JP5471485B2 - Nitride semiconductor device and pad electrode manufacturing method for nitride semiconductor device - Google Patents

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本発明は、窒化物半導体素子、特に発光素子等とする窒化物半導体素子の電極構造の技術に関する。   The present invention relates to a technique of an electrode structure of a nitride semiconductor device, particularly a nitride semiconductor device such as a light emitting device.

窒化物半導体は、一般に、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子、太陽電池や光センサ等の受光素子、トランジスタやパワーデバイス等の電子デバイスに用いられる。特に、窒化物半導体を用いた発光ダイオードは、バックライト等に用いる各種光源、照明、信号機、大型ディスプレイ等に幅広く利用されている。   Nitride semiconductors are generally used in light emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LD), light receiving elements such as solar cells and optical sensors, and electronic devices such as transistors and power devices. In particular, light emitting diodes using nitride semiconductors are widely used in various light sources used for backlights, lighting, traffic lights, large displays, and the like.

窒化物半導体を用いた窒化物半導体素子は、基本的に、基板上にn型窒化物半導体層、p型窒化物半導体層が積層され、n型、p型のそれぞれの窒化物半導体層に電気的に接続するn側電極、p側電極が形成された構造である。両電極を上面側に形成する場合、上層のp型窒化物半導体層の一部を除去してn型窒化物半導体層が露出した領域にn側電極を形成し、p型窒化物半導体層上にp側電極を形成する。ここで、特に上面を光の取り出し/取り込み面とする発光素子や受光素子とする窒化物半導体素子については、その上面のp型窒化物半導体層上に透光性電極をほぼ全面に形成し、さらにその上の一部の領域にAu等の金属からなるパッド電極を形成してp側電極とする構造が知られている。   In a nitride semiconductor device using a nitride semiconductor, an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer are basically stacked on a substrate, and the n-type and p-type nitride semiconductor layers are electrically connected to each other. In this structure, an n-side electrode and a p-side electrode to be connected are formed. When both electrodes are formed on the upper surface side, a part of the upper p-type nitride semiconductor layer is removed to form an n-side electrode in a region where the n-type nitride semiconductor layer is exposed, and on the p-type nitride semiconductor layer. A p-side electrode is formed. Here, particularly for a nitride semiconductor element having a light extraction / capture surface on the upper surface and a light receiving element, a translucent electrode is formed on the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer on the upper surface. Furthermore, a structure is known in which a pad electrode made of a metal such as Au is formed in a part of the upper region to form a p-side electrode.

p側電極において、透光性電極は、パッド電極からの電流をp型窒化物半導体層全体に供給すると共に、光を透過させて、発光素子であれば外部へ光を取り出し、受光素子であれば内部に取り込み可能とする。透光性電極としては、一般的に、インジウム−スズ酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)等の導電性酸化物が用いられる。一方、n側電極については、n型窒化物半導体層への接続面積が少なくてよいので光を透過させる必要がなく、そのため、n型窒化物半導体層上の一部の領域に直接にパッド電極が形成される。 In the p-side electrode, the translucent electrode supplies the current from the pad electrode to the entire p-type nitride semiconductor layer and transmits light. Can be taken inside. As a translucent electrode, generally conductive oxide such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), etc. Things are used. On the other hand, the n-side electrode does not need to transmit light because the connection area to the n-type nitride semiconductor layer may be small, and therefore, the pad electrode directly on a part of the region on the n-type nitride semiconductor layer. Is formed.

n側電極(パッド電極)は、n型窒化物半導体と良好にオーミック接触するAl,W,Cr,Ti等からなるオーミック接触層と、ワイヤとの密着性のよいAu等のボンディング層との2層構造、あるいはこの2層の間にさらにPt等のバリア層を設けた3層構造とすることが一般的であった(例えば特許文献1,2)。一方、p側のパッド電極は、透光性電極上に形成するため、ITO等の酸化物と密着性がよく、さらにこの酸化物を介してp型窒化物半導体にオーミック接触可能なRhやPt等を最下層とし、これにAu等のボンディング層を積層して形成するのが一般的であった。すなわち、n側とp側とではパッド電極を異なる構造とする必要があった。しかし、n型窒化物半導体、およびp型窒化物半導体上の透光性電極の両方に接続可能なパッド電極構造があれば、n側、p側のパッド電極を共通の構造とすることができるので、窒化物半導体素子全体の構造を簡略化し、製造コストを低減できる。そこで、n側、p側両用のパッド電極構造が開発されている。   The n-side electrode (pad electrode) is composed of an ohmic contact layer made of Al, W, Cr, Ti or the like in good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor, and a bonding layer of Au or the like having good adhesion to the wire. Generally, a layer structure or a three-layer structure in which a barrier layer such as Pt is further provided between the two layers (for example, Patent Documents 1 and 2). On the other hand, since the pad electrode on the p side is formed on the translucent electrode, it has good adhesion to an oxide such as ITO, and further, ohmic contact with the p-type nitride semiconductor can be achieved through this oxide. In general, it is formed by laminating a bonding layer such as Au on the lowermost layer. That is, the pad electrode needs to have different structures on the n side and the p side. However, if there is a pad electrode structure that can be connected to both the n-type nitride semiconductor and the translucent electrode on the p-type nitride semiconductor, the n-side and p-side pad electrodes can have a common structure. Therefore, the entire structure of the nitride semiconductor device can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Thus, pad electrode structures for both n-side and p-side have been developed.

例えば、特許文献3には、n型窒化物半導体と良好にオーミック接触するTiを、p側電極における導電性酸化物の表面粗さより薄い膜厚で形成することで、導電性酸化物との密着性に劣るTiの非酸化膜形成部分を連続させないようにして、その上に導電性酸化物と密着性のよいRh、さらにボンディング層としてAuを積層した、n側電極にも適用可能なp側のパッド電極が開示されている。また、特許文献4には導電性酸化物と密着性のよいRh,Pt等の第1の金属を島状に点在させた上に、n型窒化物半導体とオーミック接触するAl,Ti等の第2の金属を膜として積層することで、p側の導電性酸化物およびn型窒化物半導体のそれぞれに第1、第2の2種類の金属が接触するオーミック接触層を備えるパッド電極が開示されている。   For example, Patent Document 3 discloses that Ti that is in good ohmic contact with an n-type nitride semiconductor is formed with a film thickness that is thinner than the surface roughness of the conductive oxide in the p-side electrode, thereby being in close contact with the conductive oxide. P-side applicable to the n-side electrode in which the non-oxide film forming portion of inferior Ti is not made continuous, and the conductive oxide and Rh have good adhesion, and Au is further laminated as a bonding layer. A pad electrode is disclosed. Further, Patent Document 4 discloses that first metals such as Rh and Pt having good adhesion with a conductive oxide are scattered in an island shape, and Al, Ti, and the like that are in ohmic contact with an n-type nitride semiconductor. Disclosed is a pad electrode including an ohmic contact layer in which a first metal and a second metal are in contact with each of a p-side conductive oxide and an n-type nitride semiconductor by laminating a second metal as a film. Has been.

特許第4099989号公報Japanese Patent No. 4099989 米国特許第7335519号明細書US Pat. No. 7,335,519 特開2006−324511号公報JP 2006-324511 A 特開2008−41866号公報JP 2008-41866 A

しかしながら、これらの従来技術によるパッド電極は、特にp側のパッド電極として導電性酸化物への密着性の点で改良の余地がある。   However, these pad electrodes according to the prior art have room for improvement particularly in terms of adhesion to the conductive oxide as the p-side pad electrode.

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、p型窒化物半導体層上の透光性電極、およびn型窒化物半導体層のいずれにおいても、オーミック接触が可能で、さらに密着性にも優れたパッド電極を備える窒化物半導体素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and ohmic contact is possible in both the translucent electrode on the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer, and the adhesion is improved. Another object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device having an excellent pad electrode.

すなわち本発明に係る窒化物半導体素子は、n型窒化物半導体層と、前記n型窒化物半導体層に積層されたp型窒化物半導体層と、前記p型窒化物半導体層上に形成された導電性酸化物からなる透光性電極と、前記透光性電極上の一部の領域に形成されたp側パッド電極と、前記n型窒化物半導体層に接続するn側パッド電極と、を備える構造である。そして、p側パッド電極、またはn側パッド電極p側パッド電極は、n型窒化物半導体層および透光性電極のそれぞれに接触する側から順に、厚さ1nm以上9nm未満のCr層、前記Cr層の厚さ以上の厚さのPt層を積層して備えることを特徴とする That is, the nitride semiconductor device according to the present invention is formed on an n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer stacked on the n-type nitride semiconductor layer, and the p-type nitride semiconductor layer. A translucent electrode made of a conductive oxide, a p-side pad electrode formed in a part of the translucent electrode, and an n-side pad electrode connected to the n-type nitride semiconductor layer. It is a structure with. Then, p-side pad electrode or the n-side pad electrode and the p-side pad electrodes, in turn from the side in contact with the respective n-type nitride semiconductor layer and the translucent electrode, Cr layer of less than a thickness of 1 nm 9 nm,, characterized in that it comprises by stacking Pt layer having a thickness of more than the thickness of the pre-Symbol Cr layer.

このように、n型窒化物半導体へのオーミック接触性に優れたCrを極めて薄く厚さを制限して1層目(最下層)とし、その上に導電性酸化物を介してのp型窒化物半導体へのオーミック接触可能なPtを積層することにより、単層ではp型窒化物半導体へのオーミック接触をしないCrが1層目であっても、オーミック接触性が得られるようになる。すなわち、n側パッド電極およびp側パッド電極のいずれに適用しても低抵抗なパッド電極とすることができる。特に、Pt層をCr層の厚さ以上とすることでCr層がPt層の影響を受け易く、より前記効果が得られる。   As described above, Cr having excellent ohmic contact with the n-type nitride semiconductor is extremely thin and the thickness is limited to the first layer (lowermost layer), and p-type nitridation via the conductive oxide is further formed thereon. By laminating Pt capable of ohmic contact with a physical semiconductor, ohmic contact can be obtained even if the first layer is Cr which does not make ohmic contact with a p-type nitride semiconductor. That is, a low-resistance pad electrode can be obtained regardless of whether it is applied to either the n-side pad electrode or the p-side pad electrode. In particular, by setting the Pt layer to be equal to or greater than the thickness of the Cr layer, the Cr layer is easily affected by the Pt layer, and the above effect can be obtained.

さらに、このような構造としたn側パッド電極およびp側パッド電極の少なくとも一方においては、以下の構造とすることが好ましい。すなわち、Cr層は、その上のPt層の一部が拡散されて、当該Pt層との間にCrとPtとを含有する層が形成されていることが好ましい。このように、界面にCr−Pt合金の層が形成されるようにPt層と密着することで、薄膜であるCr層に導電性酸化物への強い密着性が付与されるため、特にp側パッド電極として優れたものとすることができる。   Further, at least one of the n-side pad electrode and the p-side pad electrode having such a structure is preferably the following structure. That is, it is preferable that a part of the Pt layer on the Cr layer is diffused and a layer containing Cr and Pt is formed between the Cr layer and the Pt layer. In this way, since the Cr layer, which is a thin film, is provided with strong adhesion to the conductive oxide by being in close contact with the Pt layer so that a Cr—Pt alloy layer is formed at the interface, the p side is particularly preferred. It can be excellent as a pad electrode.

また、Pt層上にRu層またはIr層が積層されて、さらにその上にAu層が積層されて当該n側パッド電極およびp側パッド電極の少なくとも一方における最表面を形成していることが好ましく、前記Ru層またはIr層は厚さ50nm以上であることがより好ましい。   Preferably, a Ru layer or an Ir layer is laminated on the Pt layer, and an Au layer is further laminated thereon to form the outermost surface of at least one of the n-side pad electrode and the p-side pad electrode. More preferably, the Ru layer or Ir layer has a thickness of 50 nm or more.

このように、最表面にボンディング性の良好なAu層を備える場合、Pt層との間にRu層またはIr層を配することにより、Au層はPt層からの拡散が抑制されてボンディング性が低下することを防止できる。特に、このRu層またはIr層は厚さ50nm以上とすることで、より前記効果が得られる。   As described above, when an Au layer with good bonding property is provided on the outermost surface, by disposing the Ru layer or Ir layer between the Pt layer and the Au layer, diffusion from the Pt layer is suppressed and bonding property is improved. It can be prevented from decreasing. In particular, when the Ru layer or Ir layer has a thickness of 50 nm or more, the above effect can be obtained.

