JP3737226B2 - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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俊次 中田
範和 伊藤
雅之 園部
幸男 尺田
毅 筒井
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ローム株式会社
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は基板上に、チッ化ガリウム系化合物半導体が積層される青色系(紫外線から黄色)の光を発生する半導体発光素子に関する。 The present invention on the substrate, the blue system gallium nitride based compound semiconductor is laminated to a semiconductor light-emitting element for generating light (from ultraviolet yellow). さらに詳しくは、n形層およびp形層に設けられる電極のオーミックコンタクトおよび接着強度を向上させながら両者の材料を共通化した半導体発光素子に関する。 More particularly, to a semiconductor light emitting element common to both materials while improving the ohmic contact and the adhesive strength of the electrode provided on the n-type layer and a p-type layer.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来、青色系の光を発光する半導体発光素子は、たとえば図3に示されるような構造になっている。 Conventionally, semiconductor light-emitting element that emits blue light is, for example, has a structure as shown in FIG. すなわち、サファイア基板21上にたとえばn形のGaNからなる低温バッファ層22と、高温でGaNがエピタキシャル成長されたn形層(クラッド層)23と、バンドギャップエネルギーがクラッド層のそれよりも小さく発光波長を定める材料、たとえばInGaN系(InとGaの比率が種々変わり得ることを意味する、以下同じ)化合物半導体からなる活性層(発光層)24と、p形のGaNからなるp形層(クラッド層)25とからなり、その表面にp側(上部)電極28が設けられ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出したn形層23の表面にn側(下部)電極29が設けられることにより形成されている。 That is, the low temperature buffer layer 22 made on the sapphire substrate 21 from the GaN for example, n-type, small emission wavelength than that of the n-type layer GaN is epitaxially grown at a high temperature (the clad layer) 23, the band gap energy clad layer material defining, for example InGaN system (the ratio of in and Ga is meant that various changes obtained, hereinafter the same) and the active layer (light emitting layer) 24 made of a compound semiconductor, p-type layer made of p-type GaN (clad layer ) a 25., p-side (upper) electrode 28 is provided on the surface thereof, n-side (lower) electrode 29 is provided on the laminated part surface of the n-type layer 23 exposed by etching the semiconductor layer and it is formed by being. なお、n形層23およびp形層25はキャリアの閉じ込め効果を向上させるため、活性層23側にAlGaN系(AlとGaの比率が種々変わり得ることを意味する、以下同じ)化合物半導体層が用いられることがある。 Since the n-type layer 23 and the p-type layer 25 is to enhance the confinement effect of carriers, AlGaN system (ratio of Al and Ga is meant that various changes obtained, hereinafter the same) to the active layer 23 side compound semiconductor layer it is sometimes used.
【0003】 [0003]
この構造で、p側電極28はTiおよびAuの積層構造で形成され、n側電極29はTiとAlがそれぞれ積層されて合金化された金属層により形成されている。 In this structure, p-side electrode 28 is formed in the laminated structure of Ti and Au, n-side electrode 29 is formed by a metal layer which Ti and Al are alloyed respectively stacked. p側電極28は積層された半導体層の表面に設けられるNiおよびAuの合金からなる拡散メタル層(図示せず)を介して設けられる場合が多い。 p-side electrode 28 is often provided through the diffusion metal layer made of Ni and Au alloys provided on the surface of the stacked semiconductor layers (not shown). したがって、p形層のドーパントとの関係でp形層と拡散メタルとのオーミックコンタクト特性は好ましくないものの、拡散メタル層とp側電極との接触および接着は良好に行われる。 Therefore, although the ohmic contact characteristics with the p-type layer and the diffusion metal in relation to the dopant of the p-type layer is not preferred, the contact and adhesion between the diffusion metal layer and p-side electrode is satisfactorily performed. 一方、n側電極29はn型層23の表面に直接設けられているが、TiおよびAlの合金により充分なオーミックコンタクトが得られると考えられている。 On the other hand, n-side electrode 29 is provided directly on the surface of the n-type layer 23, sufficient ohmic contact is considered to be obtained by an alloy of Ti and Al.
