JP6331204B2 - Semiconductor device and ultraviolet light emitting element - Google Patents

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Description

本発明は、半導体デバイス及び紫外線発光素子に関し、より詳細には、AlGaN層と、AlGaN層の表面上に形成された電極と、を備える半導体デバイス及び紫外線発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and an ultraviolet light emitting element, and more particularly to a semiconductor device and an ultraviolet light emitting element including an AlGaN layer and an electrode formed on the surface of the AlGaN layer.

III族窒化物半導体を利用した半導体デバイスとしては、発光ダイオードに代表される発光デバイス、高電子移動度トランジスタに代表される電子デバイス等が各所で研究開発されている。また、最近では、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、III族窒化物半導体を用いた紫外発光デバイスに大きな期待が集まっている。   As semiconductor devices using group III nitride semiconductors, light emitting devices typified by light emitting diodes, electronic devices typified by high electron mobility transistors, and the like have been researched and developed in various places. Recently, high expectations have been placed on ultraviolet light emitting devices using group III nitride semiconductors in fields such as high-efficiency white illumination, sterilization, medical treatment, and applications for treating environmental pollutants at high speed.

従来、半導体デバイスとしては、n型層と発光層とp型層との積層膜がメサ構造(mesa structure)を有し、n型層の露出表面に設けられたn電極と、p型層の表面側に設けられたp電極とを備えた紫外半導体発光素子が知られている(例えば、文献1[日本国特許出願公開番号2014−96460])。   Conventionally, as a semiconductor device, a laminated film of an n-type layer, a light emitting layer, and a p-type layer has a mesa structure, an n-electrode provided on an exposed surface of the n-type layer, and a p-type layer An ultraviolet semiconductor light emitting device including a p-electrode provided on the surface side is known (for example, Document 1 [Japanese Patent Application Publication No. 2014-96460]).

文献1に記載された紫外半導体発光素子は、n型層が、n型AlzGa1-zN(0<z≦1)層により構成されている。In the ultraviolet semiconductor light emitting device described in Document 1, the n-type layer is composed of an n-type Al z Ga 1 -z N (0 <z ≦ 1) layer.

AlGaN層と、AlGaN層上に形成された電極と、を備えた半導体デバイスでは、AlGaN層におけるAlの組成比が高くなるほど、耐湿性の向上が望まれている。   In a semiconductor device including an AlGaN layer and an electrode formed on the AlGaN layer, improvement in moisture resistance is desired as the Al composition ratio in the AlGaN layer increases.

本発明の目的は、耐湿性の向上を図ることが可能な半導体デバイス及び紫外線発光素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device and an ultraviolet light emitting element capable of improving moisture resistance.

本発明に係る一態様の半導体デバイスは、AlGaN層と、電極と、絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備える。前記電極は、前記AlGaN層の表面上に形成されたコンタクト電極と、前記コンタクト電極の表面側に形成されたパッド電極と、を備える。前記絶縁膜は、前記コンタクト電極における前記AlGaN層との接触領域を囲むように前記AlGaN層の前記表面上に形成されている。前記パッシベーション膜は、少なくとも前記パッド電極上に形成され、かつ、前記パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されている。前記電極は、平面視において、前記パッド電極が前記コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成されている。前記電極は、前記パッド電極よりも下に、前記コンタクト電極の前記表面側に形成されており平面視で前記開口部を包含するAl層を備える。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes an AlGaN layer, an electrode, an insulating film, and a passivation film. The electrode includes a contact electrode formed on the surface of the AlGaN layer and a pad electrode formed on the surface side of the contact electrode. The insulating film is formed on the surface of the AlGaN layer so as to surround a contact region of the contact electrode with the AlGaN layer. The passivation film is formed on at least the pad electrode, and an opening that exposes the central portion of the pad electrode is formed. In the electrode, the pad electrode is formed across the contact electrode and the insulating film in a plan view. The electrode includes an Al layer formed on the surface side of the contact electrode below the pad electrode and including the opening in a plan view.

本発明に係る一態様の紫外線発光素子は、基板と、前記基板の一面側に形成され前記一面側から順にn型窒化物半導体層、発光層及びp型窒化物半導体層を有する窒化物半導体層と、前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された正電極と、前記n型窒化物半導体層のうち露出した表面に形成された負電極と、絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備える。前記発光層は、紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射するように構成されている。前記正電極は、前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された第1コンタクト電極と、前記第1コンタクト電極の表面側に形成された第1パッド電極と、を備える。前記負電極は、前記n型窒化物半導体層におけるAlGaN層の表面上に形成された第2コンタクト電極と、前記第2コンタクト電極の表面側に形成された第2パッド電極と、を備える。前記絶縁膜は、前記p型窒化物半導体層の表面上及び前記AlGaN層の表面上に形成され、かつ、前記第1コンタクト電極を露出させる第1コンタクト孔及び第2コンタクト電極を露出させる第2コンタクト孔が形成されている。前記パッシベーション膜は、少なくとも前記第2パッド電極上に形成され、かつ、前記第2パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されている。前記負電極は、平面視において、前記第2パッド電極が第2コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成されている。前記負電極は、前記第2パッド電極よりも下に、前記第2コンタクト電極の前記表面側に形成されており平面視で前記開口部を包含するAl層を備える。 An ultraviolet light-emitting device according to an aspect of the present invention includes a substrate, and a nitride semiconductor layer formed on one surface side of the substrate and having an n-type nitride semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type nitride semiconductor layer in that order from the one surface side. A positive electrode formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer, a negative electrode formed on an exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer, an insulating film, and a passivation film. . The light emitting layer is configured to emit light having a light emission wavelength in the ultraviolet wavelength range. The positive electrode includes a first contact electrode formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer and a first pad electrode formed on the surface side of the first contact electrode. The negative electrode includes a second contact electrode formed on the surface of the AlGaN layer in the n-type nitride semiconductor layer, and a second pad electrode formed on the surface side of the second contact electrode. The insulating film is formed on a surface of the p-type nitride semiconductor layer and a surface of the AlGaN layer, and a second contact hole exposing the first contact electrode and a second contact electrode is exposed. Contact holes are formed. The passivation film is formed on at least the second pad electrode, and an opening for exposing a central portion of the second pad electrode is formed. In the negative electrode, the second pad electrode is formed across the second contact electrode and the insulating film in plan view. The negative electrode includes an Al layer that is formed on the surface side of the second contact electrode below the second pad electrode and includes the opening in a plan view.