また本発明に係る窒化物半導体素子は、p側電極の透光性電極をインジウム−スズ酸化物(ITO)とすることが好ましい。導電性酸化物の中でもITOは高い光透過性を有し、また導電率の比較的高い材料であることから、窒化物半導体素子の発光効率を高くすることができる。   In the nitride semiconductor device according to the present invention, the translucent electrode of the p-side electrode is preferably indium-tin oxide (ITO). Among conductive oxides, ITO has a high light transmittance and is a material having a relatively high conductivity, so that the light emission efficiency of the nitride semiconductor element can be increased.

また本発明に係る窒化物半導体素子は、n側パッド電極がn型窒化物半導体層上に積層されて、平面においてp型窒化物半導体層と互いに異なる領域に形成されている構成とし、さらにn側パッド電極とp側パッド電極を、同一の積層構造とすることができる。すなわち、窒化物半導体素子において、n側パッド電極とp側パッド電極を同じ側に積層して備え、さらに同一の積層構造とすることにより、これらn側パッド電極とp側パッド電極を同時に形成することが可能となる。   In the nitride semiconductor device according to the present invention, the n-side pad electrode is stacked on the n-type nitride semiconductor layer, and is formed in a region different from the p-type nitride semiconductor layer in a plane. The side pad electrode and the p-side pad electrode can have the same stacked structure. That is, in a nitride semiconductor device, an n-side pad electrode and a p-side pad electrode are stacked on the same side, and the n-side pad electrode and the p-side pad electrode are simultaneously formed by forming the same stacked structure. It becomes possible.

そして、本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法は、前記窒化物半導体素子のn側パッド電極およびp側パッド電極を製造する方法であって、n型窒化物半導体層上および透光性電極上のそれぞれに、Cr層、Pt層を順に積層し、前記Pt層上にRu層またはIr層を積層し、さらにその上にAu層を積層する工程と、前記積層した金属層を加熱する工程と、を行うことを特徴とする。このような方法で行うことにより、p側、n側のそれぞれのパッド電極を同時に形成でき、また、積層した金属層を加熱することで、PtをCr層に拡散させることができる。   A method for manufacturing a pad electrode of a nitride semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing an n-side pad electrode and a p-side pad electrode of the nitride semiconductor device, wherein the pad electrode is formed on the n-type nitride semiconductor layer and on the transparent substrate. A step of laminating a Cr layer and a Pt layer in order on each of the photoelectrodes, a Ru layer or an Ir layer on the Pt layer, and further laminating an Au layer thereon, and the laminated metal layer And a step of heating. By performing such a method, the p-side and n-side pad electrodes can be simultaneously formed, and Pt can be diffused into the Cr layer by heating the stacked metal layers.

本発明に係る窒化物半導体素子によれば、p型、n型のいずれの窒化物半導体層に対しても、オーミック接触性および密着性の良好なパッド電極を備えることができ、さらにp側、n側のそれぞれのパッド電極を共通の構造として窒化物半導体素子の構造を簡略化することができる。そして、本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法によれば、前記のパッド電極を、p側、n側のそれぞれに同時に形成することができ、生産性がよい。   According to the nitride semiconductor device of the present invention, it is possible to provide a pad electrode with good ohmic contact and adhesiveness for any of the p-type and n-type nitride semiconductor layers, and the p-side, The structure of the nitride semiconductor device can be simplified by using the n-side pad electrode as a common structure. And according to the manufacturing method of the pad electrode of the nitride semiconductor device concerning the present invention, the above-mentioned pad electrode can be simultaneously formed in each of the p side and the n side, and productivity is good.

本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子の構造を説明する模式図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the nitride semiconductor element which concerns on embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図1に示す窒化物半導体素子におけるパッド電極の構造を模式的に示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a pad electrode structure in the nitride semiconductor device shown in FIG. 1. 本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子の製造方法を説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る実施例におけるパッド電極の密着性およびコンタクト性のCr層の厚さ依存性を説明するグラフであり、(a)は剥がれ率、(b)はコンタクト抵抗および順電圧を示す。It is a graph explaining the thickness dependence of the adhesiveness of a pad electrode and contact property in the Example which concerns on this invention, and Cr layer, (a) shows a peeling rate, (b) shows contact resistance and a forward voltage. 本発明に係る実施例におけるパッド電極のGDS分析による検出強度の厚さ方向分布を示すグラフであり、(a)、(b)、(c)はCr層の厚さがそれぞれ1nm、2nm、3nmである。It is a graph which shows the thickness direction distribution of the detection intensity by the GDS analysis of the pad electrode in the Example which concerns on this invention, (a), (b), (c) is the thickness of Cr layer 1nm, 2nm, 3nm, respectively. It is. 本発明に係る実施例におけるパッド電極の密着性およびコンタクト性の熱処理依存性を説明するグラフであり、(a)は剥がれ率、(b)はコンタクト抵抗を示す。It is a graph explaining the heat processing dependence of the adhesiveness of a pad electrode and contact property in the Example which concerns on this invention, (a) shows a peeling rate, (b) shows contact resistance. 本発明に係る実施例におけるパッド電極のGDS分析による検出強度の厚さ方向分布を示すグラフであり、(a)は熱処理前、(b)は熱処理後である。It is a graph which shows the thickness direction distribution of the detected intensity by the GDS analysis of the pad electrode in the Example which concerns on this invention, (a) is before heat processing, (b) is after heat processing. 本発明に係る実施例におけるパッド電極のCr層−Pt層間のCr−Pt合金層の形成を説明する図であり、(a)は窒化物半導体素子の透光性電極(ITO)とp側パッド電極との界面近傍の断面のSTEM像写真、(b)は深さ領域別のPt,Cr,Inの組成比を示すグラフである。It is a figure explaining formation of the Cr-Pt alloy layer of Cr layer-Pt layer of the pad electrode in the Example which concerns on this invention, (a) is the translucent electrode (ITO) of a nitride semiconductor element, and p side pad The STEM image photograph of the cross section of the interface vicinity of an electrode, (b) is a graph which shows the composition ratio of Pt, Cr, In according to depth region. 本発明に係る実施例におけるパッド電極のGDS分析による検出強度の厚さ方向分布を示すグラフであり、(a)はバリア層がIr層の実施例、(b)はバリア層がRu層の実施例、(c)はバリア層なしの比較例である。It is a graph which shows the thickness direction distribution of the detection intensity by the GDS analysis of the pad electrode in the Example which concerns on this invention, (a) is an Example whose barrier layer is an Ir layer, (b) is implementation of the Ru layer as a barrier layer. Example (c) is a comparative example without a barrier layer. 本発明に係る実施例におけるパッド電極のワイヤシェア強度を比較するグラフである。It is a graph which compares the wire shear strength of the pad electrode in the Example which concerns on this invention.

以下、本発明に係る窒化物半導体素子およびこの窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法について説明する。   Hereinafter, a nitride semiconductor device according to the present invention and a method for manufacturing a pad electrode of the nitride semiconductor device will be described.

〔窒化物半導体素子〕
本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子の構造を、図1および図2を参照して説明する。本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子10は発光素子であり、図1(b)に示すように、基板1上に、n型窒化物半導体層2と、活性層3と、p型窒化物半導体層4を積層して備える。さらに窒化物半導体素子10は、n型窒化物半導体層2に電気的に接続するn側電極(n側パッド電極)7n、およびp型窒化物半導体層4に電気的に接続するp側電極5を、共に上面側に備え、また、絶縁性の保護膜9を表面に備える。n側電極7nはパッド電極であり、p型窒化物半導体層4および活性層3の一部が除去されて露出したn型窒化物半導体層2の表面に直接に形成される。一方、p側電極5は、p型窒化物半導体層4の表面上のほぼ全面に形成された透光性電極6と、透光性電極6上の一部の領域に形成されたパッド電極(p側パッド電極)7pとからなる。保護膜9は、n側電極7nおよびp側パッド電極7pの上面を除いた、窒化物半導体素子10の全表面を被覆する。なお、本明細書における「上」とは、基板に対して窒化物半導体層を備えた側を指し、図1(b)における上方向である。
[Nitride semiconductor devices]
The structure of the nitride semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A nitride semiconductor device 10 according to an embodiment of the present invention is a light emitting device. As shown in FIG. 1B, an n-type nitride semiconductor layer 2, an active layer 3, and a p-type nitride are formed on a substrate 1. A physical semiconductor layer 4 is stacked. Further, the nitride semiconductor element 10 includes an n-side electrode (n-side pad electrode) 7 n electrically connected to the n-type nitride semiconductor layer 2 and a p-side electrode 5 electrically connected to the p-type nitride semiconductor layer 4. Are provided on the upper surface side, and an insulating protective film 9 is provided on the surface. The n-side electrode 7n is a pad electrode, and is formed directly on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 2 exposed by removing a part of the p-type nitride semiconductor layer 4 and the active layer 3. On the other hand, the p-side electrode 5 includes a translucent electrode 6 formed on almost the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 4 and a pad electrode (in a partial region on the translucent electrode 6). p-side pad electrode) 7p. Protective film 9 covers the entire surface of nitride semiconductor element 10 except for the upper surfaces of n-side electrode 7n and p-side pad electrode 7p. Note that “upper” in this specification refers to the side provided with the nitride semiconductor layer with respect to the substrate, and is the upward direction in FIG.

(基板)
基板1は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板材料であればよく、大きさや厚さ等は特に限定されない。このような基板材料としては、C面、R面、A面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル(MgA124)のような絶縁性基板、また炭化ケイ素(SiC)、シリコン、ZnS、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、および窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。本実施形態に係る窒化物半導体素子10は、n側電極7nおよびp側電極5を同一面側(上面側)に備えるため、絶縁性基板を基板1として備えることができるが、導電性基板を基板1として用いてもよい。
(substrate)
The substrate 1 may be any substrate material capable of epitaxially growing a nitride semiconductor, and the size and thickness are not particularly limited. As such a substrate material, an insulating substrate such as sapphire or spinel (MgA1 2 O 4 ) whose main surface is any one of C-plane, R-plane, and A-plane, silicon carbide (SiC), silicon, ZnS ZnO, Si, GaAs, diamond, and oxide substrates such as lithium niobate and neodymium gallate that are lattice-bonded to nitride semiconductors. Since the nitride semiconductor device 10 according to the present embodiment includes the n-side electrode 7n and the p-side electrode 5 on the same surface side (upper surface side), an insulating substrate can be provided as the substrate 1, but the conductive substrate is used. It may be used as the substrate 1.

(n型窒化物半導体層、活性層、p型窒化物半導体層)
n型窒化物半導体層2、活性層3、およびp型窒化物半導体層4としては、特に限定されるものではないが、例えばInXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y<1)等の窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。n型窒化物半導体層2、活性層3、およびp型窒化物半導体層4(適宜まとめて窒化物半導体層2,3,4という)は、それぞれ単層構造でもよいが、組成および膜厚の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に発光層である活性層3は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸または多重量子井戸構造であることが好ましく、さらに井戸層がInを含む窒化物半導体であることが好ましい。なお、基板1上に、任意に基板1との格子定数の不整合を緩和させるためのバッファ層等の下地層(図示せず)を介してn型窒化物半導体層2を形成してもよい。
(N-type nitride semiconductor layer, active layer, p-type nitride semiconductor layer)
The n-type nitride semiconductor layer 2, the active layer 3, and the p-type nitride semiconductor layer 4 are not particularly limited. For example, In x Al Y Ga 1-XY N (0 ≦ X, 0 ≦ Y A gallium nitride compound semiconductor such as X + Y <1) is preferably used. Each of n-type nitride semiconductor layer 2, active layer 3, and p-type nitride semiconductor layer 4 (collectively referred to as nitride semiconductor layers 2, 3, and 4) may each have a single-layer structure. A laminated structure of different layers, a superlattice structure, or the like may be used. In particular, the active layer 3 that is a light emitting layer preferably has a single quantum well or multiple quantum well structure in which thin films that produce quantum effects are stacked, and the well layer is preferably a nitride semiconductor containing In. Note that the n-type nitride semiconductor layer 2 may be formed on the substrate 1 through an underlayer (not shown) such as a buffer layer for arbitrarily relaxing the lattice constant mismatch with the substrate 1. .