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
従来のチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、前述のように、オーミックコンタクト特性を考慮して、n側電極とp側電極とで異なる材料が使用されている。 The semiconductor light emitting device using a conventional gallium nitride-based compound semiconductor, as described above, in consideration of ohmic contact characteristics, different materials and n-side electrode and the p-side electrode is used. チッ化ガリウム系化合物半導体を使用した半導体発光素子は、前述の図3に示されるように、サファイアなどからなる絶縁基板上に半導体層が積層されるため、n側およびp側の両電極とも基板の同一面側に設けられることが多い。 The semiconductor light emitting device using the gallium nitride based compound semiconductor, as shown in FIG. 3 described above, since the semiconductor layer is laminated on an insulating substrate made of sapphire, both electrodes of the n-side and p-side substrate It provided in the same surface side in many cases. しかし、n側電極とp側電極の材料が異なるため、両電極はそれぞれ別々に形成されている。 However, since the material of the n-side electrode and the p-side electrode are different, the two electrodes are separately formed. そのため、電極を形成する工数が2倍かかり、コストアップの原因となっている。 Therefore, man-hours to form the electrode takes twice, causing the cost.
【0005】 [0005]
また、n側電極はn形層とのオーミックコンタクト特性を向上させる観点からTiおよびAlの合金が用いられているが、表面側に設けられるAlの表面は腐食しやすく金線によるワイヤボンディングの接着強度が弱いという問題がある。 Although the n-side electrode is Ti and Al alloy is used from the viewpoint of improving the ohmic contact characteristics between the n-type layer, the surface of the Al provided on the surface side of the adhesive of the wire bonding due to corrosion and easy to gold strength there is a problem that weak.
【0006】 [0006]
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、チッ化ガリウム系化合物半導体の積層体を有する半導体発光素子において、オーミックコンタクト特性およびワイヤボンディングの接着強度を向上させながら、n側電極とp側電極との材料を共通化することにより、両電極を同時に形成して安価に製造することができる半導体発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, in the semiconductor light emitting device having a stack of gallium nitride-based compound semiconductor, while improving the adhesion strength of the ohmic contact characteristics and wire bonding, n-side electrode and p by sharing the material of the side electrode, and an object thereof is to provide a semiconductor light-emitting device can be manufactured at low cost by forming the both electrodes at the same time.
【0007】 [0007]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明による半導体発光素子は、基板と、該基板上に設けられるチッ化ガリウム系化合物半導体からなるn形層およびp形層を含む半導体積層部と、前記n形層およびp形層にそれぞれ接続して設けられるn側電極およびp側電極とからなり、前記n側電極およびp側電極は、それぞれ半導体層側にAu - Ge - Ni、Zn - Ni、In - Ni、In - ZnおよびIn - Zn - Niから選ばれる少なくとも1種の合金からなる薄膜層と、最表面にAu層とを有し、前記n側電極およびp側電極が同じ金属材料で形成されている。 The semiconductor light emitting device according to the present invention, respectively connected to the semiconductor lamination portion, the n-type layer and a p-type layer comprising a substrate and an n-type layer and a p-type layer made of gallium nitride based compound semiconductor provided on the substrate and consists of a n-side electrode and the p-side electrode is provided, the n-side electrode and the p-side electrode, Au on the semiconductor layer side, respectively - Ge - Ni, Zn - Ni , in - Ni, in - Zn and in - Zn - a thin film layer comprising at least one alloy selected from Ni, and an Au layer on the outermost surface, the n-side electrode and the p-side electrode are formed of the same metal material.
【0008】 [0008]
ここにチッ化ガリウム系化合物半導体とは、III 族元素のGaとV族元素のNとの化合物またはIII 族元素のGaの一部がAl、Inなどの他のIII 族元素と置換したものおよび/またはV族元素のNの一部がP、Asなどの他のV族元素と置換した化合物からなる半導体をいう。 Here the gallium nitride based compound semiconductor, that part of the Ga compound or a group III element and N of Ga and group V elements of the III group element is substituted Al, and other group III element such as In and some of / or group V element N refers to a semiconductor composed of P, compounds substituted with other group V elements such as as.