図1は、実施形態の半導体デバイスの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of the embodiment. 図2は、実施形態の半導体デバイスの概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the semiconductor device of the embodiment. 図3は、実施形態の半導体デバイスにおける要部の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of the semiconductor device of the embodiment. 図4は、実施形態の半導体デバイスにおける凝固組織の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a solidified structure in the semiconductor device of the embodiment. 図5は、実施形態の半導体デバイスの電極を基板の第2面側から観察した光学顕微鏡写真である。FIG. 5 is an optical micrograph obtained by observing the electrode of the semiconductor device of the embodiment from the second surface side of the substrate. 図6は、実施形態の第1変形例の半導体デバイスの概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first modification of the embodiment. 図7は、実施形態の第2変形例の半導体デバイスの概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second modification of the embodiment.

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。   Each figure described in the following embodiment is a schematic diagram, and the ratio of each size and thickness of each component does not necessarily reflect an actual dimensional ratio. In addition, the materials, numerical values, and the like described in the embodiments are merely preferable examples and are not intended to be limited thereto. Furthermore, the present invention can be appropriately modified in configuration without departing from the scope of its technical idea.

(実施形態)
以下では、本実施形態の半導体デバイス100について図1〜5に基づいて説明する。なお、図1は、図2のX−X概略断面図である。
(Embodiment)
Below, the semiconductor device 100 of this embodiment is demonstrated based on FIGS. 1 is a schematic cross-sectional view taken along the line XX of FIG.

半導体デバイス100は、AlGaN層31と、電極90と、絶縁膜10と、パッシベーション膜11と、を備える。電極90は、AlGaN層31の表面31a上に形成されたコンタクト電極91と、コンタクト電極91の表面側に形成されたパッド電極92と、を備える。絶縁膜10は、コンタクト電極91におけるAlGaN層31との接触領域を囲むようにAlGaN層31の表面31a上に形成されている。パッシベーション膜11は、絶縁膜10とパッド電極92の端部とを覆うように形成され、かつ、パッド電極92の中央部を露出させる開口部13が形成されている。電極90は、平面視において、パッド電極92がコンタクト電極91と絶縁膜10とに跨って形成されている。電極90は、パッド電極92よりも下に、平面視で開口部13を包含するAl層93を備える。これにより、半導体デバイス100は、耐湿性の向上を図ることが可能となる。「パッド電極92よりも下に」とは、AlGaN層31の厚さ方向に沿った方向においてパッド電極92よりもAlGaN層31に近い位置にあることを意味する。要するに、パッド電極92とAlGaN層31との間に、開口部13の開口サイズと比べて平面サイズが大きなAl層93を備える。「平面視で開口部13を包含するAl層93」とは、Al層93の、AlGaN層31の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域(すなわち、AlGaN層31の厚さ方向に直交する面への垂直投影領域)内に、開口部13を包含することを意味する。   The semiconductor device 100 includes an AlGaN layer 31, an electrode 90, an insulating film 10, and a passivation film 11. The electrode 90 includes a contact electrode 91 formed on the surface 31 a of the AlGaN layer 31 and a pad electrode 92 formed on the surface side of the contact electrode 91. The insulating film 10 is formed on the surface 31 a of the AlGaN layer 31 so as to surround the contact region of the contact electrode 91 with the AlGaN layer 31. The passivation film 11 is formed so as to cover the insulating film 10 and the end portion of the pad electrode 92, and an opening 13 exposing the central portion of the pad electrode 92 is formed. In the electrode 90, the pad electrode 92 is formed across the contact electrode 91 and the insulating film 10 in plan view. The electrode 90 includes an Al layer 93 including the opening 13 in a plan view below the pad electrode 92. Thereby, the semiconductor device 100 can improve moisture resistance. “Below the pad electrode 92” means that the AlGaN layer 31 is positioned closer to the AlGaN layer 31 than the pad electrode 92 in the direction along the thickness direction of the AlGaN layer 31. In short, an Al layer 93 having a larger planar size than the opening size of the opening 13 is provided between the pad electrode 92 and the AlGaN layer 31. “Al layer 93 including opening 13 in plan view” means a vertical projection region of Al layer 93 whose projection direction is along the thickness direction of AlGaN layer 31 (that is, perpendicular to the thickness direction of AlGaN layer 31). This means that the opening 13 is included in the vertical projection area onto the surface to be projected.

本実施形態の半導体デバイス100は、紫外線発光素子である。より詳細には、半導体デバイス100は、AlGaN層31を少なくとも有するn型窒化物半導体層3と、n型窒化物半導体層3上に形成され紫外線の波長域(紫外波長域)に発光波長を有する光を放射する発光層4と、発光層4上に形成されたp型窒化物半導体層5と、を備える。これにより、半導体デバイス100は、紫外線発光素子を構成することができる。よって、本実施形態の半導体デバイス100である紫外線発光素子は、耐湿性の向上を図ることが可能となる。   The semiconductor device 100 of this embodiment is an ultraviolet light emitting element. More specifically, the semiconductor device 100 has an n-type nitride semiconductor layer 3 having at least an AlGaN layer 31 and an emission wavelength in the ultraviolet wavelength region (ultraviolet wavelength region) formed on the n-type nitride semiconductor layer 3. A light emitting layer 4 that emits light and a p-type nitride semiconductor layer 5 formed on the light emitting layer 4 are provided. Thereby, the semiconductor device 100 can constitute an ultraviolet light emitting element. Therefore, the ultraviolet light emitting element which is the semiconductor device 100 of the present embodiment can improve moisture resistance.

半導体デバイス100は、基板1と、基板1の一面(以下、「第1面」ともいう。)1a側に形成され第1面1a側から順にn型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5を有する窒化物半導体層20と、を備える。また、半導体デバイス100は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成された正電極8と、n型窒化物半導体層3のうち露出した表面3aに形成された負電極9と、を備える。n型窒化物半導体層3のうち露出した表面3aとは、窒化物半導体層20の一部をp型窒化物半導体層5の表面5a側からn型窒化物半導体層3の深さ方向の途中まで除去することで露出した表面を意味する。半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3のうち露出した表面3aが、AlGaN層31の表面31aにより構成され、負電極9が、電極90により構成されている。   The semiconductor device 100 is formed on the substrate 1 and one surface (hereinafter also referred to as “first surface”) 1a side of the substrate 1, and the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4 and p are sequentially formed from the first surface 1a side. Nitride semiconductor layer 20 having type nitride semiconductor layer 5. Further, the semiconductor device 100 includes a positive electrode 8 formed on the surface 5a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and a negative electrode 9 formed on the exposed surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3. Prepare. The exposed surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3 is a part of the nitride semiconductor layer 20 in the depth direction of the n-type nitride semiconductor layer 3 from the surface 5 a side of the p-type nitride semiconductor layer 5. It means the surface exposed by removing up to. In the semiconductor device 100, the exposed surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3 is configured by the surface 31 a of the AlGaN layer 31, and the negative electrode 9 is configured by the electrode 90.