通常、このような窒化物半導体層は、それぞれがMIS接合、PIN接合、またはPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造、またはダブルへテロ構造等として構成されてもよく、また、膜厚も特に限定されるものではなく、種々の膜厚で構成することができる。窒化物半導体層の積層構造としては、例えば、AlGaNよりなるバッファ層、アンドープGaN層、Siドープn型GaNよりなるn側コンタクト層、GaN層とInGaN層とを交互に積層させた超格子層、GaN層とInGaN層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の活性層、MgドープAlGaN層とMgドープInGaN層とを交互に積層させた超格子層、MgドープGaNよりなるp側コンタクト層、等が挙げられる。   Usually, such a nitride semiconductor layer may be configured as a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure each having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction, and the film thickness is particularly It is not limited and can be configured with various film thicknesses. As a laminated structure of the nitride semiconductor layer, for example, a buffer layer made of AlGaN, an undoped GaN layer, an n-side contact layer made of Si-doped n-type GaN, a superlattice layer in which GaN layers and InGaN layers are alternately laminated, An active layer having a multiple quantum well structure in which GaN layers and InGaN layers are alternately stacked, a superlattice layer in which Mg-doped AlGaN layers and Mg-doped InGaN layers are alternately stacked, a p-side contact layer made of Mg-doped GaN, Etc.

本発明において、窒化物半導体層の形成方法としては、特に限定されないが、MOVPE(有機金属気相成長法)、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)等、窒化物半導体の成長方法として公知の方法を好適に用いることができる。特に、MOCVDは結晶性よく成長させることができるので好ましい。また、窒化物半導体層2,3,4は、種々の窒化物半導体の成長方法を使用目的により適宜選択して成長させることが好ましい。   In the present invention, the method for forming the nitride semiconductor layer is not particularly limited, but MOVPE (metal organic chemical vapor deposition), MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor deposition), MBE. A known method such as (molecular beam epitaxy) can be suitably used as a method for growing a nitride semiconductor. In particular, MOCVD is preferable because it can be grown with good crystallinity. The nitride semiconductor layers 2, 3, and 4 are preferably grown by appropriately selecting various nitride semiconductor growth methods according to the purpose of use.

(n側電極、p側電極)
n側電極7nはn型窒化物半導体層2に、p側電極5はp型窒化物半導体層4に、それぞれ電気的に接続して外部から電流を供給する。ここで、窒化物半導体の中でも好適な窒化ガリウム系化合物半導体はp型になり難く、すなわちp型窒化物半導体層4は比較的抵抗が高い傾向がある。そのため、電極をp型窒化物半導体層4上の一部の領域のみで接続すると、窒化物半導体素子10に供給される電流はp型窒化物半導体層4中で広がり難く、発光が面内で不均一になる。したがって、p型窒化物半導体層4の面内全体に均一に電流が流れるように、p側電極5はp型窒化物半導体層4上により広い面積で接続して設ける必要がある。ただし、上面を窒化物半導体素子10の光取り出し面とするため、p側電極5で光取り出し効率を低下させないように、p側電極5は、p型窒化物半導体層4上に直接に、その全面またはそれに近い面積の領域(ほぼ全面)に形成された透光性電極6を備える。そして、p側電極5はさらに透光性電極6上に、ワイヤボンディング等で外部回路に接続するために、ボンディング性の良好なAu等を表面に備えるパッド電極(p側パッド電極)7pを備える。p側パッド電極7pは、光を多く遮らない程度に、ボンディングに必要な平面視形状および面積であって、透光性電極6の平面視形状より小さく、内包されるように、すなわち透光性電極6上の一部の領域に形成される。
(N-side electrode, p-side electrode)
The n-side electrode 7n is electrically connected to the n-type nitride semiconductor layer 2, and the p-side electrode 5 is electrically connected to the p-type nitride semiconductor layer 4 to supply current from the outside. Here, a suitable gallium nitride compound semiconductor among nitride semiconductors is unlikely to be p-type, that is, the p-type nitride semiconductor layer 4 tends to have a relatively high resistance. Therefore, when the electrodes are connected only in a part of the region on the p-type nitride semiconductor layer 4, the current supplied to the nitride semiconductor element 10 hardly spreads in the p-type nitride semiconductor layer 4, and light emission is in-plane. It becomes uneven. Therefore, the p-side electrode 5 needs to be connected on a larger area on the p-type nitride semiconductor layer 4 so that the current flows uniformly throughout the surface of the p-type nitride semiconductor layer 4. However, since the upper surface is the light extraction surface of the nitride semiconductor element 10, the p-side electrode 5 is directly connected to the p-type nitride semiconductor layer 4 so that the light extraction efficiency is not reduced by the p-side electrode 5. A translucent electrode 6 is provided on the entire surface or a region having an area close to it (substantially the entire surface). The p-side electrode 5 is further provided with a pad electrode (p-side pad electrode) 7p having Au or the like having a good bonding property on the surface for connection to an external circuit by wire bonding or the like on the translucent electrode 6. . The p-side pad electrode 7p has a planar view shape and area necessary for bonding so as not to block much light, and is smaller than the planar view shape of the translucent electrode 6, so that it is contained, that is, translucent. It is formed in a partial region on the electrode 6.

一方、低抵抗のn型窒化物半導体層2には、n側電極7nは、接続面積は少なくてよいので、光を透過させないパッド電極(n側パッド電極)のみで構成することができ、n型窒化物半導体層2上に直接に形成される。また、本実施形態に係る窒化物半導体素子10は、上面側にn側パッド電極7nを備えるので、n型窒化物半導体層2上の当該n側パッド電極7nを接続するための領域における活性層3およびp型窒化物半導体層4が除去されており(図1(b)参照)、すなわちこの領域は発光しない。したがって、このn側電極(n側パッド電極)7nは、発光量を大きく減少させない程度に、p側パッド電極7pと同様にボンディングに必要な、そしてn型窒化物半導体層2との電気的接続に必要な平面視形状および面積に形成される。n側パッド電極7nおよびp側パッド電極7pの窒化物半導体素子10の平面視におけるそれぞれの位置は、特に限定しないが、パッド電極7n,7p自身や外部回路から接続したワイヤで遮られる光量をより抑制できること、ボンディングの作業性等に基づいて設計すればよい。   On the other hand, in the low resistance n-type nitride semiconductor layer 2, since the n-side electrode 7n may have a small connection area, the n-side electrode 7n can be composed of only a pad electrode (n-side pad electrode) that does not transmit light. It is formed directly on the type nitride semiconductor layer 2. In addition, since the nitride semiconductor device 10 according to the present embodiment includes the n-side pad electrode 7n on the upper surface side, the active layer in the region for connecting the n-side pad electrode 7n on the n-type nitride semiconductor layer 2 is used. 3 and the p-type nitride semiconductor layer 4 are removed (see FIG. 1B), that is, this region does not emit light. Therefore, the n-side electrode (n-side pad electrode) 7n is necessary for bonding in the same manner as the p-side pad electrode 7p so as not to greatly reduce the amount of light emission, and is electrically connected to the n-type nitride semiconductor layer 2. It is formed in a planar view shape and area required for the above. The respective positions of the n-side pad electrode 7n and the p-side pad electrode 7p in the plan view of the nitride semiconductor element 10 are not particularly limited, but the amount of light blocked by the pad electrodes 7n and 7p themselves or wires connected from an external circuit is more increased. What is necessary is just to design based on what can be suppressed and workability | operativity of bonding.

(透光性電極)
p側電極5における透光性電極6は導電性酸化物からなる。透光性電極として金属薄膜を用いることもできるが、導電性酸化物は金属薄膜に比べて透光性に優れるため、窒化物半導体素子10を発光効率の高い発光素子とすることができる。導電性酸化物としては、Zn,In,Sn,Mgからなる群から選択された少なくとも一種を含む酸化物、具体的にはZnO,In23,SnO2,ITOが挙げられる。特にITOは可視光(可視領域)において高い光透過性を有し、また導電率の比較的高い材料であることから好適に用いることができる。そして、前記したように抵抗が比較的高いp型窒化物半導体層4の全域に電流を均一に供給するため、透光性電極6はp型窒化物半導体層4上のより広い面積に、すなわちほぼ全面に形成することが好ましい。また、透光性電極6の膜厚は特に限定されるものではないが、シート抵抗が過大とならないように、5000nm以下とすることが好ましく、100〜1000nm程度とすることがより好ましい。
(Translucent electrode)
The translucent electrode 6 in the p-side electrode 5 is made of a conductive oxide. Although a metal thin film can be used as the light-transmitting electrode, since the conductive oxide is more light-transmitting than the metal thin film, the nitride semiconductor element 10 can be a light-emitting element with high light emission efficiency. Examples of the conductive oxide include oxides containing at least one selected from the group consisting of Zn, In, Sn, and Mg, specifically ZnO, In 2 O 3 , SnO 2 , and ITO. In particular, ITO can be suitably used because it has a high light transmittance in visible light (visible region) and is a material having a relatively high electrical conductivity. As described above, in order to uniformly supply current to the entire region of the p-type nitride semiconductor layer 4 having a relatively high resistance, the translucent electrode 6 has a larger area on the p-type nitride semiconductor layer 4, that is, It is preferable to form almost the entire surface. The film thickness of the translucent electrode 6 is not particularly limited, but is preferably 5000 nm or less, and more preferably about 100 to 1000 nm so that the sheet resistance is not excessive.

導電性酸化物からなる透光性電極6は公知の方法によって形成することができる。例えば、スパッタ法、反応性スパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、またはこれらの方法と熱処理の組み合わせ等、種々の方法を利用することができる。また、前記した通り、導電性の点で透光性電極6はp型窒化物半導体層4上のほぼ全面に形成することが好ましいが、その平面視形状は特に限定するものではなく、フォトリソグラフィを用いたエッチング等により、所望の形状に形成することができる。透光性電極6は、一体の矩形等のp型窒化物半導体層4の平面視形状に合わせた形状でもよいが、例えば、格子状、メッシュ形状、ドット状、ストライプ形状、網目状等にパターン形成することで、光の取り出し効率を向上させてもよい。なお、ストライプ形状等は、一体から複数に分岐した枝状にて形成して、パターンにより導電性酸化膜が完全に分離しないようにする。   The translucent electrode 6 made of a conductive oxide can be formed by a known method. For example, sputtering method, reactive sputtering method, vacuum deposition method, ion beam assisted deposition method, ion plating method, laser ablation method, CVD method, spray method, spin coating method, dipping method, or a combination of these methods and heat treatment Various methods can be used. In addition, as described above, the translucent electrode 6 is preferably formed almost entirely on the p-type nitride semiconductor layer 4 in terms of conductivity, but the shape in plan view is not particularly limited, and photolithography The film can be formed into a desired shape by etching or the like. The translucent electrode 6 may have a shape corresponding to the planar shape of the p-type nitride semiconductor layer 4 such as an integral rectangle. For example, the translucent electrode 6 is patterned in a lattice shape, a mesh shape, a dot shape, a stripe shape, a mesh shape, or the like. By forming the light, the light extraction efficiency may be improved. The stripe shape or the like is formed in a branch shape branched from a single body into a plurality of shapes so that the conductive oxide film is not completely separated by the pattern.

(パッド電極)
本実施形態に係る窒化物半導体素子10において、n側パッド電極7nとp側パッド電極7pとは同じ積層構造であり、適宜まとめてパッド電極7と称する。図2に示すように、パッド電極7は、一般的なものと同様に、外部からワイヤを接続されるためのボンディング層(Au層)73を最上層(最上面)に備える構成である。そして、本実施形態において、パッド電極7は、最下層にCr層71a、Pt層71bを順に積層したオーミック接触層(Cr/Pt層)71を備え、さらにその上すなわちボンディング層(Au層)73との間にバリア層(Ru層またはIr層)72を備える。これらの金属層71a,71b,72,73は蒸着法、スパッタ法等の公知の方法によって成膜することができ、また連続的に形成して積層することが好ましい。また、パッド電極7(7n,7p)の平面視形状は特に限定するものではなく、リフトオフ法、フォトリソグラフィを用いたエッチング等により、所望の形状(例えば図1(a)参照)に形成することができる。
(Pad electrode)
In the nitride semiconductor device 10 according to the present embodiment, the n-side pad electrode 7n and the p-side pad electrode 7p have the same stacked structure, and are collectively referred to as a pad electrode 7 as appropriate. As shown in FIG. 2, the pad electrode 7 has a configuration in which a bonding layer (Au layer) 73 for connecting a wire from the outside is provided on the uppermost layer (uppermost surface) as in a general case. In the present embodiment, the pad electrode 7 includes an ohmic contact layer (Cr / Pt layer) 71 in which a Cr layer 71a and a Pt layer 71b are sequentially laminated on the lowermost layer, and further, that is, a bonding layer (Au layer) 73. And a barrier layer (Ru layer or Ir layer) 72. These metal layers 71a, 71b, 72 and 73 can be formed by a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method, and are preferably formed continuously and laminated. Further, the planar view shape of the pad electrode 7 (7n, 7p) is not particularly limited, and the pad electrode 7 (7n, 7p) is formed into a desired shape (for example, see FIG. 1A) by a lift-off method, etching using photolithography, or the like. Can do.