【0009】 [0009]
導体層と接する面に前記薄膜層が存在することにより、良好なオーミックコンタクトが得られ、表面にはAu層が存在することにより、良好なワイヤボンディング強度が得られる。 By the thin layer on the surface in contact with the semi-conductor layer is present, good ohmic contact is obtained, on the surface due to the presence of Au layer, good wire bonding strength can be obtained. 記薄膜層とAu層との間にTi層が設けられることにより、Au層の表面までは合金化され難いため、ワイヤボンディングの信頼性が向上して好ましい。 By Ti layer is provided between the front Symbol thin film layer and the Au layer, since to the surface of the Au layer is less likely to be alloyed, preferably the reliability of the wire bonding is improved.
【0010】 [0010]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体発光素子について説明をする。 Next, with reference to the accompanying drawings semiconductor light-emitting device of the present invention will be described. 図1には、チッ化ガリウム系化合物半導体層がサファイア基板上に積層される本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説明図が示されている。 FIG. 1 shows a cross-sectional illustration of an embodiment of a semiconductor light-emitting device of the present invention that a gallium nitride based compound semiconductor layer is laminated on a sapphire substrate is shown.
【0011】 [0011]
本発明の半導体発光素子は、図1に示されるように、たとえばサファイア(Al 23単結晶)などからなる基板1の表面に発光領域を形成するための半導体層2〜5が積層されて半導体積層部を形成し、その表面に拡散メタル層7を介してp側電極(上部電極)8が形成されている。 The semiconductor light-emitting device of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, sapphire semiconductor layer 2-5 to form a light emitting region on the surface of the substrate 1 made of (Al 2 O 3 single crystal) are laminated forming a semiconductor lamination portion, p-side electrode (upper electrode) 8 is formed through a diffusion metal layer 7 on the surface thereof. また、積層された半導体層3〜5の一部が除去されて露出したn形層3にn側電極(下部電極)9が形成されている。 Further, n-side electrode (lower electrode) 9 is formed on the n-type layer 3 partially exposed by removing the stacked semiconductor layers 3-5. この例では、p側電極8およびn側電極9が、共にNiまたはZnを含有する金属薄膜8a、9aとTi層8b、9bとAu層8c、9cとの積層構造からなっており、このように両電極8、9が同じ材料で同じ厚さに形成されていることに本発明の特徴がある。 In this example, p-side electrode 8 and the n-side electrode 9, a metal thin film 8a containing Ni or Zn together, 9a and the Ti layer 8b, has become 9b and an Au layer 8c, a laminated structure with 9c, thus the present invention is characterized in that both electrodes 8 and 9 are formed in the same thickness of the same material. 拡散メタル層7は、たとえばNiとAuとの合金からなっている。 Diffusion metal layer 7, for example of an alloy of Ni and Au.
【0012】 [0012]
基板1上に積層される半導体層は、たとえばGaNからなる低温バッファ層2が0.01〜0.2μm程度堆積され、ついでクラッド層となるn形層3が1〜5μm程度堆積され、さらに、バンドギャップエネルギーがクラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばInGaN系化合物半導体からなる活性層4が0.005〜0.3μm程度、p形のAlGaN系化合物半導体層5aおよびGaN層5bからなるp形層(クラッド層)5が0.2〜1μm程度、それぞれ順次積層されることにより構成されている。 Semiconductor layer laminated on the substrate 1, for example, low-temperature buffer layer 2 made of GaN is deposited to a thickness of about 0.01 to 0.2 [mu] m, then n-type layer 3 serving as a cladding layer is 1~5μm about deposition, further, p band gap energy consists smaller than the material, for example the active layer 4 is about 0.005~0.3μm made of InGaN-based compound semiconductor, AlGaN based compound p-type semiconductor layer 5a and the GaN layer 5b of the cladding layer type layer (cladding layer) 5 is about 0.2 to 1 [mu] m, it is constructed by sequentially stacking, respectively.