半導体デバイス100は、上述のように、窒化物半導体層20が、基板1の第1面1a側に形成されている。半導体デバイス100は、基板1の第1面1aとは反対側の第2面1bが光取り出し面を構成しているのが好ましい。   In the semiconductor device 100, the nitride semiconductor layer 20 is formed on the first surface 1a side of the substrate 1 as described above. In the semiconductor device 100, the second surface 1b opposite to the first surface 1a of the substrate 1 preferably constitutes a light extraction surface.

半導体デバイス100のチップサイズ(chip size)は、400μm□(400μm×400μm)に設定してあるが、これに限らない。半導体デバイス100が紫外線発光素子の場合、チップサイズは、例えば、200μm□(200μm×200μm)〜1mm□(1mm×1mm)程度の範囲で適宜設定することができる。また、半導体デバイス100の平面形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。半導体デバイス100の平面形状が、長方形状の場合、半導体デバイス100のチップサイズは、例えば、500μm×240μmとすることができる。   The chip size of the semiconductor device 100 is set to 400 μm □ (400 μm × 400 μm), but is not limited thereto. When the semiconductor device 100 is an ultraviolet light emitting element, the chip size can be appropriately set within a range of, for example, about 200 μm □ (200 μm × 200 μm) to 1 mm □ (1 mm × 1 mm). Further, the planar shape of the semiconductor device 100 is not limited to a square shape, and may be, for example, a rectangular shape. When the planar shape of the semiconductor device 100 is rectangular, the chip size of the semiconductor device 100 can be set to, for example, 500 μm × 240 μm.

半導体デバイス100の各構成要素については、以下に詳細に説明する。   Each component of the semiconductor device 100 will be described in detail below.

半導体デバイス100は、例えば、210nm〜280nmの紫外波長域に発光波長(発光ピーク波長)を有する紫外線発光ダイオードとすることができる。これにより、半導体デバイス100は、例えば、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で、利用することができる。半導体デバイス100は、紫外線発光ダイオードのような紫外線発光素子の場合、UV−Cの波長域に発光波長を有するのが好ましい。UV−Cの波長域は、例えば国際照明委員会(CIE)における紫外線の波長による分類によれば、100nm〜280nmである。「発光ピーク波長」は、室温(27℃)での主発光ピーク波長である。   The semiconductor device 100 can be, for example, an ultraviolet light emitting diode having an emission wavelength (emission peak wavelength) in an ultraviolet wavelength region of 210 nm to 280 nm. Thereby, the semiconductor device 100 can be used in fields such as high-efficiency white illumination, sterilization, medical treatment, and uses for treating environmental pollutants at high speed. In the case of an ultraviolet light emitting element such as an ultraviolet light emitting diode, the semiconductor device 100 preferably has an emission wavelength in the UV-C wavelength range. The wavelength range of UV-C is, for example, 100 nm to 280 nm according to the classification by the wavelength of ultraviolet rays in the International Commission on Illumination (CIE). The “emission peak wavelength” is a main emission peak wavelength at room temperature (27 ° C.).

基板1は、例えば、第1面1aが(0001)面のサファイア基板により構成することができる。つまり、基板1は、c面サファイア基板(α−Al基板)により構成することができる。また、サファイア基板は、(0001)面からのオフ角が、0〜0.4°であるのが好ましい。The substrate 1 can be constituted by, for example, a sapphire substrate whose first surface 1a is a (0001) surface. That is, the substrate 1 can be configured by a c-plane sapphire substrate (α-Al 2 O 3 substrate). The sapphire substrate preferably has an off angle from the (0001) plane of 0 to 0.4 °.

半導体デバイス100は、基板1とn型窒化物半導体層3との間に、バッファ層(buffer layer)2を備えているのが好ましい。要するに、半導体デバイス100は、基板1の第1面1a上にバッファ層2が形成されており、n型窒化物半導体層3が、バッファ層2上に形成されているのが好ましい。バッファ層2は、AlyGa1-yN(0≦y≦1)層により構成されている。バッファ層2は、AlN層により構成されているのが好ましい。The semiconductor device 100 preferably includes a buffer layer 2 between the substrate 1 and the n-type nitride semiconductor layer 3. In short, in the semiconductor device 100, the buffer layer 2 is preferably formed on the first surface 1a of the substrate 1, and the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably formed on the buffer layer 2. The buffer layer 2 is configured by an Al y Ga 1-y N (0 ≦ y ≦ 1) layer. The buffer layer 2 is preferably composed of an AlN layer.

バッファ層2は、貫通転位を減少させることを目的として設けた層である。バッファ層2は、厚さが薄すぎると貫通転位の減少が不十分となりやすく、厚さが厚すぎると格子不整合に起因したクラックが発生したり、複数個の半導体デバイス100を形成するウェハの反りが大きくなり過ぎる要因となる可能性がある。このため、バッファ層2の厚さは、例えば、500nm〜10μm程度の範囲で設定するのが好ましく、1μm〜5μmの範囲で設定するのが、より好ましい。バッファ層2の厚さは、一例として4μmに設定してある。   The buffer layer 2 is a layer provided for the purpose of reducing threading dislocations. If the buffer layer 2 is too thin, the reduction of threading dislocations tends to be insufficient, and if the thickness is too thick, cracks due to lattice mismatch may occur, or a wafer forming a plurality of semiconductor devices 100 may be formed. There is a possibility that warping becomes too large. For this reason, the thickness of the buffer layer 2 is preferably set, for example, in the range of about 500 nm to 10 μm, and more preferably set in the range of 1 μm to 5 μm. As an example, the thickness of the buffer layer 2 is set to 4 μm.