オーミック接触層71は、Cr層71aとPt層71bとの2層(適宜Cr/Pt層と称する)からなる。Cr層71aは、n側パッド電極7nにおいてはn型窒化物半導体層2に、p側パッド電極7pにおいては透光性電極6に、それぞれ接触する層である。Crは、n型窒化物半導体層2および導電性酸化物である透光性電極6のそれぞれへの密着性がよく、また、n型窒化物半導体層2にオーミック接触可能な膜を形成する。しかし、Crは、導電性酸化物を介してのp型窒化物半導体層4へのオーミック接触性がない。詳しくは、Crは、加熱されるとp型窒化物半導体層4へのオーミック接触性が失われる。窒化物半導体素子10は、例えば発光装置としてパッケージに実装される工程で、一般的に300℃程度の加熱処理を経るため、このような熱で特性が劣化しないことを要する。しかし、Cr層71aは、その上に積層されるPt層71bからの影響により、特に熱でPtが後記するように拡散されることで、p型窒化物半導体層4へのオーミック接触性が向上する。すなわちパッド電極7において、Cr層71aおよびその上に積層されるPt層71bの2層で、n側、p側共通のオーミック接触層71を構成する。   The ohmic contact layer 71 is composed of two layers (referred to as a Cr / Pt layer as appropriate) of a Cr layer 71a and a Pt layer 71b. The Cr layer 71a is a layer that contacts the n-type nitride semiconductor layer 2 in the n-side pad electrode 7n and the translucent electrode 6 in the p-side pad electrode 7p. Cr has good adhesion to the n-type nitride semiconductor layer 2 and the translucent electrode 6 that is a conductive oxide, and forms a film capable of ohmic contact with the n-type nitride semiconductor layer 2. However, Cr does not have ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 4 through the conductive oxide. Specifically, Cr loses ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 4 when heated. Since the nitride semiconductor element 10 is generally subjected to a heat treatment at about 300 ° C. in a process of being mounted on a package as a light emitting device, for example, it is necessary that the characteristics are not deteriorated by such heat. However, the Cr layer 71a is improved in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 4 by the effect of the Pt layer 71b laminated thereon, in particular, Pt is diffused by heat as described later. To do. That is, in the pad electrode 7, the two layers of the Cr layer 71a and the Pt layer 71b laminated thereon constitute an ohmic contact layer 71 common to the n side and the p side.

Cr層71aは、n型窒化物半導体層2へのオーミック接触性を保持するために厚さを1nm以上とし、1.5nm以上が好ましい。さらにPt層71bからのPtの拡散が上層のボンディング層73側に多くならないようにするために、Cr層71aの厚さは2nm以上が好ましい。一方、Cr層71aは、厚くなると透光性電極6との接触面までPt層71bからの影響を受け難くなって、p型窒化物半導体層4へのオーミック接触性が低下する。また、Cr層71aは、Pt層71bと密着して一体となってCr/Pt層(オーミック接触層)71を形成することで、後記するように透光性電極6への密着性が向上するが、厚くなるとPt層71bとの一体性が不十分となって透光性電極6への密着性が低下する。したがって、Cr層71aは厚さ9nm未満とし、6nm以下とすることが好ましく、4.5nm以下とすることがさらに好ましい。製造における厚さのばらつきを考慮すると、Cr層71aは、厚さの狙い目を3.0nmとすることが特に好ましい。   The Cr layer 71a has a thickness of 1 nm or more and preferably 1.5 nm or more in order to maintain ohmic contact with the n-type nitride semiconductor layer 2. Further, in order to prevent the diffusion of Pt from the Pt layer 71b from increasing toward the upper bonding layer 73, the thickness of the Cr layer 71a is preferably 2 nm or more. On the other hand, when the Cr layer 71a is thick, it becomes difficult to be affected by the Pt layer 71b up to the contact surface with the translucent electrode 6, and the ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 4 is lowered. Further, the Cr layer 71a is in close contact with the Pt layer 71b to form a Cr / Pt layer (ohmic contact layer) 71, thereby improving the adhesion to the translucent electrode 6 as will be described later. However, when the thickness is increased, the integrity with the Pt layer 71b becomes insufficient, and the adhesion to the translucent electrode 6 decreases. Accordingly, the Cr layer 71a has a thickness of less than 9 nm, preferably 6 nm or less, and more preferably 4.5 nm or less. Considering thickness variation in manufacturing, it is particularly preferable that the Cr layer 71a has a thickness target of 3.0 nm.

Pt層71bは、PtをCr層71aに十分に拡散させるために、Cr層71aより薄くならないように形成することが好ましい。すなわちPt層71bの厚さはCr層71aの厚さの1倍以上が好ましく、5倍以上がより好ましく、具体的には10nm以上とすることが製造上においても制御し易く好ましい。一方、Pt層71bは、100nmを超えて厚くしても効果のさらなる向上は飽和し、生産性が低下するため、また、ボンディング層73側へもPtが拡散してボンディング性を低下させる場合があるため、厚さを100nm以下とすることが好ましく、50nm以下とすることがより好ましい。   The Pt layer 71b is preferably formed so as not to be thinner than the Cr layer 71a in order to sufficiently diffuse Pt into the Cr layer 71a. That is, the thickness of the Pt layer 71b is preferably 1 or more times that of the Cr layer 71a, more preferably 5 times or more, and specifically 10 nm or more is preferable because it is easy to control in manufacturing. On the other hand, even if the Pt layer 71b is thicker than 100 nm, the further improvement of the effect is saturated and the productivity is lowered. In addition, Pt diffuses also to the bonding layer 73 side and the bonding property may be lowered. Therefore, the thickness is preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less.

Pt層71bからCr層71aへPtが拡散することにより、Cr層71aのPt層71bとの界面近傍(Cr層71a−Pt層71b間)にCr−Pt合金層(図2では図示省略)が形成されていることが好ましい。本来、Crは単独でも密着性がよいが、本発明において、Cr層71aは極めて薄いために密着性が弱くなって、特に導電性酸化膜に対して不十分である。そのため、Cr層71aと、同じく導電性酸化膜への密着性のよいPt層71bとが界面にCr−Pt合金層が形成されるように互いに密着して一体のCr/Pt層71を形成することで、透光性電極6への密着性が向上する。また、Cr層71aにPtが十分に拡散することで、前記したようにp型窒化物半導体層4へのオーミック接触性も向上する。Pt層71bからCr層71aへPtを拡散させるために、パッド電極7は、Cr層71a、Pt層71bおよびその他の金属層が成膜された以後に、後記製造方法にて説明するように熱処理を施されることが好ましい。   As Pt diffuses from the Pt layer 71b to the Cr layer 71a, a Cr—Pt alloy layer (not shown in FIG. 2) is provided near the interface between the Cr layer 71a and the Pt layer 71b (between the Cr layer 71a and the Pt layer 71b). Preferably it is formed. Inherently, Cr alone has good adhesion, but in the present invention, the Cr layer 71a is extremely thin, so that the adhesion is weak and is insufficient particularly for the conductive oxide film. Therefore, the Cr layer 71a and the Pt layer 71b having good adhesion to the conductive oxide film are in close contact with each other so that a Cr—Pt alloy layer is formed at the interface to form an integral Cr / Pt layer 71. Thereby, the adhesiveness to the translucent electrode 6 improves. Moreover, as Pt sufficiently diffuses in the Cr layer 71a, ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 4 is improved as described above. In order to diffuse Pt from the Pt layer 71b to the Cr layer 71a, the pad electrode 7 is subjected to heat treatment as will be described later in the manufacturing method after the Cr layer 71a, the Pt layer 71b, and other metal layers are formed. Is preferably applied.

バリア層72は、Pt層71bとボンディング層(Au層)73との間に積層される。本実施形態においては、ボンディング層73がAuからなることで、Pt層71b上に直接に積層されるとPtが拡散されてAuのボンディング性が低下する。すなわち、バリア層72はボンディング層73へのPtの拡散を抑制するために設けられ、特に、Pt層71bからCr層71aへPtを拡散させるための熱処理において、ボンディング層73内までPtが拡散することを抑制して、そのボンディング性が低下することを防止する。このような効果を得るために、バリア層72は、ボンディング層73のAuに熱拡散し難いRu,Irが適用される。本実施形態ではバリア層72にRu層を適用する(図2参照)。なお、Auに熱拡散し難い金属としてMoも挙げられるが、Moはハイドロオゾンで溶解する虞がある。   The barrier layer 72 is laminated between the Pt layer 71 b and the bonding layer (Au layer) 73. In the present embodiment, since the bonding layer 73 is made of Au, when directly laminated on the Pt layer 71b, Pt is diffused and the bonding property of Au is lowered. That is, the barrier layer 72 is provided to suppress the diffusion of Pt into the bonding layer 73. In particular, in the heat treatment for diffusing Pt from the Pt layer 71b to the Cr layer 71a, Pt diffuses into the bonding layer 73. This is suppressed, and the bonding property is prevented from deteriorating. In order to obtain such an effect, Ru and Ir that are difficult to thermally diffuse into Au of the bonding layer 73 are applied to the barrier layer 72. In this embodiment, a Ru layer is applied to the barrier layer 72 (see FIG. 2). In addition, although Mo is also mentioned as a metal which is hard to thermally diffuse in Au, Mo may be dissolved by hydroozone.

バリア層72は、Pt層71bおよびボンディング層73のそれぞれの厚さ、また後記熱処理条件にもよるが、具体的には厚さを50nm以上とすることが好ましい。このような厚さとすることで、PtをCr層71a側へ拡散させるために熱処理を施された際に、Ptがバリア層72側へも拡散しても、さらにボンディング層73まで到達して拡散することを抑制できる。より好ましい厚さは60nm以上である。一方、バリア層72は、90nmを超えて厚くしても効果のさらなる向上は飽和し、生産性が低下するため、厚さを90nm以下とすることが好ましい。   The barrier layer 72 preferably has a thickness of 50 nm or more, although it depends on the thicknesses of the Pt layer 71b and the bonding layer 73 and the heat treatment conditions described later. With this thickness, when heat treatment is performed to diffuse Pt to the Cr layer 71a side, even if Pt diffuses to the barrier layer 72 side, it reaches the bonding layer 73 and diffuses further. Can be suppressed. A more preferable thickness is 60 nm or more. On the other hand, even if the barrier layer 72 is thicker than 90 nm, further improvement in the effect is saturated and the productivity is lowered. Therefore, the thickness is preferably 90 nm or less.

ボンディング層73は、外部からワイヤやバンプを接続するために設けられ、パッド電極7の表面(最上面)を構成する。ボンディング層73は、ワイヤ等との密着性すなわちボンディング性に優れ、一般的に適用されるAl(Al合金を含む)、Cu,Au等の金属を適用することができるが、特に耐食性等にも優れたAuを適用することが好ましい。また、ボンディング層73は、ボンディング性を保持するため、厚さを100nm以上とすることが好ましく、200nm以上がより好ましい。一方、生産性上、ボンディング層73は厚さを1000nm以下とすることが好ましく、800nm以下がより好ましく、500nm以下が特に好ましい。   The bonding layer 73 is provided to connect wires and bumps from the outside and constitutes the surface (uppermost surface) of the pad electrode 7. The bonding layer 73 is excellent in adhesion to a wire or the like, that is, bonding properties, and can be applied to metals such as Al (including Al alloy), Cu, Au, etc., which are generally applied, but particularly to corrosion resistance and the like. It is preferable to apply excellent Au. The bonding layer 73 preferably has a thickness of 100 nm or more and more preferably 200 nm or more in order to maintain bonding properties. On the other hand, in terms of productivity, the thickness of the bonding layer 73 is preferably 1000 nm or less, more preferably 800 nm or less, and particularly preferably 500 nm or less.

