃ）はＦ汚染の除去後、再度高純度
の酸化膜を成長し、その上に金属電極を蒸着したときの
Ｏ2 の密度分布を示す図である。前記酸化膜の成長はエ
ッチング工程に引き続き、低酸素分圧のキャリアガス中
で３００℃の熱処理をすることにより行った。この方法
によれば、Ｆの汚染は熱処理過程で蒸発し除去すること
ができる。図４（ｃ）に示すように、酸化膜を厚さ約２
０Ａ成長した後金属電極を形成すれば、低抵抗なオーミ
ック電極が得られることがわかった。
の酸化膜を成長し、その上に金属電極を蒸着したときの
Ｏ2 の密度分布を示す図である。前記酸化膜の成長はエ
ッチング工程に引き続き、低酸素分圧のキャリアガス中
で３００℃の熱処理をすることにより行った。この方法
によれば、Ｆの汚染は熱処理過程で蒸発し除去すること
ができる。図４（ｃ）に示すように、酸化膜を厚さ約２
０Ａ成長した後金属電極を形成すれば、低抵抗なオーミ
ック電極が得られることがわかった。
【００４０】図４（ｃ）にのべた酸化膜の厚さとこれを
用いた半導体発光装置の動作電圧との関係を図５に示
す。このときの半導体装置の動作電流は５０ｍＡであ
る。この図から低抵抗なオーミックコンタクトを得るの
に最適な酸化膜の厚さは８Ａ乃至２５Ａの範囲であるこ
とがわかった。
用いた半導体発光装置の動作電圧との関係を図５に示
す。このときの半導体装置の動作電流は５０ｍＡであ
る。この図から低抵抗なオーミックコンタクトを得るの
に最適な酸化膜の厚さは８Ａ乃至２５Ａの範囲であるこ
とがわかった。
【００４１】次に図６に基づき本発明の第３の実施の形
態について説明する。図６のテストサンプルを用いた評
価において、ＧａＮコンタクト層の厚い初期酸化膜をＨ
Ｆ溶液でエッチグ除去した後、Ｆ汚染を除去することな
く金属電極を蒸着したものを従来法とし、ＨＦ溶液によ
るエッチング後、温度７０℃乃至９５℃の超純水中に約
１分間浸漬する工程を加え、その後金属電極を蒸着した
ものを本発明として表示した。
態について説明する。図６のテストサンプルを用いた評
価において、ＧａＮコンタクト層の厚い初期酸化膜をＨ
Ｆ溶液でエッチグ除去した後、Ｆ汚染を除去することな
く金属電極を蒸着したものを従来法とし、ＨＦ溶液によ
るエッチング後、温度７０℃乃至９５℃の超純水中に約
１分間浸漬する工程を加え、その後金属電極を蒸着した
ものを本発明として表示した。
【００４２】この温水中の浸漬処理により、Ｆ汚染の除
去と高純度の酸化膜の形成が同時に行われる。図６に示
ように、本発明の温水処理した電流電極の場合には、テ
ストサンプルの電流に対する電圧値は大幅に低下するこ
とがわかった。
去と高純度の酸化膜の形成が同時に行われる。図６に示
ように、本発明の温水処理した電流電極の場合には、テ
ストサンプルの電流に対する電圧値は大幅に低下するこ
とがわかった。
【００４３】次に図７、図８に基づき本発明の第４の実
施の形態について説明する。本発明のオーミック電極を
備えたＧａＮ系半導体レーザの断面構造の一例を図７に
示す。この短波長半導体レーザの主要部は、ＩｎＧａＮ
・ＭＱＷ（多量子井戸; Multi Quantum Wellの略称）活
性層６と、その上下に隣接するｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮ
からなる光ガイド層５、７と、これに隣接するｎ−Ａｌ
ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮからなるクラッド層４、８と、
さらにその上下に隣接するｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮから
なるコンタクト層２、９により構成される。
施の形態について説明する。本発明のオーミック電極を
備えたＧａＮ系半導体レーザの断面構造の一例を図７に
示す。この短波長半導体レーザの主要部は、ＩｎＧａＮ
・ＭＱＷ（多量子井戸; Multi Quantum Wellの略称）活
性層６と、その上下に隣接するｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮ
からなる光ガイド層５、７と、これに隣接するｎ−Ａｌ
ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮからなるクラッド層４、８と、
さらにその上下に隣接するｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮから
なるコンタクト層２、９により構成される。
【００４４】上記ＧａＮ系結晶の多層構造からなる半導
体レーザは、サファイア基板１の上に引き続き形成され
るが、前記基板が絶縁物であるため電流電極３、１１は
共に装置の片側から図７に示すように取り出される。な
お、ＳｉＯ2 膜１０は上部電極１１から注入される正孔
電流を活性層に集中させ、レーザ発光の効率を高める電
流狭窄用のストライプである。
体レーザは、サファイア基板１の上に引き続き形成され
るが、前記基板が絶縁物であるため電流電極３、１１は
共に装置の片側から図７に示すように取り出される。な
お、ＳｉＯ2 膜１０は上部電極１１から注入される正孔
電流を活性層に集中させ、レーザ発光の効率を高める電
流狭窄用のストライプである。