n型窒化物半導体層3は、発光層4へ電子を輸送するための層である。n型窒化物半導体層3は、例えば、n型のAlGaN層31により構成することができる。n型窒化物半導体層3を構成するn型のAlGaN層31の組成比は、発光層4で発光する紫外線を効率良く放出できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層4が障壁層と井戸層とで構成される量子井戸構造を有し、井戸層のAlの組成比が0.5、障壁層のAlの組成比が0.7の場合、n型のAlGaN層31のAlの組成比は、障壁層のAlの組成比と同じ0.7とすることができる。すなわち、発光層4の井戸層がAl0.5Ga0.5N層により構成され、障壁層がAl0.7Ga0.3N層により構成される場合、n型窒化物半導体層3は、例えば、n型Al0.7Ga0.3N層により構成することができる。n型窒化物半導体層3のAlの組成比は、障壁層のAlの組成比と同じである場合に限らず、異なっていてもよい。また、n型窒化物半導体層3は、単層膜に限らず、例えば、互いにAlの組成比の異なる複数のn型AlGaN層を積層した多層膜により構成してもよい。n型窒化物半導体層3の厚さは、一例として2μmに設定してある。n型窒化物半導体層3のドナー不純物としては、例えば、Siが好ましい。また、n型窒化物半導体層3の電子濃度は、例えば、1×1018〜1×1019cm-3程度の範囲で設定すればよい。The n-type nitride semiconductor layer 3 is a layer for transporting electrons to the light emitting layer 4. The n-type nitride semiconductor layer 3 can be composed of, for example, an n-type AlGaN layer 31. The composition ratio of the n-type AlGaN layer 31 constituting the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably set so that ultraviolet rays emitted from the light-emitting layer 4 can be efficiently emitted. For example, when the light emitting layer 4 has a quantum well structure composed of a barrier layer and a well layer, the Al composition ratio of the well layer is 0.5, and the Al composition ratio of the barrier layer is 0.7. The Al composition ratio of the AlGaN layer 31 of the mold can be set to 0.7, which is the same as the Al composition ratio of the barrier layer. That is, when the well layer of the light emitting layer 4 is composed of an Al 0.5 Ga 0.5 N layer and the barrier layer is composed of an Al 0.7 Ga 0.3 N layer, the n-type nitride semiconductor layer 3 is, for example, an n-type Al 0.7 Ga It can be composed of a 0.3 N layer. The Al composition ratio of the n-type nitride semiconductor layer 3 is not limited to being the same as the Al composition ratio of the barrier layer, and may be different. In addition, the n-type nitride semiconductor layer 3 is not limited to a single layer film, and may be formed of, for example, a multilayer film in which a plurality of n-type AlGaN layers having different Al composition ratios are stacked. As an example, the thickness of the n-type nitride semiconductor layer 3 is set to 2 μm. As the donor impurity of the n-type nitride semiconductor layer 3, for example, Si is preferable. Further, the electron concentration of the n-type nitride semiconductor layer 3 may be set in a range of about 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 , for example.

発光層4は、注入されたキャリア(ここでは、電子と正孔)を光に変換する層である。言い換えれば、発光層4は、注入された2種類のキャリア(電子、正孔)の再結合により紫外線を放射する層である。発光層4は、量子井戸構造を有しているのが好ましい。発光層4は、量子井戸構造の井戸層が、AlaGa1-aN(0<a<1)層により構成され、量子井戸構造の障壁層が、AlbGa1-bN(0<b≦1、b>a)層により構成されているのが好ましい。AlaGa1-aN(0<a<1)層からなる井戸層を備えた発光層4は、井戸層のAlの組成比aを変化させることにより、発光波長を210nm〜360nmの範囲で任意の発光波長に設定することが可能である。例えば、所望の発光波長が265nm付近である場合には、Alの組成比aを0.50に設定すればよい。発光層4は、量子井戸構造の井戸層が、InAlGaN層により構成されていてもよい。The light emitting layer 4 is a layer for converting injected carriers (here, electrons and holes) into light. In other words, the light emitting layer 4 is a layer that emits ultraviolet rays by recombination of two types of injected carriers (electrons and holes). The light emitting layer 4 preferably has a quantum well structure. In the light-emitting layer 4, the well layer of the quantum well structure is composed of Al a Ga 1-a N (0 <a <1) layer, and the barrier layer of the quantum well structure is Al b Ga 1-b N (0 < It is preferable that b ≦ 1 and b> a) layers. The light emitting layer 4 having a well layer composed of Al a Ga 1-a N (0 <a <1) layer has an emission wavelength in the range of 210 nm to 360 nm by changing the Al composition ratio a of the well layer. It is possible to set an arbitrary emission wavelength. For example, when the desired emission wavelength is around 265 nm, the Al composition ratio a may be set to 0.50. In the light emitting layer 4, the well layer of the quantum well structure may be composed of an InAlGaN layer.

量子井戸構造は、多重量子井戸構造でもよいし、単一量子井戸構造でもよい。発光層4は、井戸層の厚さが厚すぎると、井戸層に注入された電子及び正孔が、量子井戸構造における格子不整合に起因するピエゾ電界(piezoelectric field)に起因して、空間的に分離してしまい、発光効率が低下してしまうと推考される。また、発光層4は、井戸層の厚さが薄すぎる場合、キャリアの閉じ込め効果が低下し、発光効率が低下してしまうと推考される。このため、井戸層の厚さは、例えば、1nm〜5nm程度が好ましく、1.3nm〜3nm程度が、より好ましい。また、障壁層の厚さは、例えば、5nm〜15nm程度の範囲で設定することが好ましい。半導体デバイス100では、一例として、井戸層の厚さを2nmに設定し、障壁層の厚さを10nmに設定してある。半導体デバイス100は、発光層4が量子井戸構造を有した構成に限らず、例えば、単層の発光層4がn型窒化物半導体層3とp型窒化物半導体層5とで挟まれたダブルヘテロ構造(double heterostructure)でもよい。   The quantum well structure may be a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. If the thickness of the well layer is too large, the light-emitting layer 4 has a spatial effect because electrons and holes injected into the well layer are caused by piezoelectric fields due to lattice mismatch in the quantum well structure. It is assumed that the light emission efficiency is lowered. Further, in the light emitting layer 4, when the thickness of the well layer is too thin, it is presumed that the carrier confinement effect is lowered and the light emission efficiency is lowered. For this reason, the thickness of the well layer is, for example, preferably about 1 nm to 5 nm, and more preferably about 1.3 nm to 3 nm. Moreover, it is preferable to set the thickness of a barrier layer in the range of about 5 nm-15 nm, for example. In the semiconductor device 100, as an example, the thickness of the well layer is set to 2 nm, and the thickness of the barrier layer is set to 10 nm. The semiconductor device 100 is not limited to a configuration in which the light emitting layer 4 has a quantum well structure. For example, a double layer in which a single light emitting layer 4 is sandwiched between an n-type nitride semiconductor layer 3 and a p-type nitride semiconductor layer 5. A heterostructure may be used.

p型窒化物半導体層5は、少なくともp型AlGaN層52を有している。p型窒化物半導体層5は、例えば、電子ブロック層(electron block layer)51と、p型AlGaN層52と、p型コンタクト層53と、を備えるのが好ましい。   The p-type nitride semiconductor layer 5 has at least a p-type AlGaN layer 52. The p-type nitride semiconductor layer 5 preferably includes, for example, an electron block layer 51, a p-type AlGaN layer 52, and a p-type contact layer 53.