【0013】 [0013]
なお、p形層5はAlGaN系化合物半導体層5aとGaN層5bとの複層になっているが、キャリアの閉じ込め効果の点からAlを含む層が設けられることが好ましいためで、GaN層だけでもよい。 Although p-type layer 5 is in the double layer of the AlGaN based compound semiconductor layer 5a and the GaN layer 5b, because it is preferable that the layer containing Al in terms of the carrier confinement effect is provided, only the GaN layer But good. また、n形層3にもAlGaN系化合物半導体層を設けて複層にしてもよく、またこれらを他のチッ化ガリウム系化合物半導体層で形成することもできる。 Also, n-type layer 3 is provided an AlGaN based compound semiconductor layer may be a multilayer, it can also be formed of these other gallium nitride-based compound semiconductor layer. さらに、この例では、n形層3とp形層5とで活性層4が挟持されたダブルヘテロ接合構造であるが、n形層とp形層とが直接接合するpn接合構造のものでもよい。 Furthermore, in this example, the active layer 4 in the n-type layer 3 and the p-type layer 5 is double hetero junction structure sandwiched, be of the pn junction structure in which a n-type layer and the p-type layer directly bonded good.
【0014】 [0014]
本発明の半導体発光素子では、前述のように、p側電極8とn側電極9とが同じ厚さの同じ材料からなっている。 In the semiconductor light-emitting device of the present invention, as described above, the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 is made of the same material of the same thickness. すなわち、両電極8、9共に図2(a)に示されるように、NiおよびAuの合金層からなる金属薄膜8a、9a(図では単にaで示す)が、たとえばNiおよびAuをそれぞれ5nmづつ成膜してシンターすることにより、半導体層にも一部が浸透し、全体で2〜7nm程度の厚さに形成されている。 That is, as shown in the electrodes 8,9 together FIG. 2 (a), the metal thin film 8a formed of an alloy layer of Ni and Au, 9a (simply in the figure indicated by a) is, for example, each of 5nm increments Ni and Au by sintering by forming, also penetrate a portion in the semiconductor layer, it is formed to a thickness of about 2~7nm throughout. その上にTi層8b、9b(図では単にbで示す)が0.1μm程度、およびAu層8c、9c(図では単にcで示す)が0.3μm程度それぞれ積層され、電極形状にパターニングされることにより形成されている。 Ti layer 8b thereon, 9b (only in FIG indicated by b) is 0.1μm or so, and Au layer 8c, (simply shown by c in FIG.) 9c are stacked respectively about 0.3 [mu] m, is patterned into an electrode shape It is formed by Rukoto.
【0015】 [0015]
つぎに、本発明の半導体発光素子のp側電極8およびn側電極9が同じ材料で形成されていても、オーミックコンタクト特性が良好で、かつ、ワイヤボンディングの接着力が十分な強さになる理由について説明をする。 Then, even if the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 of the semiconductor light-emitting device of the present invention is formed of the same material, the ohmic contact characteristics excellent, and the adhesion of the wire bonding is strong enough It will be an explanation why.
【0016】 [0016]
p側電極8は拡散メタル層7上に設けられるため、p形層5と拡散メタル層7とのオーミックコンタクトはともかく、p側電極8と拡散メタル層7との間は比較的良好な接続が得られる。 Since the p-side electrode 8 is provided on the diffusion metal layer 7, ohmic contact with the p-type layer 5 and the diffusion metal layer 7 aside, between the p-side electrode 8 and the diffusion metal layer 7 has a relatively good connection can get. 一方、n側電極9は、n形層3に直接設けられ、Siドープのチッ化ガリウム系化合物半導体からなるn形層3とのオーミックコンタクトはTiとAlとの積層膜が最適と考えられていた。 On the other hand, n-side electrode 9 is disposed directly on the n-type layer 3, an ohmic contact between the n-type layer 3 made of a gallium nitride based compound semiconductor of Si-doped believed that optimum laminated film of Ti and Al It was. しかし、電極の最表層には、金線などがワイヤボンディングされ、Alの酸化膜が形成されると、ワイヤボンディングの接着強度が低下する。 However, the outermost layer of the electrode, such as gold wires are wire-bonded, the oxide film of Al is formed, the adhesion strength of the wire bonding is reduced. さらに、せっかくp側電極8とn側電極9とが同じ方向に設けられていても、その材料が異なることから電極を別々に形成しなければならない。 Furthermore, even if much trouble and the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 is provided in the same direction, the material must be formed separately the electrodes from different.