(保護膜)
保護膜9は、窒化物半導体素子10における窒化物半導体層2,3,4の露出した表面(上面および側壁)や透光性電極6の表面等を被覆して、窒化物半導体素子10の保護膜および帯電防止膜とする。具体的にはパッド電極7n,7pの上面の周縁部を除いた領域をボンディングのための領域(パッド部)とし、このパッド部の領域を除いた全表面に保護膜9が形成される。保護膜9は透光性の絶縁膜であるSi,Ti,Ta等の酸化物からなり、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法によって成膜することができ、その膜厚は特に限定するものではないが、100〜1000nmとすることが好ましい。
(Protective film)
The protective film 9 covers the exposed surfaces (upper surface and side walls) of the nitride semiconductor layers 2, 3, 4 in the nitride semiconductor element 10, the surface of the translucent electrode 6, and the like to protect the nitride semiconductor element 10. A film and an antistatic film are used. Specifically, the region excluding the peripheral portion on the upper surface of the pad electrodes 7n and 7p is used as a bonding region (pad portion), and the protective film 9 is formed on the entire surface excluding the pad portion region. The protective film 9 is made of an oxide such as Si, Ti, Ta, which is a light-transmitting insulating film, and can be formed by a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method, and its film thickness is particularly limited. Although it is not, it is preferable to set it as 100-1000 nm.

ここで、パッド電極7n,7pの最上面を構成するボンディング層73のAuは、酸化物からなる保護膜9との密着性に劣るため、保護膜9がパッド部の端から剥離する虞がある。これを防止するため、ボンディング層73の上面の周縁部(保護膜9の直下の領域)に、密着層82としてNi等の膜を形成することが好ましい。さらにNiで密着層82を形成した場合、この密着層82からNiがボンディング層73のAuへ拡散するとボンディング性が低下するので、これを防止するために、密着層82の下にバリア層81を形成することが好ましい。バリア層81は、W,Ru,Ir等で形成することができるが、特にパッド電極7のバリア層72と同様に、RuまたはIrを適用することが好ましい。バリア層81、密着層82のそれぞれの厚さは特に限定するものではないが、好適に作用するために、バリア層81は20〜50nm、密着層82は1〜20nmとすることが好ましい。なお、バリア層81と密着層82の2層(例えばRu/Ni層)を適宜、下地層8と称する。下地層8も、パッド電極7n,7pを構成する金属膜(Cr/Pt層71〜Au層73)と同様に、蒸着法、スパッタ法等の公知の方法によって成膜することができ、ボンディング層(Au層)73から連続して、すなわちCr層71aから連続して成膜することが好ましい。   Here, Au in the bonding layer 73 constituting the uppermost surfaces of the pad electrodes 7n and 7p is inferior in adhesion to the protective film 9 made of oxide, and thus the protective film 9 may be peeled off from the end of the pad portion. . In order to prevent this, it is preferable to form a film of Ni or the like as the adhesion layer 82 on the peripheral edge portion of the upper surface of the bonding layer 73 (a region immediately below the protective film 9). Further, in the case where the adhesion layer 82 is formed of Ni, if Ni diffuses from the adhesion layer 82 to Au of the bonding layer 73, the bonding property is deteriorated. Therefore, in order to prevent this, the barrier layer 81 is provided under the adhesion layer 82. It is preferable to form. The barrier layer 81 can be formed of W, Ru, Ir, or the like, but it is particularly preferable to apply Ru or Ir as in the case of the barrier layer 72 of the pad electrode 7. The thicknesses of the barrier layer 81 and the adhesion layer 82 are not particularly limited. However, in order to work appropriately, the barrier layer 81 is preferably 20 to 50 nm and the adhesion layer 82 is preferably 1 to 20 nm. In addition, the two layers (for example, Ru / Ni layer) of the barrier layer 81 and the adhesion layer 82 are appropriately referred to as the underlayer 8. Similarly to the metal film (Cr / Pt layer 71 to Au layer 73) constituting the pad electrodes 7n and 7p, the base layer 8 can also be formed by a known method such as a vapor deposition method or a sputtering method. It is preferable to form a film continuously from the (Au layer) 73, that is, continuously from the Cr layer 71a.

以上の構成を有する本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子は、n型窒化物半導体層、および透光性電極を形成したp型窒化物半導体層の両方に対して、オーミック接触性および密着性の良好なパッド電極を備える。このため、本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子は、順電圧Vfが低く抑えられて発光効率が高く、また経時劣化による接触不良等が少なく信頼性に優れた発光素子となる。   The nitride semiconductor device according to the embodiment of the present invention having the above configuration has ohmic contact and adhesion to both the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer on which the translucent electrode is formed. A pad electrode with good characteristics is provided. For this reason, the nitride semiconductor device according to the embodiment of the present invention is a light-emitting device that has a low forward voltage Vf, a high light-emitting efficiency, and has few contact failures due to deterioration over time, and has excellent reliability.

〔窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法〕
本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法について、前記実施形態に係る窒化物半導体素子の製造も含めて、図3を参照して一例を説明する。
[Method of manufacturing pad electrode of nitride semiconductor element]
An example of the method for manufacturing a pad electrode of a nitride semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. 3, including the manufacture of the nitride semiconductor device according to the embodiment.

(窒化物半導体層の形成:S10)
サファイア基板を基板1として、MOVPE反応装置を用いて、基板1上に、n型窒化物半導体層2、活性層3、およびp型窒化物半導体層4を構成するそれぞれの窒化物半導体を成長させる(図3のS11、以下同様)。詳しくは、基板1上に、n型窒化物半導体層2を構成する、第1のバッファ層と、第2のバッファ層と、n側コンタクト層と、第3のバッファ層と、n側多層膜層とを成長させ、このn側多層膜層の上に活性層3を成長させた後、さらにp型窒化物半導体層4を構成する、p側多層膜層と、p側コンタクト層とを順に成長させる。窒化物半導体の各層を成長させた基板1(以下、ウェハという)を装置の処理室内にて窒素雰囲気で、600〜700℃程度のアニールを行って、p型窒化物半導体層4を低抵抗化する(S12)。
(Formation of nitride semiconductor layer: S10)
Using the sapphire substrate as the substrate 1, each nitride semiconductor constituting the n-type nitride semiconductor layer 2, the active layer 3, and the p-type nitride semiconductor layer 4 is grown on the substrate 1 using a MOVPE reactor. (S11 in FIG. 3, the same applies hereinafter). Specifically, the first buffer layer, the second buffer layer, the n-side contact layer, the third buffer layer, and the n-side multilayer film constituting the n-type nitride semiconductor layer 2 on the substrate 1. After the active layer 3 is grown on the n-side multilayer film layer, the p-side multilayer film layer and the p-side contact layer that form the p-type nitride semiconductor layer 4 are sequentially formed. Grow. The substrate 1 on which each nitride semiconductor layer is grown (hereinafter referred to as a wafer) is annealed at about 600 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in the processing chamber of the apparatus to reduce the resistance of the p-type nitride semiconductor layer 4. (S12).

(n側電極用コンタクト領域の形成:S20)
n側電極(n側パッド電極)7nを接続するためのコンタクト領域として、n型窒化物半導体層2の一部を露出させる。アニール後のウェハ上にフォトレジストにて所定の形状のマスクを形成して(S21)、反応性イオンエッチング(RIE)にて、p型窒化物半導体層4および活性層3、さらにn型窒化物半導体層2のn側多層膜層、第3のバッファ層を除去して、その表面にn側コンタクト層を露出させる(S22)。エッチングの後、レジストを除去する(S23)。なお、コンタクト領域と同時に、窒化物半導体素子10(チップ)の周縁部(スクライブ領域)をエッチングしてもよい(図1(b)参照)。
(Formation of contact region for n-side electrode: S20)
A part of n-type nitride semiconductor layer 2 is exposed as a contact region for connecting n-side electrode (n-side pad electrode) 7n. A mask having a predetermined shape is formed on the annealed wafer with a photoresist (S21), and p-type nitride semiconductor layer 4 and active layer 3, and n-type nitride are formed by reactive ion etching (RIE). The n-side multilayer film layer and the third buffer layer of the semiconductor layer 2 are removed, and the n-side contact layer is exposed on the surface (S22). After the etching, the resist is removed (S23). The peripheral portion (scribe region) of the nitride semiconductor element 10 (chip) may be etched simultaneously with the contact region (see FIG. 1B).

(透光性電極の形成:S30)
ウェハの全面に、透光性電極6としてITO膜をスパッタリング装置にて成膜する(S31)。そして、フォトレジストにて、ITO膜上にその下のp型窒化物半導体層4の平面視形状(図1(a)参照)に対応した形状のマスクを形成し(S32)、エッチングして(S33)、p型窒化物半導体層4上に透光性電極6を形成する。エッチングの後、レジストを除去する(S34)。次に、窒素雰囲気で500℃程度のアニールを行って、透光性電極6(ITO膜)のp型窒化物半導体層4とのオーミック接触性、および前記コンタクト領域の露出させたn型窒化物半導体層2の、n側パッド電極7nへのオーミック接触性を、それぞれ向上させる(S35)。
(Formation of translucent electrode: S30)
An ITO film is formed as a translucent electrode 6 on the entire surface of the wafer by a sputtering apparatus (S31). Then, a mask having a shape corresponding to the plan view shape of the p-type nitride semiconductor layer 4 below (see FIG. 1A) is formed on the ITO film with a photoresist (S32) and etched (S32). S33), the translucent electrode 6 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 4. After the etching, the resist is removed (S34). Next, annealing is performed at about 500 ° C. in a nitrogen atmosphere, the ohmic contact between the translucent electrode 6 (ITO film) and the p-type nitride semiconductor layer 4, and the exposed n-type nitride of the contact region. The ohmic contact property of the semiconductor layer 2 to the n-side pad electrode 7n is improved (S35).

(パッド電極の形成:S40)
露出させたn型窒化物半導体層2上、および透光性電極6のそれぞれにおける所定領域を空けたマスクをフォトレジストにて形成し(S41)、このマスクの上から、スパッタリング装置にて、パッド電極7n,7pを構成するCr,Pt,Ru,Au、さらに下地層8を構成するRu,Niの計6層の金属膜をそれぞれ所定の膜厚ずつ連続的に成膜する(S42)。その後、レジストをその上の金属膜ごと除去する(S43)と、前記の所定領域にn側パッド電極7n、p側パッド電極7pが形成され(リフトオフ法)、またその上に、同じ平面視形状でRu,Niの2層の膜が積層された状態となる。
(Formation of pad electrode: S40)
A mask is formed on the exposed n-type nitride semiconductor layer 2 and a predetermined region in each of the translucent electrodes 6 with a photoresist (S41), and a pad is formed on the mask using a sputtering apparatus. A total of six metal films of Cr, Pt, Ru, Au constituting the electrodes 7n, 7p and Ru, Ni constituting the underlayer 8 are successively formed in a predetermined thickness (S42). Thereafter, when the resist is removed together with the metal film thereon (S43), an n-side pad electrode 7n and a p-side pad electrode 7p are formed in the predetermined region (lift-off method), and the same planar view shape is formed thereon. Thus, two layers of Ru and Ni are laminated.

(熱処理:S44)
窒素雰囲気で、ウェハに熱処理(アニール)を施して、パッド電極7n,7pにおいてPt層71bからPtをCr層71aに拡散させる。Cr層71aおよびPt層71bのそれぞれの厚さにもよるが、熱処理の温度は、Ptを拡散させるために280℃以上とすることが好ましい。一方、温度が高過ぎると、窒化物半導体層2,3,4が熱で劣化して、n型窒化物半導体層2およびp型窒化物半導体層4の方のオーミック接触性が低下し、さらに、窒化物半導体素子10の発光強度が低下する等の虞があるため、熱処理の温度は500℃以下とすることが好ましい。また、処理時間は、温度およびCr層71a等の厚さに応じて設定されるが、10〜20分間程度が好ましい。
(Heat treatment: S44)
In a nitrogen atmosphere, the wafer is heat-treated (annealed) to diffuse Pt from the Pt layer 71b to the Cr layer 71a in the pad electrodes 7n and 7p. Although depending on the respective thicknesses of the Cr layer 71a and the Pt layer 71b, the temperature of the heat treatment is preferably 280 ° C. or higher in order to diffuse Pt. On the other hand, if the temperature is too high, the nitride semiconductor layers 2, 3, and 4 are deteriorated by heat, and the ohmic contact properties of the n-type nitride semiconductor layer 2 and the p-type nitride semiconductor layer 4 are reduced. Since the light emission intensity of the nitride semiconductor element 10 may be reduced, the heat treatment temperature is preferably 500 ° C. or lower. Moreover, although processing time is set according to temperature and thickness, such as Cr layer 71a, about 10 to 20 minutes are preferable.