電子ブロック層51は、発光層4とp型AlGaN層52との間に設けるのが好ましい。電子ブロック層51は、発光層4へ注入された電子のうち、発光層4中で正孔と再結合されなかった電子が、p型AlGaN層52側へ漏れる(オーバーフローする)のを抑制するために、発光層4とp型AlGaN層52との間に好適に設けることができる。電子ブロック層51は、p型AlcGa1-cN(0<c<1)層により構成することができる。p型AlcGa1-cN(0<c<1)層のAlの組成比cは、例えば、0.9とすることができる。p型AlcGa1-cN(0<c<1)層の組成比は、電子ブロック層51のバンドギャップエネルギが、p型AlGaN層52もしくは障壁層のバンドギャップエネルギよりも高くなるように設定するのが好ましい。電子ブロック層51の厚さは、一例として30nmに設定してある。電子ブロック層51は、厚さが薄すぎるとオーバーフローを抑制する効果が減少し、厚さが厚すぎると半導体デバイス100の抵抗が大きくなる要因となる可能性がある。電子ブロック層51の厚さについては、Alの組成比cや正孔濃度等の値によって適した厚さが変化するので、一概には言えないが、1nm〜50nmの範囲で設定することが好ましく、5nm〜25nmの範囲で設定することが、より好ましい。電子ブロック層51のアクセプタ不純物としては、例えば、Mgが好ましい。The electron blocking layer 51 is preferably provided between the light emitting layer 4 and the p-type AlGaN layer 52. The electron block layer 51 suppresses, among the electrons injected into the light emitting layer 4, electrons that have not been recombined with holes in the light emitting layer 4 from leaking (overflowing) to the p-type AlGaN layer 52 side. Further, it can be suitably provided between the light emitting layer 4 and the p-type AlGaN layer 52. The electron block layer 51 can be composed of a p-type Al c Ga 1-c N (0 <c <1) layer. The Al composition ratio c of the p-type Al c Ga 1-c N (0 <c <1) layer can be set to 0.9, for example. The composition ratio of the p-type Al c Ga 1-c N (0 <c <1) layer is such that the band gap energy of the electron block layer 51 is higher than the band gap energy of the p-type AlGaN layer 52 or the barrier layer. It is preferable to set. As an example, the thickness of the electron blocking layer 51 is set to 30 nm. If the thickness of the electronic block layer 51 is too thin, the effect of suppressing overflow decreases, and if the thickness is too thick, the resistance of the semiconductor device 100 may increase. The thickness of the electron blocking layer 51 varies depending on values such as the Al composition ratio c and the hole concentration. Therefore, although it cannot be generally stated, it is preferable to set the thickness in the range of 1 nm to 50 nm. It is more preferable to set in the range of 5 nm to 25 nm. As the acceptor impurity of the electron block layer 51, for example, Mg is preferable.

p型AlGaN層52は、発光層4へ正孔を輸送するための層である。p型AlGaN層52は、p型AldGa1-dN(0<d<1)層により構成してあるのが好ましい。p型AldGa1-dN(0<d<1)層の組成比は、発光層4で発光する紫外線の吸収を抑制できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層4における井戸層のAlの組成比が0.5、障壁層のAlの組成比bが0.7の場合、p型AldGa1-dN(0<d<1)層のAlの組成比dは、例えば、障壁層のAlの組成比bと同じ0.7とすることができる。すなわち、発光層4の井戸層がAl0.5Ga0.5N層からなる場合、p型AlGaN層52は、例えば、p型Al0.7Ga0.3N層により構成することができる。p型AlGaN層52のAlの組成比は、障壁層のAlの組成比bと同じである場合に限らず、異なっていてもよい。p型AlGaN層52のアクセプタ不純物としては、例えば、Mgが好ましい。The p-type AlGaN layer 52 is a layer for transporting holes to the light emitting layer 4. The p-type AlGaN layer 52 is preferably composed of a p-type Al d Ga 1-d N (0 <d <1) layer. The composition ratio of the p-type Al d Ga 1-d N (0 <d <1) layer is preferably set so that absorption of ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4 can be suppressed. For example, when the Al composition ratio of the well layer in the light emitting layer 4 is 0.5 and the Al composition ratio b of the barrier layer is 0.7, the p-type Al d Ga 1-d N (0 <d <1) layer The Al composition ratio d can be set to 0.7, which is the same as the Al composition ratio b of the barrier layer, for example. That is, when the well layer of the light emitting layer 4 is made of an Al 0.5 Ga 0.5 N layer, the p-type AlGaN layer 52 can be constituted by, for example, a p-type Al 0.7 Ga 0.3 N layer. The Al composition ratio of the p-type AlGaN layer 52 is not limited to the same as the Al composition ratio b of the barrier layer, and may be different. As the acceptor impurity of the p-type AlGaN layer 52, for example, Mg is preferable.

p型AlGaN層52の正孔濃度は、p型AlGaN層52の膜質が劣化しない正孔濃度の範囲において、より高い濃度のほうが好ましい。しかしながら、半導体デバイス100は、p型AlGaN層52の正孔濃度がn型窒化物半導体層3の電子濃度よりも低いので、p型AlGaN層52の厚さが、厚すぎると、半導体デバイス100の抵抗が大きくなりすぎる。このため、p型AlGaN層52の厚さは、200nm以下が好ましく、100nm以下が、より好ましい。なお、半導体デバイス100では、一例として、p型AlGaN層52の厚さを50nmに設定してある。   The hole concentration of the p-type AlGaN layer 52 is preferably higher in the hole concentration range where the film quality of the p-type AlGaN layer 52 does not deteriorate. However, since the hole concentration of the p-type AlGaN layer 52 is lower than the electron concentration of the n-type nitride semiconductor layer 3 in the semiconductor device 100, if the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is too thick, Resistance becomes too large. For this reason, the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less. In the semiconductor device 100, as an example, the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is set to 50 nm.

半導体デバイス100は、p型AlGaN層52上にp型コンタクト層53を好適に備えた構成とすることができる。   The semiconductor device 100 can be configured to suitably include the p-type contact layer 53 on the p-type AlGaN layer 52.

p型コンタクト層53は、正電極8との接触抵抗を下げ、正電極8との良好なオーミック接触を得るために設けてある。p型コンタクト層53は、p型GaN層により構成してあるのが好ましい。p型コンタクト層53を構成するp型GaN層の正孔濃度は、p型AlGaN層52よりも高濃度とすることが好ましく、例えば、7×1017cm-3程度とすることにより、正電極8との良好なオーミック接触を得ることが可能である。ただし、p型GaN層の正孔濃度は、正電極8との良好なオーミック接触が得られる正孔濃度の範囲で適宜変更してもよい。p型コンタクト層53の厚さは、200nmに設定してあるが、これに限らず、例えば、50nm〜300nmの範囲で設定すればよい。The p-type contact layer 53 is provided in order to reduce the contact resistance with the positive electrode 8 and obtain good ohmic contact with the positive electrode 8. The p-type contact layer 53 is preferably composed of a p-type GaN layer. The hole concentration of the p-type GaN layer constituting the p-type contact layer 53 is preferably higher than that of the p-type AlGaN layer 52. For example, by setting the hole concentration to about 7 × 10 17 cm −3 , the positive electrode Good ohmic contact with 8 can be obtained. However, the hole concentration of the p-type GaN layer may be changed as appropriate within the range of the hole concentration at which good ohmic contact with the positive electrode 8 is obtained. The thickness of the p-type contact layer 53 is set to 200 nm, but is not limited to this, and may be set in the range of 50 nm to 300 nm, for example.