【0017】 [0017]
そこで本発明者らがオーミックコンタクト特性の向上およびワイヤボンディングの接着力を向上させるため、鋭意検討を重ねた結果、Au/Ni合金などのNiまたはZnを含み、Siがドープされたチッ化ガリウム系化合物半導体と共に合金化した薄膜で、2〜7nm程度に薄く形成されることにより、その表面に設けられる金属の材料にかかわらず、比較的良好なオーミックコンタクト特性が得られることを見出したものである。 Therefore since the present inventors have improved the adhesion improvement and wire bonding the ohmic contact characteristic, as a result of intensive studies, include Ni or Zn, such as Au / Ni alloy, gallium nitride based doped with Si in conjunction with the compound semiconductor alloyed thin film, by being thinned to about 2 to 7 nm, regardless of the material of the metal provided on the surface thereof, in which relatively good ohmic contact characteristics it is obtained . すなわち、従来のn形層3に直接前述のTiおよびAlの合金層で設けられる場合と本発明のように、金属薄膜9aを介して前述のTi層9bおよびAu層9cの積層構造で設けられる場合とで、直列抵抗を比較した結果、両者の差は殆どなく、むしろ金属薄膜9aを介在させる方が直列抵抗が小さくなることを見出した。 That is, as is the case with the present invention that the conventional n-type layer 3 is provided with an alloy layer directly above the Ti and Al, is provided in the laminated structure of Ti layer 9b and the Au layer 9c described above through the metal thin film 9a in the case, the result of comparing the series resistance, the difference between them is little, who is rather interposing a thin metal film 9a found that series resistance decreases. これは、金属薄膜がオーミックコンタクトメタルの役割を果たし、電気的導通を向上するためと考えられる。 This metal thin film plays the role of ohmic contact metal, is believed to improve the electrical conduction.
【0018】 [0018]
その結果、p側電極とn側電極とを同条件で同時に形成することができると共に、その最表面をAu層とすることができ、ワイヤボンディングの接着力を充分に強くすることができる。 As a result, a p-side electrode and the n-side electrode it is possible to form simultaneously in the same conditions, the outermost surface can be an Au layer, the adhesion of the wire bonding can be sufficiently strong. すなわち、ワイヤボンディングのワイヤには金線が用いられ、Au同士の接着であるため、確実にボンディングされ、従来ボンディング剥れによる不良率が20%程度あったものが、0%になった。 That is, the gold wire is used for the wire bonding wires, since an adhesive of Au each other reliably be bonded, conventional ones bonding peeling due to defective rate was about 20%, was 0%.
【0019】 [0019]
このように、金属薄膜8a、9aはオーミックコンタクトを達成するものであるため、チッ化ガリウム系化合物半導体と共に合金化された薄い金属薄膜が介在されておればよい。 Thus, the metal thin film 8a, 9a is because it is intended to achieve an ohmic contact, a thin metal film alloyed with gallium nitride based compound semiconductor may be I interposed. したがって、半導体層の表面に盛り上がるほど設けられていなくても、半導体層中に合金化された分だけで、その表面に突出する部分を王水などにより除去してもよい。 Accordingly, not be provided as swollen on the surface of the semiconductor layer, only the amount that is alloyed to the semiconductor layer, a portion protruding on the surface may be removed by aqua regia. この観点から、前述のNiとAuの合金でなくても、図2(b)〜(g)に示されるように、Ni、Au-Ge-Ni、Zn-Ni、In-Ni、In-Zn、In-Zn-Ni、などのチッ化ガリウム系化合物半導体と合金化しやすい他の金属または合金の薄膜でもよい。 In this respect, even without an alloy of the aforementioned Ni and Au, as shown in FIG. 2 (b) ~ (g), Ni, Au-Ge-Ni, Zn-Ni, In-Ni, In-Zn , in-Zn-Ni, or a thin film of a gallium nitride based compound semiconductor alloyed easily other metals or alloys, such as.