【００４５】図７において、酸化膜を介在させた本発明
の電流電極の構造は、上部のｐ−ＧａＮコンタクト層９
とＰｔ／Ａｕ電極１１との間、及び下部のｎ−ＧａＮコ
ンタクト層２とＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適用さ
れた。本発明の電流電極構造を用いることにより、レー
ザ装置の動作電圧を大幅に低減することができ、高効率
でかつ長寿命なＧａＮ系半導体レーザを実現することが
できた。
の電流電極の構造は、上部のｐ−ＧａＮコンタクト層９
とＰｔ／Ａｕ電極１１との間、及び下部のｎ−ＧａＮコ
ンタクト層２とＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適用さ
れた。本発明の電流電極構造を用いることにより、レー
ザ装置の動作電圧を大幅に低減することができ、高効率
でかつ長寿命なＧａＮ系半導体レーザを実現することが
できた。
【００４６】図８は電流狭窄用のｎ−ＧａＮ層１２を用
いた内部ストライプ型のＧａＮ系半導体レーザである。
この場合も本発明の電流電極構造の適用箇所は、図７と
同様であるため説明を省略する。
いた内部ストライプ型のＧａＮ系半導体レーザである。
この場合も本発明の電流電極構造の適用箇所は、図７と
同様であるため説明を省略する。
【００４７】次に図９、図１０に基づき、本発明の第５
の実施の形態について説明する。この実施の形態におい
ては、基板材料としてＭｇＯを用いることに特徴があ
る。図９はｐ−ＭｇＯを基板とするＧａＮ系半導体レー
ザの断面構造の一例を示す図である。このＧａＮ系半導
体レーザは、導電性のｐ−ＭｇＯ基板１３の上に形成さ
れていること、下部のＰｔ／Ａｕ電流電極１１がｐ−Ｍ
ｇＯ基板の下部から取り出されていること、及びｐ−Ｇ
ａＮ電流狭窄層１４の下部にｎ−ＧａＮ層２ａを一部残
留させ、その上に再度ｎ−ＧａＮコンタクト層２を形成
する選択埋め込みリッジ（以下ＳＢＲ; Selectively Bu
ried Ridgeと略称する）構造のｐ−ＧａＮからなる電流
狭窄層１４を有することが図８と異なっている。
の実施の形態について説明する。この実施の形態におい
ては、基板材料としてＭｇＯを用いることに特徴があ
る。図９はｐ−ＭｇＯを基板とするＧａＮ系半導体レー
ザの断面構造の一例を示す図である。このＧａＮ系半導
体レーザは、導電性のｐ−ＭｇＯ基板１３の上に形成さ
れていること、下部のＰｔ／Ａｕ電流電極１１がｐ−Ｍ
ｇＯ基板の下部から取り出されていること、及びｐ−Ｇ
ａＮ電流狭窄層１４の下部にｎ−ＧａＮ層２ａを一部残
留させ、その上に再度ｎ−ＧａＮコンタクト層２を形成
する選択埋め込みリッジ（以下ＳＢＲ; Selectively Bu
ried Ridgeと略称する）構造のｐ−ＧａＮからなる電流
狭窄層１４を有することが図８と異なっている。
【００４８】ＭｇＯ基板は伝導度が大きいｐ型結晶を得
ることができるので、この上にｐ型側からＧａＮ系の多
層構造を形成することにより、ｐ−ＭｇＯ基板１３の下
部から電流電極を取り出した生産性の高いレーザを製造
することができる。
ることができるので、この上にｐ型側からＧａＮ系の多
層構造を形成することにより、ｐ−ＭｇＯ基板１３の下
部から電流電極を取り出した生産性の高いレーザを製造
することができる。
【００４９】本発明の酸化膜を介在させた電流電極の構
造は、上部のｎ−ＧａＮコンタクト層２とＡｌ／Ｐｔ／
Ａｕ電極３との間に適用された。下部のｐ−ＭｇＯ基板
とＰｔ／Ａｕ電極１１との間は、従来法により直接電極
付けを行った。
造は、上部のｎ−ＧａＮコンタクト層２とＡｌ／Ｐｔ／
Ａｕ電極３との間に適用された。下部のｐ−ＭｇＯ基板
とＰｔ／Ａｕ電極１１との間は、従来法により直接電極
付けを行った。
【００５０】このように、ｐ−ＭｇＯ基板上のＳＢＲ構
造を有するＧａＮ系半導体レーザの上部電極に本発明の
電流電極構造を用いることにより、レーザ装置の動作電
圧を大幅に低減し、ＳＢＲ構造の高効率性と相俟ってそ
の効率をさらに改善し、長寿命なＧａＮ系半導体レーザ
を実現することができた。
造を有するＧａＮ系半導体レーザの上部電極に本発明の
電流電極構造を用いることにより、レーザ装置の動作電
圧を大幅に低減し、ＳＢＲ構造の高効率性と相俟ってそ
の効率をさらに改善し、長寿命なＧａＮ系半導体レーザ
を実現することができた。
【００５１】図１０は、前記ＳＢＲ構造において、ｐ−
ＧａＮ電流狭窄層１４と最終のｎ−ＧａＮコンタクト層
２の成長を省略し、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４の一部
を残すようにｎ−ＧａＮ層２ａと前記ｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層４をメサ加工したリッジ型のＧａＮ系半導体レ
ーザである。上部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３は、ｎ−Ｇ
ａＮ層２ａをコンタクト層としてその上に形成される。
ＧａＮ電流狭窄層１４と最終のｎ−ＧａＮコンタクト層
２の成長を省略し、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４の一部