半導体デバイス100は、上述のように、窒化物半導体層20が、バッファ層2、n型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5を備えた構成とすることができる。窒化物半導体層20は、バッファ層2、発光層4、電子ブロック層51及びp型コンタクト層53について、適宜設ければよい。窒化物半導体層20は、エピタキシャル成長法により形成することができる。エピタキシャル成長法は、例えば、MOVPE(metal organic vapor phase epitaxy)法、HVPE(hydride vapor phase epitaxy)法、MBE(molecular beam epitaxy)法等を採用できる。なお、窒化物半導体層20は、この窒化物半導体層20を形成する際に不可避的に混入されるH、C、O、Si、Fe等の不純物が存在してもよい。   As described above, the semiconductor device 100 can be configured such that the nitride semiconductor layer 20 includes the buffer layer 2, the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5. The nitride semiconductor layer 20 may be provided as appropriate for the buffer layer 2, the light emitting layer 4, the electron block layer 51, and the p-type contact layer 53. The nitride semiconductor layer 20 can be formed by an epitaxial growth method. As the epitaxial growth method, for example, MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) method, HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, MBE (molecular beam epitaxy) method or the like can be adopted. The nitride semiconductor layer 20 may contain impurities such as H, C, O, Si, and Fe that are inevitably mixed when the nitride semiconductor layer 20 is formed.

半導体デバイス100は、窒化物半導体層20の一部を、窒化物半導体層20の表面20a側からn型窒化物半導体層3の途中までエッチングすることで除去してある。これにより、半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3の表面3aを露出させている。要するに、半導体デバイス100は、窒化物半導体層20の一部をエッチングすることで形成されたメサ構造22を有している。そして、半導体デバイス100は、窒化物半導体層20の表面20a上に正電極8が形成され、n型窒化物半導体層3の表面3a上に負電極9が形成されている。半導体デバイス100は、窒化物半導体層20がp型コンタクト層53を備えている場合、p型コンタクト層53の表面53aが、窒化物半導体層20の表面20aを構成する。   The semiconductor device 100 is removed by etching a part of the nitride semiconductor layer 20 from the surface 20a side of the nitride semiconductor layer 20 to the middle of the n-type nitride semiconductor layer 3. Thereby, the semiconductor device 100 exposes the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. In short, the semiconductor device 100 has the mesa structure 22 formed by etching a part of the nitride semiconductor layer 20. In the semiconductor device 100, the positive electrode 8 is formed on the surface 20 a of the nitride semiconductor layer 20, and the negative electrode 9 is formed on the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. In the semiconductor device 100, when the nitride semiconductor layer 20 includes the p-type contact layer 53, the surface 53 a of the p-type contact layer 53 constitutes the surface 20 a of the nitride semiconductor layer 20.

正電極8は、p型窒化物半導体層5と電気的に接続されている。正電極8は、p型コンタクト層53を介してp型AlGaN層52と電気的に接続されているのが好ましい。正電極8は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成されたコンタクト電極81(以下、「第1コンタクト電極81」ともいう。)と、コンタクト電極81の表面側に形成されたパッド電極82(以下、「第1パッド電極82」ともいう。)と、を備える。第1パッド電極82は、平面視において、第1コンタクト電極81と絶縁膜10とに跨って形成されている。   The positive electrode 8 is electrically connected to the p-type nitride semiconductor layer 5. The positive electrode 8 is preferably electrically connected to the p-type AlGaN layer 52 through the p-type contact layer 53. The positive electrode 8 includes a contact electrode 81 (hereinafter also referred to as “first contact electrode 81”) formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and a pad formed on the surface side of the contact electrode 81. Electrode 82 (hereinafter also referred to as “first pad electrode 82”). The first pad electrode 82 is formed across the first contact electrode 81 and the insulating film 10 in plan view.

第1コンタクト電極81は、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第1コンタクト電極81は、側面をテーパ形状とすることで、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。第1パッド電極82は、側面がテーパ形状であるのが好ましい。   First contact electrode 81 is preferably formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases as the distance from p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of p-type nitride semiconductor layer 5. More specifically, the first contact electrode 81 has a tapered side surface, so that the cross-sectional area gradually decreases with increasing distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. It is preferably formed in a shape. The first pad electrode 82 preferably has a tapered side surface.

第1コンタクト電極81は、p型窒化物半導体層5とオーミック接触を得るために、p型コンタクト層53の表面53a上に形成されているコンタクト用電極である。第1コンタクト電極81は、一例として、Ni膜とAu膜との積層膜(以下、「第1積層膜」ともいう。)をp型窒化物半導体層5の表面5a上に形成してから、アニール処理を行うことにより形成されている。第1積層膜は、一例として、Ni膜の厚さを30nm、Au膜の厚さを200nmに設定してある。   The first contact electrode 81 is a contact electrode formed on the surface 53 a of the p-type contact layer 53 in order to obtain ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5. For example, the first contact electrode 81 is formed by forming a stacked film of an Ni film and an Au film (hereinafter also referred to as “first stacked film”) on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5. It is formed by performing an annealing process. For example, in the first laminated film, the thickness of the Ni film is set to 30 nm, and the thickness of the Au film is set to 200 nm.

第1パッド電極82は、外部接続用電極である。言い換えれば、第1パッド電極82は、実装用電極である。より詳細には、第1パッド電極82は、半導体デバイス100をパッケージ(package)や配線基板等に実装するときに、導電性のワイヤ(wire)、導電性のバンプ(bump)等が接合される。導電性のワイヤとしては、例えば、Auワイヤ等が採用される。導電性のバンプとしては、例えば、Auバンプ等が採用される。第1パッド電極82は、Au層により構成されているのが好ましい。第1パッド電極82を構成するAu層の厚さは、一例として、1300nmに設定してある。   The first pad electrode 82 is an external connection electrode. In other words, the first pad electrode 82 is a mounting electrode. More specifically, the first pad electrode 82 is bonded to a conductive wire, a conductive bump, or the like when the semiconductor device 100 is mounted on a package, a wiring board, or the like. . For example, an Au wire or the like is employed as the conductive wire. As the conductive bump, for example, an Au bump or the like is employed. The first pad electrode 82 is preferably composed of an Au layer. For example, the thickness of the Au layer constituting the first pad electrode 82 is set to 1300 nm.

正電極8は、第1パッド電極82よりも下に、平面視で第1開口部12を包含するAl層83を備えているのが好ましい。Al層83の厚さは、一例として、250nmに設定してある。   The positive electrode 8 preferably includes an Al layer 83 including the first opening 12 in a plan view below the first pad electrode 82. For example, the thickness of the Al layer 83 is set to 250 nm.