【0020】 [0020]
さらに、前述のように、金属薄膜8a、9aが合金薄膜からなっておれば、その表面にTi層が設けられていなくても、さらなる合金化は進みにくい。 Further, as described above, the metal thin film 8a, if I have 9a becomes an alloy thin film, even if no Ti layer is formed on the surface thereof, further alloying hardly proceeds. したがって、Ti層がなくて直接Au層が設けられても表面にAu層が残り、オーミックコンタクト特性およびワイヤボンディングの接着力共に良好な電極となる。 Therefore, Au layer remains on the surface even if the Au layer is provided directly without the Ti layer, the adhesive strength both good electrodes of ohmic contact characteristics and wire bonding. この場合、Au層は熱処理の際に多少金属薄膜の金属と合金化されるため、1μm程度以上の厚さに設けられることが好ましい。 In this case, Au layer to be a metal alloyed with some metal film during heat treatment, it is preferably provided in more than about 1μm thick.
【0021】 [0021]
また、前述の各例は、主として合金化される金属薄膜を介在させることにより、オーミックコンタクトを得ると共に、その表面に設けられるAu層との合金化を防いで、最表面にAu層が設けられる構造としたが、金属薄膜でなくてTiを設けて半導体層と合金化させることにより、その上にAlがなくても充分にオーミックコンタクトが得られることを見出した。 Further, the examples described above, by interposing the thin metal film is mainly alloyed with obtaining ohmic contact, preventing the alloying of the Au layer provided on its surface, Au layer is provided on the outermost surface has a structure, but by semiconductor layer alloyed provided Ti rather thin metal film, was found sufficient to ohmic contact can be obtained even without Al thereon. その結果、その表面に直接Au層を設けても同様に良好なオーミックコンタクト特性およびワイヤボンディングの接着力が得られた。 As a result, the adhesive force of the similarly be provided directly Au layer on the surface good ohmic contact characteristics and wire bonding was obtained.
【0022】 [0022]
つぎに、図1に示される半導体発光素子の製法について説明をする。 Next, a description method for producing the semiconductor light-emitting element shown in FIG. 1.
【0023】 [0023]
有機金属化学気相成長法(MOCVD法)により、キャリアガスのH 2と共にトリメチリガリウム(TMG)、アンモニア(NH 3 )などの反応ガスおよびn形にする場合のドーパントガスとしてのSiH 4などを供給して、まず、たとえばサファイアからなる絶縁基板1上に、たとえば400〜600℃程度の低温で、GaNからなる低温バッファ層2を0.01〜0.2μm程度、600〜1200℃程度の高温にして同じ組成でn形のn形層(クラッド層)3を1〜5μm程度成膜する。 Metal organic chemical vapor deposition by (MOCVD method), trimethinecyanine dust gallium with of H 2 carrier gas (TMG), ammonia and SiH 4 as dopant gas in the case of a (NH 3) reaction gas and n-type, such as supplying to, first, for example, on an insulating substrate 1 made of sapphire, for example, at a low temperature of about 400 to 600 ° C., about 0.01~0.2μm a low temperature buffer layer 2 made of GaN, a high temperature of about 600 to 1200 ° C. n-type layer of the n-type (the cladding layer) 3 1~5μm deposited to about the same composition in the. さらにドーパントガスを止めて、反応ガスとしてトリメチルインジウム(以下、TMInという)を追加し、InGaN系化合物半導体からなる活性層4を0.005〜0.3μm程度成膜する。 Further stop dopant gas, trimethyl indium (hereinafter referred to as TMIn) as a reaction gas was added and to 0.005~0.3μm about forming the active layer 4 made of InGaN-based compound semiconductor.