を残すようにｎ−ＧａＮ層２ａと前記ｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層４をメサ加工したリッジ型のＧａＮ系半導体レ
ーザである。上部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３は、ｎ−Ｇ
ａＮ層２ａをコンタクト層としてその上に形成される。
【００５２】図９と同様に、本発明の酸化膜を介在させ
た電流電極の構造は、上部のｎ−ＧａＮコンタクト層２
ａとＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適用された。図１
０に示すメサリッジ型のＧａＮ系半導体レーザは、図９
のＳＢＲ構造を形成するためのエピタキシャル工程が大
幅に簡略化されるので、図９に比べてさらに高い生産性
が得られる特徴がある。
た電流電極の構造は、上部のｎ−ＧａＮコンタクト層２
ａとＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適用された。図１
０に示すメサリッジ型のＧａＮ系半導体レーザは、図９
のＳＢＲ構造を形成するためのエピタキシャル工程が大
幅に簡略化されるので、図９に比べてさらに高い生産性
が得られる特徴がある。
【００５３】次に図１１、図１２に基づき本発明の第６
の実施の形態について説明する。この実施の形態におい
ては基板材料として不純物を添加しないＳｉ、または不
純物添加により導電性としたＳｉを用いることに特徴が
ある。
の実施の形態について説明する。この実施の形態におい
ては基板材料として不純物を添加しないＳｉ、または不
純物添加により導電性としたＳｉを用いることに特徴が
ある。
【００５４】図１１は図８に比べてサファイア基板１の
かわりにＳｉ基板１５を用いる点が異なる。Ｓｉ基板１
５は不純物添加をしない伝導度が低いものを用いている
ため、下部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３は下部のｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層２の上部から取り出す構造となってい
る。
かわりにＳｉ基板１５を用いる点が異なる。Ｓｉ基板１
５は不純物添加をしない伝導度が低いものを用いている
ため、下部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３は下部のｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層２の上部から取り出す構造となってい
る。
【００５５】本発明の酸化膜を介在させた電流電極の構
造は、上部のｐ−ＧａＮコンタクト層９とＰｔ／Ａｕ電
極１１との間、及び下部のｎ−ＧａＮコンタクト層２と
その上に形成されたＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適
用された。
造は、上部のｐ−ＧａＮコンタクト層９とＰｔ／Ａｕ電
極１１との間、及び下部のｎ−ＧａＮコンタクト層２と
その上に形成されたＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３との間に適
用された。
【００５６】図１２は図１１に比べて導電性のｎ−Ｓｉ
基板１６を用い、その下部からＡｌ電極１７を取り出す
こと、電流狭窄層が図９で説明したＳＢＲ構造を有する
こと以外は、図１１のＧａＮ系半導体レーザと同様であ
る。本発明の酸化膜を介在させた電流電極の構造は、上
部のｐ−ＧａＮコンタクト層９とＰｔ／Ａｕ電極１１と
の間に適用された。ｎ−Ｓｉ基板１６の下部のＡｌ電極
１７は、従来の方法により十分抵抗の低いオーミック電
極とすることができる。
基板１６を用い、その下部からＡｌ電極１７を取り出す
こと、電流狭窄層が図９で説明したＳＢＲ構造を有する
こと以外は、図１１のＧａＮ系半導体レーザと同様であ
る。本発明の酸化膜を介在させた電流電極の構造は、上
部のｐ−ＧａＮコンタクト層９とＰｔ／Ａｕ電極１１と
の間に適用された。ｎ−Ｓｉ基板１６の下部のＡｌ電極
１７は、従来の方法により十分抵抗の低いオーミック電
極とすることができる。
【００５７】なお、ｎ−Ｓｉ基板１６のかわりにｐ−Ｓ
ｉ基板を用い、ｐ型側からＧａＮ系の多層構造を成長す
ることにより同様な素子を形成することができる。図１
１、図１２に示すＧａＮ系半導体レーザはＳｉを基板と
して用いるので、サファイアやＭｇＯを用いるものに比
べて製造コストが低く、高い生産性が得られる特徴があ
る。
ｉ基板を用い、ｐ型側からＧａＮ系の多層構造を成長す
ることにより同様な素子を形成することができる。図１
１、図１２に示すＧａＮ系半導体レーザはＳｉを基板と
して用いるので、サファイアやＭｇＯを用いるものに比
べて製造コストが低く、高い生産性が得られる特徴があ
る。
【００５８】なお本発明は上記の実施の形態に限定され
ることはない。例えば第１乃至第６の実施の形態におい
て、コンタクト層はＧａＮからなるものについて説明し
たが、必ずしもＧａＮに限定されるものではない。少な
くともＧａを含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなコンタクト
層であれば同様な効果がある。
ることはない。例えば第１乃至第６の実施の形態におい
て、コンタクト層はＧａＮからなるものについて説明し
たが、必ずしもＧａＮに限定されるものではない。少な
くともＧａを含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなコンタクト
層であれば同様な効果がある。
【００５９】また、金属電極の材料として、ｎ型コンタ
クト層に対してはＡｌ、ｐ型コンタクト層に対してはＰ
ｔを用いたが、本発明の方法により表面準位が消失すれ
ば、金属電極の種類を選択することにより、障壁高さを
最適化することができるので、必ずしも前記ＡｌとＰｔ
に限定されるものではない。
クト層に対してはＡｌ、ｐ型コンタクト層に対してはＰ
ｔを用いたが、本発明の方法により表面準位が消失すれ
ば、金属電極の種類を選択することにより、障壁高さを
最適化することができるので、必ずしも前記ＡｌとＰｔ
に限定されるものではない。
【００６０】また、コンタクト層と電極金属との間に介
在させる材料として、ＧａＮの酸化膜を用いたが、コン
タクト層表面に生じるダングリングボンドを終端するこ
とができる材料であれば、必ずしも酸化膜に限定される
ことはない。
在させる材料として、ＧａＮの酸化膜を用いたが、コン
タクト層表面に生じるダングリングボンドを終端するこ
とができる材料であれば、必ずしも酸化膜に限定される
ことはない。
【００６１】またＧａＮコンタクト層表面を酸化する方
法として、低酸素分圧のキャリアガス中における３００
℃の熱処理を用いたが、この熱処理はドライまたはウェ
ットのいずれの雰囲気で行っても良い。
法として、低酸素分圧のキャリアガス中における３００
℃の熱処理を用いたが、この熱処理はドライまたはウェ
ットのいずれの雰囲気で行っても良い。
【００６２】また本発明の半導体装置への適用例とし
て、ＧａＮ系半導体レーザの電流電極について説明した
が、必ずしもこれに限定されるものではない。例えばＧ
ａＮ系の発光ダイオード、受光ダイオード、ＧａＮ系ト
ランジスタ等、少なくとも動作電流を供給するオーミッ
ク電極を必要とする装置であれば、全て本発明の適用対
象に含まれる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々に変形して実施することができる。
て、ＧａＮ系半導体レーザの電流電極について説明した
が、必ずしもこれに限定されるものではない。例えばＧ
ａＮ系の発光ダイオード、受光ダイオード、ＧａＮ系ト
ランジスタ等、少なくとも動作電流を供給するオーミッ
ク電極を必要とする装置であれば、全て本発明の適用対
象に含まれる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々に変形して実施することができる。
【００６３】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、ＧａＮ
系半導体装置に動作電流を供給する電流電極のオーミッ
ク抵抗を最小にすることができるので、この電極部にお
ける過剰電圧を低減し、ＧａＮ系半導体装置の効率と信
頼性を大幅に向上することができる。
系半導体装置に動作電流を供給する電流電極のオーミッ
ク抵抗を最小にすることができるので、この電極部にお
ける過剰電圧を低減し、ＧａＮ系半導体装置の効率と信
頼性を大幅に向上することができる。
【図１】本発明の特徴を説明するためのコンタクト層の
処理段階を示す図。
処理段階を示す図。
【図２】表面準位と表面障壁の発生との関連を示すバン
ド構造図。
ド構造図。
【図３】本発明の電流電極の構成に係るバンド構造図。
【図４】種々の酸化膜厚におけるＯ2 密度プロファイル
【図５】酸化膜の厚さとこれを用いたＧａＮ系半導体発
光装置の動作電圧との関係。
光装置の動作電圧との関係。
【図６】温水処理した本発明の電極の特性と従来法によ
りものとを比較した図。
りものとを比較した図。
【図７】サファイア基板上に形成された、本発明のＧａ
Ｎ系半導体レーザの断面構造を示す図。
Ｎ系半導体レーザの断面構造を示す図。
【図８】サファイア基板上に形成された、本発明の他の
ＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す図。
ＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す図。
【図９】ｐ−ＭｇＯ基板上に形成された、本発明のＧａ
Ｎ系半導体レーザの断面構造を示す図。
Ｎ系半導体レーザの断面構造を示す図。
【図１０】ｐ−ＭｇＯ基板上に形成された、本発明の他
のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す図。
のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す図。
【図１１】不純物を添加しないＳｉ基板上に形成され
た、本発明のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す
図。
た、本発明のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す
図。