(保護膜の形成:S50)
ウェハの全面に、保護膜9としてSiO2膜をスパッタリング装置にて成膜する(S51)。パッド部としてパッド電極7n,7p上のRu,Niの膜上の所定領域を空けたマスクをフォトレジストにて形成し(S52)、SiO2膜をエッチングした(S53)後、レジストを除去する(S54)。残ったSiO2膜(保護膜9)をマスクとしてNi,Ruをエッチングして、パッド部にボンディング層(Au層)73を露出させる(S55)。
(Formation of protective film: S50)
A SiO 2 film is formed as a protective film 9 on the entire surface of the wafer by a sputtering apparatus (S51). As a pad portion, a mask having a predetermined area on the Ru, Ni film on the pad electrodes 7n, 7p is formed with a photoresist (S52), and the SiO 2 film is etched (S53), and then the resist is removed (S53). S54). Ni and Ru are etched using the remaining SiO 2 film (protective film 9) as a mask to expose the bonding layer (Au layer) 73 in the pad portion (S55).

ウェハをスクライブやダイシング等で分離して、1個の窒化物半導体素子10(チップ)となる。また、チップに分離する前に、ウェハの裏面から基板1を研削(バックグラインド)して所望の厚さとなるまで薄く加工してもよい。   The wafer is separated by scribing, dicing, or the like to form one nitride semiconductor element 10 (chip). Further, before separation into chips, the substrate 1 may be ground (back grind) from the back surface of the wafer and thinned to a desired thickness.

以上の工程による本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法は、前記の実施形態に係る窒化物半導体素子について、p側、n側のそれぞれにパッド電極を同時に形成することができるため、生産性が向上する。   Since the nitride semiconductor device pad electrode manufacturing method according to the present invention according to the above-described steps can be formed simultaneously on the p-side and the n-side of the nitride semiconductor device according to the above-described embodiment. , Improve productivity.

なお、本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極は、p側、n側の一方のパッド電極のみに適用されて、このとき他方のパッド電極は従来公知の構造(例えばn側:Cr/Pt/Au、p側:Rh/W/Au)としてもよい。また、本発明に係る窒化物半導体素子のパッド電極は、前記実施形態(図1参照)に係る窒化物半導体素子に限らず、例えばn側電極を導電性基板の裏面(下面)側に設けた窒化物半導体素子に適用することもできる(図示せず)。   The pad electrode of the nitride semiconductor device according to the present invention is applied only to one of the p-side and n-side pad electrodes, and at this time, the other pad electrode has a conventionally known structure (for example, n-side: Cr / Pt). / Au, p side: Rh / W / Au). Further, the pad electrode of the nitride semiconductor device according to the present invention is not limited to the nitride semiconductor device according to the embodiment (see FIG. 1), and for example, an n-side electrode is provided on the back surface (lower surface) side of the conductive substrate. It can also be applied to a nitride semiconductor device (not shown).

以上、本発明に係る窒化物半導体素子および窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法について、本発明を実施するための形態にて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。   As described above, the nitride semiconductor device and the pad electrode manufacturing method of the nitride semiconductor device according to the present invention have been described in the mode for carrying out the present invention. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.

窒化物半導体素子を作製し、パッド電極の構造について本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   An example in which a nitride semiconductor device is fabricated and the effect of the present invention is confirmed with respect to the structure of the pad electrode will be specifically described in comparison with a comparative example that does not satisfy the requirements of the present invention. In addition, this invention is not limited to this Example.

〔窒化物半導体素子の作製〕
図1に示す構造の窒化物半導体素子10を作製した。平面視形状(図1(a)参照)は、窒化物半導体素子10全体がX(横)420μm×Y(縦)240μm、そのうちp型窒化物半導体層4の領域(n側電極用コンタクト領域を内包する概形)がX:370μm×Y:190μmであり、n側、p側の各パッド電極7n,7pが径90μm(パッド部径80μm)とした。また、パッド電極7n,7pの中心位置は、Y方向全幅の中心に揃え、X方向はn側パッド電極7nがp型窒化物半導体層4の領域における端から50μm、p側パッド電極7pが同端(反対側)から60μmであり、両パッド電極7n,7p中心間距離が260μmであった。
[Production of nitride semiconductor devices]
A nitride semiconductor device 10 having the structure shown in FIG. 1 was produced. The shape in plan view (see FIG. 1A) is that the entire nitride semiconductor device 10 is X (horizontal) 420 μm × Y (vertical) 240 μm, of which the region of the p-type nitride semiconductor layer 4 (the contact region for the n-side electrode) The approximate shape included) was X: 370 μm × Y: 190 μm, and the pad electrodes 7 n and 7 p on the n side and the p side had a diameter of 90 μm (pad part diameter 80 μm). The center positions of the pad electrodes 7n and 7p are aligned with the center of the full width in the Y direction. In the X direction, the n-side pad electrode 7n is 50 μm from the end in the region of the p-type nitride semiconductor layer 4, and the p-side pad electrode 7p is the same. The distance from the end (opposite side) was 60 μm, and the distance between the centers of both pad electrodes 7 n and 7 p was 260 μm.

(窒化物半導体層の形成)
3インチφのサファイア(C面)からなる基板1上に、MOVPE反応装置にて、表1に示すように、温度およびガス種を切り替えて、バッファ層、n型窒化物半導体層2、活性層3、p型窒化物半導体層4を構成するそれぞれの窒化物半導体を順次成長させた。窒化物半導体の各層を成長させた基板1(以下、ウェハという)を、MOVPE反応装置の処理室にて窒素雰囲気として、600℃のアニールを行った。
(Formation of nitride semiconductor layer)
As shown in Table 1, on a substrate 1 made of 3 inch φ sapphire (C-plane), the temperature and gas type are switched as shown in Table 1, and the buffer layer, the n-type nitride semiconductor layer 2, the active layer 3. Each nitride semiconductor composing the p-type nitride semiconductor layer 4 was grown sequentially. A substrate 1 (hereinafter referred to as a wafer) on which each layer of nitride semiconductor was grown was annealed at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere in a processing chamber of a MOVPE reactor.

(n側電極用コンタクト領域の形成)
ウェハを処理室から取り出し、p型窒化物半導体層4上に所定の形状のレジストマスクを形成し、RIE(反応性イオンエッチング)装置で、図1(b)に示すように、p型窒化物半導体層4および活性層3、さらにn型窒化物半導体層2のn側コンタクト層が露出するまでエッチングを行い、レジストを除去した。
(Formation of contact region for n-side electrode)
The wafer is taken out of the processing chamber, a resist mask having a predetermined shape is formed on the p-type nitride semiconductor layer 4, and the p-type nitride is formed with an RIE (reactive ion etching) apparatus as shown in FIG. Etching was performed until the n-side contact layer of the semiconductor layer 4 and the active layer 3 and the n-type nitride semiconductor layer 2 were exposed, and the resist was removed.

(透光性電極の形成)
ウェハをバッファードフッ酸(BHF、フッ酸/フッ化アンモニウム水溶液)に室温で浸漬した後、スパッタリング装置にて膜厚170nmのITOを成膜した。詳しくはIn23とSnO2との焼結体からなる酸化物ターゲットを用い、Ar雰囲気で放電を行ってITO膜をウェハ上に形成した。そして、p型窒化物半導体層4上のほぼ全面にITO膜が残るように、レジストマスクを形成してエッチングを行い、レジストを除去した。そして、ITO膜のオーミック接触性を向上させるため、窒素雰囲気で500℃のアニールを行い、透光性電極6とした。
(Formation of translucent electrode)
The wafer was immersed in buffered hydrofluoric acid (BHF, hydrofluoric acid / ammonium fluoride aqueous solution) at room temperature, and then a 170 nm-thick ITO film was formed using a sputtering apparatus. Specifically, an oxide target made of a sintered body of In 2 O 3 and SnO 2 was used, and discharge was performed in an Ar atmosphere to form an ITO film on the wafer. Then, a resist mask was formed and etched so that the ITO film remained on almost the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 4, and the resist was removed. And in order to improve the ohmic contact property of ITO film | membrane, annealing at 500 degreeC was performed in nitrogen atmosphere, and it was set as the translucent electrode 6. FIG.

(パッド電極の形成)
n側電極用コンタクト領域のn型窒化物半導体層2(n側コンタクト層)上、および透光性電極6上のそれぞれの所定の領域を空けたレジストマスクを形成し、スパッタリング装置にて、ウェハ上に、パッド電極7(7n,7p)用のCr,Pt,Ru,Au、および保護膜9の下地層8となるRu,Niを連続的に順次成膜した。そして、レジストを除去し(リフトオフ)、n側、p側の各パッド電極7n,7pの平面視形状(図1(a)参照)の6層膜を形成した。パッド電極7の各層の厚さは表2に示す通りである。なお、サンプルNo.1はCr層なし(厚さ0nm)とし、サンプルNo.3についてはCr層の厚さを表2に示す3nm以外に変化させて形成した。一方、下地層8のRu層は30nm、Ni層は6nmの厚さとした。ただし、サンプルNo.7は、下地層8を設けない構成とした。
(Pad electrode formation)
Resist masks are formed on the n-type nitride semiconductor layer 2 (n-side contact layer) in the n-side electrode contact region and on the translucent electrode 6 to form predetermined resist masks. On top, Cr, Pt, Ru, Au for the pad electrode 7 (7n, 7p), and Ru, Ni as the underlayer 8 of the protective film 9 were successively formed. Then, the resist was removed (lift-off), and a six-layer film having a plan view shape (see FIG. 1A) of the n-side and p-side pad electrodes 7n and 7p was formed. The thickness of each layer of the pad electrode 7 is as shown in Table 2. Sample No. No. 1 has no Cr layer (thickness 0 nm). 3 was formed by changing the thickness of the Cr layer to other than 3 nm shown in Table 2. On the other hand, the Ru layer of the underlayer 8 was 30 nm thick and the Ni layer was 6 nm thick. However, sample no. 7 has a configuration in which the underlayer 8 is not provided.

(参照例のパッド電極の形成)
従来のn側、p側の共通のパッド電極構造の参照例として、特許文献3のパッド電極にバリア層としてW層を設けたTi/Rh/W/Auの積層構造のパッド電極のサンプルNo.12を作製し、さらに下地層8はRu層に代えてW層を設けた(表2参照)。
(Formation of pad electrode of reference example)
As a reference example of a conventional pad electrode structure common to the n-side and p-side, a sample No. 1 of pad electrode having a laminated structure of Ti / Rh / W / Au in which a W layer is provided as a barrier layer on the pad electrode of Patent Document 3. 12 was prepared, and the underlayer 8 was provided with a W layer in place of the Ru layer (see Table 2).

(パッド電極の熱処理)
その後、アニール炉にて窒素雰囲気でウェハに表2に示す温度および時間でアニールを施した。サンプルNo.3(Cr層厚さ3nm)、No.4,5,12については、表2に示す温度以外にアニールの温度を変化させ、またアニールを行わない仕様も作製した。ただし、サンプルNo.3について、Cr層の厚さを変化させた仕様は表2に示す通り400℃×10分間のアニールを行い、またアニールを行わない仕様をサンプルNo.2として表2に示す。なお、アニールは10分間単位で行い、20分間行う場合は2回行った。また、280℃のアニールについては電気炉を使用した。
(Pad electrode heat treatment)
Thereafter, the wafer was annealed at a temperature and time shown in Table 2 in a nitrogen atmosphere in an annealing furnace. Sample No. 3 (Cr layer thickness 3 nm), No. 3 For 4, 5 and 12, the annealing temperature was changed in addition to the temperatures shown in Table 2, and specifications were also made without annealing. However, sample no. 3, the specification in which the thickness of the Cr layer was changed was annealed at 400 ° C. for 10 minutes as shown in Table 2, and the specification in which the annealing was not performed was set as Sample No. 2 is shown in Table 2. In addition, annealing was performed in units of 10 minutes, and when performed for 20 minutes, it was performed twice. An electric furnace was used for annealing at 280 ° C.