【0024】 [0024]
ついで、反応ガスのTMInをトリメチルアルミニウム(以下、TMAという)に変更し、ドーパントガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp 2 Mg)またはジメチル亜鉛(DMZn)を導入して、p形のAlGaN系化合物半導体層5aを0.1〜0.5μm程度、さらに再度反応ガスのTMAを止めてp形のGaN層5bを0.1〜0.5μm程度それぞれ積層し、p形層5を形成する。 Then, trimethylaluminum TMIn reactive gas (hereinafter, referred to as TMA) was changed to and and cyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) or dimethylzinc (DMZn) as a dopant gas, p-type AlGaN based compound semiconductor 0.1~0.5μm about the layer 5a, a GaN layer 5b of p-type are stacked respectively about 0.1~0.5μm further stop TMA again the reaction gas to form a p-type layer 5.
【0025】 [0025]
その後、表面にSiNなどの保護膜を設けてp形ドーパントの活性化のため、400〜800℃程度で10〜60分程度のアニールを行い、たとえばNiおよびAuを蒸着してシンターすることにより拡散メタル層7を2〜100nm程度形成する。 Then, since the activation of the p-type dopant to provide a protective film such as SiN on the surface, annealing is carried out for about 10 to 60 minutes at about 400 to 800 ° C., for example spreads by sintering by depositing Ni and Au the metal layer 7 is formed to a thickness of about 2~100nm. ついで、下部電極を形成するためn形層3が露出するように、積層された半導体層の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエッチングによりエッチングをする。 Then, as the n-type layer 3 to form the lower electrode is exposed to the etching part of stacked semiconductor layers by reactive ion etching such as chlorine gas.
【0026】 [0026]
つぎに、p側電極およびn側電極の形成場所のみが露出するように、たとえばレジストを塗布してパターニングをし、NiおよびAuをそれぞれ5nm程度づつ真空蒸着により付着し、300〜500℃程度で5〜15分程度の熱処理を行いシンターする。 Next, as only form where the p-side and n-side electrodes are exposed, for example, resist is applied to the patterning, Ni and Au were deposited by 5nm approximately one by vacuum deposition, respectively, at about 300 to 500 ° C. sinter subjected to a heat treatment of about 5 to 15 minutes. その結果、NiとAuは合金化し、その一部は半導体層に侵入してその表面には2〜7nm程度の厚さで、両電極の形成部分のみに金属薄膜8a、9aが形成される。 As a result, Ni and Au is alloyed, some of invade the semiconductor layer at a thickness of about 2~7nm on the surface, only the metal thin film 8a forming part of the electrodes, 9a are formed. その後、さらに同様にレジスト膜を設けて電極形成部分のみが露出するようにパターニングをし、Ti層8b、9bおよびAu層8c、9cをそれぞれ0.1μm程度と0.3μm程度づつ真空蒸着などにより成膜する(リフトオフ法)。 Thereafter, further patterned to only the electrode forming portion is provided a resist film is exposed in the same manner, Ti layer 8b, 9b and Au layer 8c, 9c due to 0.1μm about and 0.3μm about by one vacuum deposition, respectively It is deposited (lift-off method). そして、300〜500℃程度で5〜15分程度シンターすることにより、上部電極8および下部電極9を形成する。 Then, by sintering about 5 to 15 minutes at about 300 to 500 ° C., to form the upper electrode 8 and lower electrode 9. その結果、図1に示される半導体発光素子が得られる。 As a result, the semiconductor light-emitting device can be obtained as shown in FIG.