正電極8は、第1パッド電極82がAu層により構成され、第1パッド電極82とAl層83との間に介在する上部バリアメタル層84を備えるのが好ましい。上部バリアメタル層84の材料は、Tiを採用しているが、これに限らず、例えば、Ta、Niでもよい。上部バリアメタル層84の厚さは、一例として、100nmに設定してある。   The positive electrode 8 preferably includes an upper barrier metal layer 84 in which the first pad electrode 82 is formed of an Au layer and is interposed between the first pad electrode 82 and the Al layer 83. The material of the upper barrier metal layer 84 is Ti, but is not limited thereto, and may be Ta or Ni, for example. As an example, the thickness of the upper barrier metal layer 84 is set to 100 nm.

また、正電極8は、Al層83と第1コンタクト電極81との間に介在する下部バリアメタル層85を備えるのが好ましい。下部バリアメタル層85の材料は、Tiを採用しているが、これに限らず、例えば、Ta、Niでもよい。下部バリアメタル層85の厚さは、一例として、100nmに設定してある。   The positive electrode 8 preferably includes a lower barrier metal layer 85 interposed between the Al layer 83 and the first contact electrode 81. The material of the lower barrier metal layer 85 is Ti, but is not limited thereto, and may be Ta or Ni, for example. As an example, the thickness of the lower barrier metal layer 85 is set to 100 nm.

正電極8については、後述の半導体デバイス100の製造方法について説明した後で更に説明する。   The positive electrode 8 will be further described after describing a method for manufacturing the semiconductor device 100 described later.

負電極9は、n型窒化物半導体層3と電気的に接続されている。負電極9は、上述のように、電極90により構成されている。よって、負電極9は、n型窒化物半導体層3の露出した表面3a上に形成されたコンタクト電極91(以下、「第2コンタクト電極91」ともいう。)と、第2コンタクト電極91の表面側に形成されたパッド電極92(以下、「第2パッド電極92」ともいう。)と、を備える。第2パッド電極92は、平面視において、第2コンタクト電極91と絶縁膜10とに跨って形成されている。   Negative electrode 9 is electrically connected to n-type nitride semiconductor layer 3. The negative electrode 9 is composed of the electrode 90 as described above. Therefore, the negative electrode 9 includes a contact electrode 91 (hereinafter also referred to as “second contact electrode 91”) formed on the exposed surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3, and a surface of the second contact electrode 91. And a pad electrode 92 (hereinafter also referred to as “second pad electrode 92”) formed on the side. The second pad electrode 92 is formed across the second contact electrode 91 and the insulating film 10 in plan view.

第2コンタクト電極91は、n型窒化物半導体層3の厚さ方向においてn型窒化物半導体層3から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第2コンタクト電極91は、側面をテーパ形状とすることで、n型窒化物半導体層3の厚さ方向においてn型窒化物半導体層3から離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。第2パッド電極92は、側面がテーパ形状であるのが好ましい。   Second contact electrode 91 is preferably formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases as the distance from n-type nitride semiconductor layer 3 increases in the thickness direction of n-type nitride semiconductor layer 3. More specifically, the second contact electrode 91 has a side surface tapered, so that the cross-sectional area gradually decreases as the distance from the n-type nitride semiconductor layer 3 increases in the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3. It is preferably formed in a shape. The second pad electrode 92 preferably has a tapered side surface.

第2コンタクト電極91は、n型窒化物半導体層3とオーミック接触を得るために、n型窒化物半導体層3の表面3a上に形成されているコンタクト用電極である。第2コンタクト電極91は、一例として、Al膜とNi膜とAl膜とNi膜とAu膜との積層膜(以下、「第2積層膜」ともいう。)をn型窒化物半導体層3の表面3a上に形成してから、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより形成されている。第2積層膜は、Al膜、Ni膜、Al膜、Ni膜及びAu膜の厚さを、それぞれ、200nm、30nm、200nm、30nm及び200nmに設定してある。   The second contact electrode 91 is a contact electrode formed on the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3 in order to obtain ohmic contact with the n-type nitride semiconductor layer 3. As an example, the second contact electrode 91 is a laminated film of an Al film, a Ni film, an Al film, a Ni film, and an Au film (hereinafter also referred to as a “second laminated film”) of the n-type nitride semiconductor layer 3. After being formed on the surface 3a, it is formed by annealing and slow cooling. In the second laminated film, the thicknesses of the Al film, Ni film, Al film, Ni film, and Au film are set to 200 nm, 30 nm, 200 nm, 30 nm, and 200 nm, respectively.

第2コンタクト電極91は、NiとAlとを主成分とする凝固組織により構成されている。よって、半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触抵抗の低減を図ることが可能となる。凝固組織とは、溶融金属が固体に変態する結果生成した結晶組織を意味する。言い換えれば、凝固組織は、NiとAlとを含む溶融金属が凝固することにより形成された溶融凝固組織である。NiとAlとを主成分とする凝固組織は、例えば、不純物としてAu及びNを含んでいてもよい。   The second contact electrode 91 is composed of a solidified structure mainly composed of Ni and Al. Therefore, the semiconductor device 100 can reduce the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91. The solidified structure means a crystal structure formed as a result of transformation of the molten metal into a solid. In other words, the solidified structure is a molten solidified structure formed by solidification of a molten metal containing Ni and Al. The solidified structure mainly composed of Ni and Al may contain, for example, Au and N as impurities.

凝固組織は、図3に示すように、n型窒化物半導体層3の表面3aに接する複数のNi初晶9aと、n型窒化物半導体層3の表面3aに接するAlNi共晶9bと、が混在している。よって、半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触抵抗の低減を図れ、かつ、第2コンタクト電極91のシート抵抗(sheet resistance)の低減を図ることが可能となる。AlNi共晶9bは、Alの組成比が96〜97at%程度であるから、Niに比べてAlがリッチなAlリッチ(Al-rich)の組織である。第2コンタクト電極91を構成している凝固組織は、複数のNi初晶9aが主として接触抵抗の低減に寄与し、AlNi共晶9bが主としてシート抵抗の低減に寄与している、と推考される。Ni初晶9aは、例えば、不純物としてAuとNとを含んでいるのが好ましい。Ni初晶9aが不純物としてNを含んでいる理由としては、Ni初晶9aが結晶成長するときにn型窒化物半導体層3から一部のNを引き抜いて固溶する推定メカニズムが考えられる。AlNi共晶9bは、例えば、不純物としてAuを含んでいてもよい。なお、半導体デバイス100は、仮に推定メカニズムが別であってもよい。   As shown in FIG. 3, the solidified structure includes a plurality of Ni primary crystals 9a in contact with the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 and an AlNi eutectic crystal 9b in contact with the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3. It is mixed. Therefore, the semiconductor device 100 can reduce the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91 and can reduce the sheet resistance of the second contact electrode 91. It becomes. Since the AlNi eutectic 9b has an Al composition ratio of about 96 to 97 at%, it has an Al-rich structure in which Al is richer than Ni. In the solidification structure constituting the second contact electrode 91, it is presumed that the plurality of Ni primary crystals 9a mainly contribute to the reduction of the contact resistance, and the AlNi eutectic 9b mainly contributes to the reduction of the sheet resistance. . The Ni primary crystal 9a preferably contains, for example, Au and N as impurities. The reason why the Ni primary crystal 9a contains N as an impurity may be an estimated mechanism in which a part of N is extracted from the n-type nitride semiconductor layer 3 and solid-dissolved when the Ni primary crystal 9a grows. The AlNi eutectic 9b may contain Au as an impurity, for example. Note that the semiconductor device 100 may have a different estimation mechanism.