【図１２】不純物を添加したｎ−Ｓｉ基板上に形成され
た、本発明のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す
図。
た、本発明のＧａＮ系半導体レーザの断面構造を示す
図。
１…サファイア基板
２…ｎ−ＧａＮコンタクト層
２ａ…ｎ−ＧａＮ層
３…Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極
４…ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
５…ｎ−ＧａＮガイド層
６…ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層
７…ｐ−ＧａＮガイド層
８…ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
９…ｐ−ＧａＮコンタクト層
１０…ＳｉＯ2 膜
１１…Ｐｔ／Ａｕ電極
１２…ｎ−ＧａＮ電流狭窄層
１３…ｐ−ＭｇＯ基板
１４…ｐ−ＧａＮ電流狭窄層
１５…Ｓｉ基板
１６…ｎ−Ｓｉ基板
１７…Ａｌ電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−129933（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−5921（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−129921（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−268121（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−129930（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−335705（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−270758（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−98213（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−293936（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−93134（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−41254（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−209072（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−23382（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
H01S 5/00 - 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくともＧａ及びＮを成分元素とする
コンタクト層と、前記コンタクト層表面の初期酸化膜のエッチング後に形
成され、前記コンタクト層の表面を覆う、厚さが８Ａ乃
至２５Ａである酸化膜と、 この酸化膜の表面に隣接し、さらにこの酸化膜を覆う金
属膜とからなる電流供給用の金属電極を具備することを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記金属電極は、少なくともＧａ及びＮ
を成分元素とする発光素子の電流供給用の金属電極をな
すことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 電流供給用の金属電極の下地に、少なく
ともＧａ及びＮを成分元素とするコンタクト層を具備す
る半導体装置の製造方法において、 前記コンタクト層表面の初期酸化膜をエッチング工程に
より除去し、 前記エッチング工程において、前記コンタクト層の表面
に残留した不純物元素を除去し、 かつ、前記コンタクト層の表面に、再度酸化膜を一定厚
さまで成長することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 前記コンタクト層はｐ型であって、前記
金属電極はＮｉ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｔ及びこれらの
合金のいずれか１つを前記コンタクト層の表面に堆積し
たものであり、かつ、前記酸化膜の一定厚さは８Ａ乃至
２５Ａの範囲内であることを特徴とする請求項３記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP20440597A JP3457511B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US09/119,961 US6057564A (en) | 1997-07-30 | 1998-07-21 | Semiconductor device having a GaNO region intermediate a GaN-based contact region and an electrode |