(保護膜の形成)
ウェハ上の全面に保護膜9として、厚さ200nmのSiO2膜を成膜した。パッド電極7n,7p上のパッド部とする領域を空けたレジストマスクを形成して、SiO2膜をエッチングし、レジストを除去した。さらに下地層8のNi,Ruをエッチングして、パッド電極7n,7pのAu層73を露出させ、窒化物半導体素子10とした。また、バックグラインド加工にて、ウェハの裏面から基板を研削して総厚85μmとした。
(Formation of protective film)
A 200 nm thick SiO 2 film was formed as a protective film 9 on the entire surface of the wafer. A resist mask was formed with a region to be a pad portion on the pad electrodes 7n and 7p, the SiO 2 film was etched, and the resist was removed. Further, Ni and Ru of the underlayer 8 were etched to expose the Au layer 73 of the pad electrodes 7n and 7p, whereby the nitride semiconductor device 10 was obtained. In addition, the substrate was ground from the back surface of the wafer by back grinding to a total thickness of 85 μm.

〔Cr層厚さ依存性の評価〕
サンプルNo.1,3(アニール温度400℃)、およびサンプルNo.6にて、パッド電極のCr層71aの厚さ依存性を以下のように評価した。
[Evaluation of Cr layer thickness dependence]
Sample No. 1 and 3 (annealing temperature 400 ° C.), and sample no. 6, the thickness dependence of the Cr layer 71a of the pad electrode was evaluated as follows.

(密着性の評価方法)
パッド電極のオーミック接触層71(71a)と、n型窒化物半導体層2(n型GaNコンタクト層)および透光性電極6(ITO膜)それぞれとの密着性を評価するため、ワイヤボンディング加速試験にて剥がれ率を測定した。詳しくは、ワイヤボンディング装置(FB−150DGII、株式会社カイジョー製)を用いて、φ30μmのAuワイヤをパッド電極にボンディングし、その際にパッド電極が下地(n型GaNコンタクト層、ITO膜)から剥がれたサンプルの個数を測定した。
(Adhesion evaluation method)
Wire bonding acceleration test to evaluate the adhesion between the ohmic contact layer 71 (71a) of the pad electrode and each of the n-type nitride semiconductor layer 2 (n-type GaN contact layer) and the translucent electrode 6 (ITO film) The peeling rate was measured at Specifically, using a wire bonding apparatus (FB-150DGII, manufactured by Kaijo Corporation), a 30 μm Au wire was bonded to the pad electrode, and at that time, the pad electrode was peeled off from the base (n-type GaN contact layer, ITO film) The number of samples was measured.

(オーミック接触性の評価方法)
パッド電極のオーミック接触層71の、n型窒化物半導体層2(n型GaNコンタクト層)および透光性電極6(ITO膜)それぞれへのオーミック接触性を評価するため、ウェハにてコンタクト測定を行い、またサンプル(チップ)をφ5タイプの砲弾型ランプに実装して積分球測定にて順電圧Vfを測定した。
(Ohmic contact evaluation method)
In order to evaluate the ohmic contact of the ohmic contact layer 71 of the pad electrode to the n-type nitride semiconductor layer 2 (n-type GaN contact layer) and the translucent electrode 6 (ITO film), contact measurement is performed on the wafer. The sample (chip) was mounted on a φ5 type bullet-type lamp, and the forward voltage Vf was measured by integrating sphere measurement.

(パッド電極の金属組成分布)
グロー放電発光分光(GDS)装置にて、パッド電極の表面(保護膜および下地層を含む)から最下層までの元素組成分析を行った。得られた各元素の検出強度を厚さ方向での分布のグラフにて評価した。
(Metal composition distribution of pad electrode)
The elemental composition analysis from the surface of the pad electrode (including the protective film and the underlayer) to the lowest layer was performed with a glow discharge emission spectroscopy (GDS) apparatus. The detected intensity of each obtained element was evaluated by a graph of distribution in the thickness direction.

サンプルNo.1,3について、剥がれ率を図4(a)に、コンタクト抵抗および順電圧Vfを図4(b)に、Cr層の厚さ依存性のグラフで示す。さらに、Cr層の厚さ0nm、3nm(サンプルNo.1,3)での剥がれ率およびコンタクト抵抗を表2にも示す。また、Cr層の厚さ1nm、2nm、3nm(サンプルNo.6)について、検出強度の厚さ方向分布のグラフを、図5(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。   Sample No. For FIGS. 1 and 3, the peel rate is shown in FIG. 4A, the contact resistance and the forward voltage Vf are shown in FIG. Further, Table 2 shows the peeling rate and contact resistance when the Cr layer has a thickness of 0 nm and 3 nm (sample Nos. 1 and 3). In addition, graphs of thickness distribution in the detected intensity for Cr layer thicknesses of 1 nm, 2 nm, and 3 nm (sample No. 6) are shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c), respectively.

〔評価結果〕
(Cr層厚さ依存性)
図4(a)に示すように、Crは層の厚さが極めて薄い0.5nmであってもn型窒化物半導体層への密着性は良好で、さらに厚さ1nm以上にすると、ITO膜への密着性も得られ、n側、p側共に参照例のサンプルNo.12よりも向上した(表2参照)。ただし、厚さ9nmになると、ITO膜への密着性が低下した。
〔Evaluation results〕
(Cr layer thickness dependence)
As shown in FIG. 4 (a), Cr has good adhesion to the n-type nitride semiconductor layer even when the layer thickness is very thin of 0.5 nm. Adhesiveness to the sample is also obtained, and both the n-side and p-side have sample No. 12 (see Table 2). However, when the thickness was 9 nm, the adhesion to the ITO film was lowered.

図4(b)に示すように、Crはn型窒化物半導体層へのオーミック接触性が良好で、n側のコンタクト抵抗が低く、特に厚さ2nm程度以上になると向上した。一方、p側においては、上にPtを積層することで、Cr層は、ITO膜を介したp型窒化物半導体層へのオーミック接触性が得られてコンタクト抵抗が低くなり、その結果、順電圧Vfも低くなった。また、Cr層は厚さ9nmになると、Pt層からの影響が小さくなるため、p型窒化物半導体層へのオーミック接触性が低下してコンタクト抵抗が少し増大したが、n側のコンタクト抵抗と比較して良好であり、問題ない程度であった。このように、本発明の範囲の厚さのCr層を最下層に設けることで、n側、p側のいずれのパッド電極としても良好な密着性およびオーミック接触性が得られた。   As shown in FIG. 4B, Cr has good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor layer, has low n-side contact resistance, and improved particularly when the thickness is about 2 nm or more. On the other hand, on the p side, by laminating Pt on the Cr layer, the Cr layer can obtain ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer via the ITO film, and the contact resistance is lowered. The voltage Vf was also lowered. Further, when the Cr layer has a thickness of 9 nm, the influence from the Pt layer is reduced, so that the ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer is reduced and the contact resistance is slightly increased. The comparison was good and there were no problems. Thus, by providing a Cr layer having a thickness within the range of the present invention in the lowermost layer, good adhesion and ohmic contact were obtained for both the n-side and p-side pad electrodes.

図5に示すように、Cr層の最下面近傍(図5の右方向)までPtが拡散したことにより、n型窒化物半導体層だけでなく、p型窒化物半導体層へも良好なオーミック接触性が得られた。なお、図5(a)に示すCr層の厚さ1nmにおいては、Cr層が薄かったことで、PtがAu層の側へも拡散した。このように、本発明の範囲の厚さのCr層を最下層に設けることで、n側、p側のいずれのパッド電極としても良好な密着性およびオーミック接触性が得られた。   As shown in FIG. 5, Pt diffuses to the vicinity of the lowermost surface of the Cr layer (right direction in FIG. 5), so that not only an n-type nitride semiconductor layer but also a p-type nitride semiconductor layer has a good ohmic contact. Sex was obtained. In addition, in the thickness of 1 nm of Cr layer shown to Fig.5 (a), Pt diffused also to the Au layer side because Cr layer was thin. Thus, by providing a Cr layer having a thickness within the range of the present invention in the lowermost layer, good adhesion and ohmic contact were obtained for both the n-side and p-side pad electrodes.

〔熱処理の評価〕
パッド電極へのアニールの効果および温度依存性を、前記の剥がれ率の測定(サンプルNo.2,3)、およびコンタクト測定(サンプルNo.2〜5)にて評価した。なお、サンプルNo.3はCr層の厚さ3nmである。それぞれの結果を図6(a)、(b)にアニール温度依存性のグラフで、また結果の一部を表2に示す。また、サンプルNo.7について、アニール前後においてGDS分析を行い、検出強度の厚さ方向分布のグラフを図7(a)、(b)に示す。さらに、サンプルNo.3(アニール温度400℃)について、ITO膜とパッド電極(p側)との界面近傍の断面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて加速電圧200kvにて観察した。600k倍のSTEM像写真を図8(a)に、エネルギー分散型X線分光器(EDS)にて解析したPt,CrおよびITO膜の成分としてのInの組成比を図8(b)に示す。
[Evaluation of heat treatment]
The effect of annealing on the pad electrode and the temperature dependence were evaluated by the measurement of the peeling rate (Sample No. 2 and 3) and the contact measurement (Sample No. 2 to 5). Sample No. 3 is the thickness of the Cr layer of 3 nm. The results are shown in FIG. 6A and FIG. 6B as graphs showing the annealing temperature dependence, and part of the results are shown in Table 2. Sample No. 7 was subjected to GDS analysis before and after annealing, and graphs of the distribution of detected intensity in the thickness direction are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). Furthermore, sample no. 3 (annealing temperature 400 ° C.), the cross section near the interface between the ITO film and the pad electrode (p side) was observed using a scanning transmission electron microscope (STEM) at an acceleration voltage of 200 kv. A STEM image photograph at 600k magnification is shown in FIG. 8A, and the composition ratio of In as a component of Pt, Cr and ITO film analyzed by an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) is shown in FIG. 8B. .

(熱処理の効果)
図6(a)に示すように、熱処理(アニール)を施すことでCr層はITO膜への密着性が得られた。一方、図6(b)に示すように、コンタクト抵抗は熱処理温度が高くなると上昇する傾向が見られ、特にp側パッド電極での上昇が大きいが、n側パッド電極と同程度またはそれよりも低抵抗までの変化であった。なお、p側パッド電極については、300℃程度までの熱処理では熱処理前(熱処理なし)よりもコンタクト抵抗が低く、これは、p型窒化物半導体層の熱劣化によるオーミック接触性の低下が抑えられ、Cr層へのPtの拡散によるオーミック接触性向上効果が表れたためと推察される。また、Cr層が本発明の範囲を大きく超えるサンプルNo.5は、Ptの拡散による前記効果が小さく、さらに熱によりCr層自体のp型窒化物半導体層のオーミック接触性が失われたために、アニール温度に伴うp側パッド電極のコンタクト抵抗の上昇が著しく、350℃以上でn側パッド電極を大きく超えた。
(Effect of heat treatment)
As shown in FIG. 6A, adhesion of the Cr layer to the ITO film was obtained by performing heat treatment (annealing). On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), the contact resistance tends to increase as the heat treatment temperature is increased. In particular, although the increase in the p-side pad electrode is large, it is the same as or higher than that in the n-side pad electrode. It was a change to low resistance. For the p-side pad electrode, the contact resistance is lower in the heat treatment up to about 300 ° C. than in the heat treatment (no heat treatment), and this suppresses the decrease in ohmic contact due to the thermal deterioration of the p-type nitride semiconductor layer. It is presumed that the effect of improving ohmic contact due to the diffusion of Pt into the Cr layer appeared. In addition, Sample No. whose Cr layer greatly exceeds the scope of the present invention. No. 5 has a small increase in the contact resistance of the p-side pad electrode due to the annealing temperature because the effect of Pt diffusion is small and the ohmic contact of the p-type nitride semiconductor layer of the Cr layer itself is lost due to heat. The temperature greatly exceeded the n-side pad electrode at 350 ° C. or higher.

図7(a)、(b)の変化から、熱処理によりCr/Pt層中に、CrとPtの混在する領域(図7(b)中の白抜き矢印)が発生し、さらに図8(a)、(b)から、Cr−Pt合金層が生成していることが確認できた。すなわち、熱処理によりCr層−Pt層間で互いの成分の拡散が進行し、その結果、密着性向上等の効果が得られたといえる。   From the changes in FIGS. 7A and 7B, a region in which Cr and Pt are mixed (the white arrow in FIG. 7B) is generated in the Cr / Pt layer by the heat treatment. ) And (b), it was confirmed that a Cr—Pt alloy layer was formed. That is, it can be said that the diffusion of the mutual components proceeded between the Cr layer and the Pt layer by the heat treatment, and as a result, effects such as improved adhesion were obtained.