【0027】 [0027]
Au-Ni合金以外の合金薄膜を形成する場合、同様に各金属の薄膜を積層してシンターすることにより、それらの金属の合金薄膜が形成される。 When forming an alloy thin film other than au-Ni alloy by sintering by stacking a thin film of the metal as well, an alloy thin film of these metals is formed. たとえばAu-Ge-Ni薄膜を形成する場合には、Ni層を5nm程度、Ge層を5nm程度、Au層を5nm程度それぞれ真空蒸着により積層し、200〜500℃程度で5〜40分程度の熱処理をすることにより形成される。 For example in the case of forming a Au-Ge-Ni thin film is about 5nm a Ni layer, about 5nm of Ge layer, respectively about 5nm an Au layer was deposited by vacuum deposition, of about 5 to 40 minutes at about 200 to 500 ° C. It is formed by the heat treatment. 他のZn-Ni、In-Ni、In-Zn、In-Zn-Niについても同様である。 The same applies to the other Zn-Ni, In-Ni, In-Zn, In-Zn-Ni.
【0028】 [0028]
以上のように、本発明によれば、p側電極とn側電極とが同じ材料で、同じ厚さに形成されているため、同じ工程で同時に形成される。 As described above, according to the present invention, in the p-side electrode and the n-side electrode are the same material, since it is formed in the same thickness, it is formed simultaneously in the same process. そのため、工程数が減少し、工数も減ってコストダウンに大きく寄与する。 Therefore, the number of steps is reduced, greatly contributes to cost reduction also reduced man-hours.
【0029】 [0029]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、オーミックコンタクト特性を維持しながらワイヤボンディングの接着力が向上し、信頼性が大幅に向上する。 According to the present invention, improved adhesive strength of wire bonding while keeping the ohmic contact characteristics, reliability is greatly improved. しかも、p側電極とn側電極とが同じ材料であるため、両電極を同時に形成することができ、工数を削減することができる。 Moreover, since a p-side electrode and the n-side electrode of the same material, it is possible to form the both electrodes at the same time, it is possible to reduce the man-hours. その結果、信頼性が高く、安価な半導体発光素子が得られる。 As a result, reliable, inexpensive semiconductor light-emitting device can be obtained.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説明図である。 1 is a cross-sectional illustration of an embodiment of a semiconductor light-emitting device of the present invention.
【図2】図1のp側電極およびn側電極の構成例を示す図である。 2 is a diagram showing a configuration example of a p-side electrode and the n-side electrode of FIG.
【図3】従来の半導体発光素子の一例の斜視説明図である。 3 is a perspective illustration of an example of a conventional semiconductor light-emitting device.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 基板3 n形層4 活性層5 p形層8 p側電極8a 金属薄膜8b Ti層8c Au層9 n側電極9a 金属薄膜9b Ti層9c Au層 1 substrate 3 n-type layer 4 active layer 5 p-type layer 8 p-side electrode 8a metal thin film 8b Ti layer 8c Au layer 9 n-side electrode 9a metal thin film 9b Ti layer 9c Au layer

Claims (2)

  1. 基板と、該基板上に設けられるチッ化ガリウム系化合物半導体からなるn形層およびp形層を含む半導体積層部と、前記n形層およびp形層にそれぞれ接続して設けられるn側電極およびp側電極とからなり、前記n側電極およびp側電極は、それぞれ半導体層側にAu - Ge - Ni、Zn - Ni、In - Ni、In - ZnおよびIn - Zn - Niから選ばれる少なくとも1種の合金からなる薄膜層と、最表面にAu層とを有し、前記n側電極およびp側電極が同じ金属材料で形成されてなる半導体発光素子。 A substrate, a semiconductor lamination portion including a n-type layer and a p-type layer made of gallium nitride based compound semiconductor provided on the substrate, n-side electrode and is provided by connecting to each of the n-type layer and a p-type layer consists of a p-side electrode, the n-side electrode and the p-side electrode, Au respectively on the semiconductor layer side - Ge - Ni, Zn - Ni , in - Ni, in - Zn and an in - Zn - at least one selected from Ni a thin film layer made of the species of the alloy, a semiconductor light emitting device and an Au layer on the outermost surface, the n-side electrode and the p-side electrode is formed of the same metal material.
  2. 前記薄膜層とAu層との間にTi層が設けられてなる請求項記載の半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the Ti layer is provided between the thin layer and the Au layer.
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