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| JP20440597A JP3457511B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH1154798A JPH1154798A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3457511B2 true JP3457511B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=16490008
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| JP20440597A Expired - Fee Related JP3457511B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP3457511B2 (ja) |
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| KR20000055920A (ko) * | 1999-02-11 | 2000-09-15 | 윤종용 | ＧａＮ계 발광 다이오드 |
| JP3622200B2 (ja) * | 2001-07-02 | 2005-02-23 | ソニー株式会社 | 窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| AU2002357640A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-04-22 | Cree, Inc. | Insulting gate algan/gan hemt |
| JP2005518408A (ja) * | 2001-12-29 | 2005-06-23 | ノボ ノルディスク アクティーゼルスカブ | 異常脂肪血症を治療するための、ｇｌｐ−１化合物と他の薬物との組み合わせ使用 |
| US6833556B2 (en) | 2002-08-12 | 2004-12-21 | Acorn Technologies, Inc. | Insulated gate field effect transistor having passivated schottky barriers to the channel |
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| KR100519753B1 (ko) * | 2002-11-15 | 2005-10-07 | 삼성전기주식회사 | ＧａＮ계 화합물 반도체가 사용된 발광소자의 제조방법 |
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| US7501669B2 (en) * | 2003-09-09 | 2009-03-10 | Cree, Inc. | Wide bandgap transistor devices with field plates |
| JP2005117020A (ja) * | 2003-09-16 | 2005-04-28 | Stanley Electric Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体素子とその製造方法 |
| JP4178090B2 (ja) * | 2003-09-19 | 2008-11-12 | シャープ株式会社 | 電極配線基板および表示装置 |
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| DE102005035722B9 (de) * | 2005-07-29 | 2021-11-18 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung |
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| JPS55138238A (en) * | 1979-04-13 | 1980-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Forming method of insulation film on gallium nitride |
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- 1997-07-30 JP JP20440597A patent/JP3457511B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-07-21 US US09/119,961 patent/US6057564A/en not_active Expired - Fee Related
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