(Pt層厚さ依存性)
表2および図6(b)に示すように、Cr層にそれよりも十分に厚いPt層を積層することで(サンプルNo.3、Cr層厚さ3nm)、Cr層の有するn側パッド電極としての良好な密着性およびオーミック接触性を保持しつつ、p側パッド電極として、ITO膜への密着性、およびp型窒化物半導体層へのオーミック接触性が付与された。さらにPt層をCr層と同じ3nmの厚さに薄くしても(サンプルNo.4)、前記p側パッド電極としての密着性およびオーミック接触性が十分に得られ、本発明の効果が確認できた。
(Pt layer thickness dependence)
As shown in Table 2 and FIG. 6B, by laminating a sufficiently thick Pt layer on the Cr layer (sample No. 3, Cr layer thickness 3 nm), the n-side pad electrode of the Cr layer As a p-side pad electrode, adhesion to the ITO film and ohmic contact to the p-type nitride semiconductor layer were imparted while maintaining good adhesion and ohmic contact. Furthermore, even if the Pt layer is thinned to the same thickness of 3 nm as the Cr layer (Sample No. 4), sufficient adhesion and ohmic contact as the p-side pad electrode can be obtained, and the effects of the present invention can be confirmed. It was.

〔窒化物半導体素子の作製〕
実施例2では前記実施例1と同様に窒化物半導体素子を作製し、バリア層の効果を評価した。窒化物半導体層は実施例1と同じ表1に示す仕様とし、パッド電極構造は表3に示すように、材料の異なるバリア層の実施例(サンプルNo.9,10)およびバリア層のない比較例(サンプルNo.8)を作製した。また、バリア層としてRu層の厚さを40nmから90nmまで10nm刻みで変化させたサンプルNo.11については、バリア層(Ru層)によるPt拡散抑制効果をわかり易くするために、Pt層は120nmと厚く、一方Cr層は2nmと薄く形成した。さらに、これらのサンプルについて、Ptをより多く拡散させるために、アニールは500℃で10分間×2回(計20分間)行った。
[Production of nitride semiconductor devices]
In Example 2, a nitride semiconductor device was produced in the same manner as in Example 1, and the effect of the barrier layer was evaluated. The nitride semiconductor layer has the same specifications as shown in Table 1, and the pad electrode structure is shown in Table 3. As shown in Table 3, the barrier layer examples of different materials (sample Nos. 9 and 10) and the comparison without the barrier layer An example (sample No. 8) was produced. In addition, sample No. 1 was obtained by changing the thickness of the Ru layer as a barrier layer from 40 nm to 90 nm in increments of 10 nm. For No. 11, the Pt layer was made as thick as 120 nm, while the Cr layer was made as thin as 2 nm in order to make it easy to understand the effect of suppressing the Pt diffusion by the barrier layer (Ru layer). Furthermore, in order to diffuse more Pt in these samples, annealing was performed twice at 500 ° C. for 10 minutes × 2 times (20 minutes in total).

〔バリア層の評価〕
実施例1と同様にGDS分析を行い、検出強度の厚さ方向分布のグラフにてAu層へのPtの拡散の程度を観察した。サンプルNo.9,10,8のグラフを図9(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。また、Ru層の厚さを変化させたサンプルNo.11は、アニール前においてもGDS分析を行い、Au層におけるPtの拡散量(検出強度)をアニール前後で比較し、熱処理によるPtの増加の有無を観察した。
[Evaluation of barrier layer]
GDS analysis was performed in the same manner as in Example 1, and the degree of diffusion of Pt into the Au layer was observed with a graph of the distribution of detected intensity in the thickness direction. Sample No. The graphs 9, 10, and 8 are shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, respectively. In addition, sample Nos. With different Ru layer thicknesses. In No. 11, GDS analysis was performed before annealing, and the amount of Pt diffused (detected intensity) in the Au layer was compared before and after annealing, and the presence or absence of an increase in Pt due to heat treatment was observed.

(ボンディング性の評価方法)
サンプルNo.8〜10および参照例のサンプルNo.12の窒化物半導体素子10個×2ロット(計20個)について、n側、p側それぞれのパッド電極におけるワイヤシェア強度を測定した。詳しくは、剥がれ率の測定と同じワイヤボンディング装置を用いて、φ23μmのAuワイヤをパッド電極にボンディングし、ワイヤとパッド電極との密着力を測定した。結果を図10および表2に示す。ワイヤシェア強度の20個の平均が20gf以上を合格とする。
(Evaluation method for bonding properties)
Sample No. 8 to 10 and sample Nos. With respect to 12 nitride semiconductor elements 10 × 2 lots (20 in total), the wire shear strength at the pad electrodes on the n side and the p side was measured. Specifically, using the same wire bonding apparatus as that for measuring the peeling rate, an Au wire having a diameter of 23 μm was bonded to the pad electrode, and the adhesion between the wire and the pad electrode was measured. The results are shown in FIG. An average of 20 wire share strengths is 20 gf or more.

〔評価結果〕
図9(a)、(b)に示すように、Ir層、Ru層のいずれを適用しても、バリア層として熱処理によるPtの拡散を抑制する効果が得られ、その結果、図10に示すように従来のパッド電極(参照例)と同等のボンディング性が保持できた。これに対してバリア層を設けなかった比較例のサンプルNo.8では、図9(c)に示すようにPtがAu層に拡散して、その結果、図10に示すようにボンディング性が低下した。また、バリア層(Ru層)の厚さについては、40nmでは熱処理によりAu層にPtが拡散して十分な抑制効果が得られなかったが、50nmではPtの拡散は少なく、バリア層として十分な効果が見られ、60nm以上ではAu層にほとんどPtが拡散せず、好ましい効果が得られた。
〔Evaluation results〕
As shown in FIGS. 9A and 9B, the effect of suppressing the diffusion of Pt due to heat treatment as a barrier layer can be obtained by applying any of the Ir layer and the Ru layer. As a result, as shown in FIG. Thus, the bonding property equivalent to the conventional pad electrode (reference example) could be maintained. On the other hand, sample No. of the comparative example which did not provide the barrier layer. In FIG. 8, Pt diffused into the Au layer as shown in FIG. 9 (c), and as a result, the bondability deteriorated as shown in FIG. Also, regarding the thickness of the barrier layer (Ru layer), Pt diffused into the Au layer by heat treatment at 40 nm and a sufficient suppression effect was not obtained, but Pt diffusion was small at 50 nm, which was sufficient as a barrier layer. An effect was observed, and when the thickness was 60 nm or more, Pt hardly diffused into the Au layer, and a preferable effect was obtained.

10 窒化物半導体素子
1 基板
2 n型窒化物半導体層
3 活性層
4 p型窒化物半導体層
5 p側電極
6 透光性電極
7p p側パッド電極
7n n側電極(n側パッド電極)
7 パッド電極
71 オーミック接触層、Cr/Pt層
71a Cr層
71b Pt層
72 バリア層(Ru層またはIr層)
73 ボンディング層(Au層)
9 保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nitride semiconductor element 1 Substrate 2 N type nitride semiconductor layer 3 Active layer 4 P type nitride semiconductor layer 5 P side electrode 6 Translucent electrode 7p P side pad electrode 7n N side electrode (n side pad electrode)
7 Pad electrode 71 Ohmic contact layer, Cr / Pt layer 71a Cr layer 71b Pt layer 72 Barrier layer (Ru layer or Ir layer)
73 Bonding layer (Au layer)
9 Protective film

Claims (8)

n型窒化物半導体層と、前記n型窒化物半導体層に積層されたp型窒化物半導体層と、前記p型窒化物半導体層上に形成された導電性酸化物からなる透光性電極と、前記透光性電極上の一部の領域に形成されたp側パッド電極と、前記n型窒化物半導体層に接続するn側パッド電極と、を備える窒化物半導体素子であって、
前記p側パッド電極、または前記n側パッド電極前記p側パッド電極は、前記n型窒化物半導体層および前記透光性電極のそれぞれに接触する側から順に、厚さ1nm以上9nm未満のCr層、前記Cr層の厚さ以上の厚さのPt層を積層して備えることを特徴とする窒化物半導体素子。
an n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer stacked on the n-type nitride semiconductor layer, and a translucent electrode made of a conductive oxide formed on the p-type nitride semiconductor layer; A nitride semiconductor device comprising a p-side pad electrode formed in a partial region on the translucent electrode, and an n-side pad electrode connected to the n-type nitride semiconductor layer,
The p-side pad electrode and the p-side pad electrodes and the n-side pad electrode, from the side in contact with each of the n-type nitride semiconductor layer and the translucent electrode in sequence, of a thickness less than 1nm or more 9nm Cr layer, a nitride semiconductor device, characterized in that it comprises by stacking Pt layer having a thickness of more than the thickness of the pre-Symbol Cr layer.
前記Cr層は、前記Pt層の一部が拡散されて、当該Pt層との間にCrとPtとを含有する層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体素子。 The Cr layer, the part of the Pt layer is diffused, a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the layer containing Cr and Pt is formed between the Pt layer element. 前記Pt層上に、Ru層またはIr層が積層されて、さらにその上にAu層が積層されて当該n側パッド電極およびp側パッド電極の少なくとも一方における最表面を形成していることを特徴とする請求項1または請求項に記載の窒化物半導体素子。 A Ru layer or an Ir layer is laminated on the Pt layer, and an Au layer is further laminated thereon to form the outermost surface of at least one of the n-side pad electrode and the p-side pad electrode. The nitride semiconductor device according to claim 1 or 2 . 前記Ru層またはIr層の厚さは、50nm以上であることを特徴とする請求項に記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to claim 3 , wherein the Ru layer or the Ir layer has a thickness of 50 nm or more. 前記透光性電極は、インジウム−スズ酸化物を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。 The translucent electrode is indium - nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a tin oxide. 前記n側パッド電極は、前記n型窒化物半導体層上に積層されて、平面において前記p型窒化物半導体層と互いに異なる領域に形成されている請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。 The n-side pad electrode, said laminated on n-type nitride semiconductor layer, wherein any one of the p-type nitride semiconductor layer and the claims 1 to 5 are formed in mutually different regions in the plane The nitride semiconductor device described in 1. 前記n側パッド電極と前記p側パッド電極は、同一の積層構造からなることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。 The p-side pad electrode and the n-side pad electrode, a nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it consists of the same multilayer structure. n型窒化物半導体層と、前記n型窒化物半導体層に積層されて平面において互いに異なる領域に形成されたn側パッド電極およびp型窒化物半導体層と、前記p型窒化物半導体層上に形成された導電性酸化物からなる透光性電極と、前記透光性電極上の一部の領域に形成されたp側パッド電極と、を備える窒化物半導体素子の、前記n側パッド電極および前記p側パッド電極を製造する窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法であって、
前記n型窒化物半導体層上および前記透光性電極上のそれぞれに、厚さ1nm以上9nm未満のCr層、前記Cr層の厚さ以上の厚さのPt層を順に積層し、前記Pt層上にRu層またはIr層を積層し、さらにその上にAu層を積層する工程と、前記積層した金属層を加熱する工程と、を行うことを特徴とする窒化物半導体素子のパッド電極の製造方法。
An n-type nitride semiconductor layer, an n-side pad electrode and a p-type nitride semiconductor layer that are stacked on the n-type nitride semiconductor layer and formed in different regions on a plane, and the p-type nitride semiconductor layer An n-side pad electrode of a nitride semiconductor device comprising: a translucent electrode made of a conductive oxide formed; and a p-side pad electrode formed in a partial region on the translucent electrode; A method of manufacturing a pad electrode of a nitride semiconductor device for manufacturing the p-side pad electrode,
On each of the n-type nitride semiconductor layer and the translucent electrode, a Cr layer having a thickness of 1 nm or more and less than 9 nm and a Pt layer having a thickness not less than the thickness of the Cr layer are sequentially stacked, and the Pt layer Manufacturing of pad electrode of nitride semiconductor device, comprising: stacking Ru layer or Ir layer thereon, further stacking Au layer thereon, and heating the stacked metal layer Method.
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