第2コンタクト電極91における複数のNi初晶9aは、下記の条件を満たすNi初晶9aを含んでいるのが好ましい。   The plurality of Ni primary crystals 9a in the second contact electrode 91 preferably include Ni primary crystals 9a that satisfy the following conditions.

条件:第2コンタクト電極91の厚さ方向の全長に亘って形成され、第2コンタクト電極91の一面内方向においてn型窒化物半導体層3に接する連続領域の幅が、第2コンタクト電極91の厚さよりも大きい。   Condition: The width of the continuous region formed over the entire length of the second contact electrode 91 in the thickness direction and in contact with the n-type nitride semiconductor layer 3 in the in-plane direction of the second contact electrode 91 is Greater than thickness.

これにより、半導体デバイス100は、Ni初晶9aとn型窒化物半導体層3の表面3aとの接触抵抗の更なる低減を図ることが可能となる。   Thereby, the semiconductor device 100 can further reduce the contact resistance between the Ni primary crystal 9a and the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3.

Ni初晶9aは、樹枝状結晶であり、n型窒化物半導体層3の厚さ方向に直交する断面形状が、樹枝状である、のが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、Ni初晶9aとn型窒化物半導体層3の表面3aとの接触面積を増加させることが可能となり、接触抵抗の更なる低減することが可能となる。なお、Ni初晶9aの、n型窒化物半導体層3の厚さ方向に直交する断面形状は、図4及び5に示す樹枝状の形状と略同じである。   The Ni primary crystal 9a is a dendritic crystal, and the cross-sectional shape orthogonal to the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably dendritic. Thereby, the semiconductor device 100 can increase the contact area between the Ni primary crystal 9 a and the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3, and can further reduce the contact resistance. The cross-sectional shape of the Ni primary crystal 9a perpendicular to the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3 is substantially the same as the dendritic shape shown in FIGS.

半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触抵抗の低減を図ることにより、半導体デバイス100の動作電圧を低減することが可能となり、また、発光輝度の向上を図ることが可能となる。   In the semiconductor device 100, it is possible to reduce the operating voltage of the semiconductor device 100 by reducing the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91, and to improve the emission luminance. It becomes possible to plan.

なお、上記のように第2コンタクト電極91を、NiとAlとを主成分とするように作製することは、あくまでも一例であり、Ti等を成分とする別の材料で第2コンタクト電極91を構成してもよい。   In addition, as described above, the second contact electrode 91 is manufactured by using Ni and Al as main components. The second contact electrode 91 is made of another material containing Ti or the like as a component. It may be configured.

半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触が、オーミック接触であるのが好ましい。ここで、オーミック接触とは、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触のなかで、印加電圧の方向により生じる電流の整流性のない接触を意味する。オーミック接触は、電流−電圧特性が略線形であるのが好ましく、線形であるのがより好ましい。また、オーミック接触は、接触抵抗がより小さいのが好ましい。n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触では、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との界面を通過する電流が、ショットキー障壁(schottky barrier)を乗り越える熱電子放出電流とショットキー障壁を透過するトンネル電流(tunnel current)との和であると考えられる。このため、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91との接触では、トンネル電流が支配的な場合、近似的にオーミック接触が実現していると考えられる。   In the semiconductor device 100, the contact between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91 is preferably an ohmic contact. Here, the ohmic contact means a contact having no current rectification caused by the direction of the applied voltage in the contact between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91. The ohmic contact is preferably substantially linear in current-voltage characteristics, and more preferably linear. Moreover, it is preferable that ohmic contact has a smaller contact resistance. In the contact between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91, the current passing through the interface between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91 heats over the Schottky barrier. This is considered to be the sum of the electron emission current and the tunnel current passing through the Schottky barrier. For this reason, in the contact between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91, it is considered that an ohmic contact is approximately realized when the tunnel current is dominant.

第2パッド電極92は、外部接続用電極である。言い換えれば、第2パッド電極92は、実装用電極である。より詳細には、第2パッド電極92は、半導体デバイス100をパッケージや配線基板等に実装するときに、導電性のワイヤ、導電性のバンプ等が接合される。第2パッド電極92は、Au層により構成されているのが好ましい。第2パッド電極92を構成するAu層の厚さは、一例として、1300nmに設定してある。   The second pad electrode 92 is an external connection electrode. In other words, the second pad electrode 92 is a mounting electrode. More specifically, the second pad electrode 92 is joined to a conductive wire, a conductive bump, or the like when the semiconductor device 100 is mounted on a package, a wiring board, or the like. The second pad electrode 92 is preferably composed of an Au layer. The thickness of the Au layer constituting the second pad electrode 92 is set to 1300 nm as an example.

負電極9は、第2パッド電極92よりも下に、平面視で第2開口部13を包含するAl層93を備えている。Al層93の厚さは、一例として、250nmに設定してある。   The negative electrode 9 includes an Al layer 93 including the second opening 13 in plan view below the second pad electrode 92. For example, the thickness of the Al layer 93 is set to 250 nm.

負電極9は、第2パッド電極92がAu層により構成され、第2パッド電極92とAl層93との間に介在する上部バリアメタル層94を備えるのが好ましい。上部バリアメタル層94の材料は、Tiを採用しているが、これに限らず、例えば、TaやNiでもよい。上部バリアメタル層94の厚さは、一例として、100nmに設定してある。   The negative electrode 9 preferably includes an upper barrier metal layer 94 in which the second pad electrode 92 is made of an Au layer and is interposed between the second pad electrode 92 and the Al layer 93. The material of the upper barrier metal layer 94 is Ti, but is not limited thereto, and may be Ta or Ni, for example. For example, the thickness of the upper barrier metal layer 94 is set to 100 nm.

また、負電極9は、Al層93と第2コンタクト電極91との間に介在する下部バリアメタル層95を備えるのが好ましい。下部バリアメタル層95の材料は、Tiを採用しているが、これに限らず、例えば、Ta、Niでもよい。下部バリアメタル層95の厚さは、一例として、100nmに設定してある。   The negative electrode 9 preferably includes a lower barrier metal layer 95 interposed between the Al layer 93 and the second contact electrode 91. The material of the lower barrier metal layer 95 is Ti, but is not limited thereto, and may be Ta or Ni, for example. The thickness of the lower barrier metal layer 95 is set to 100 nm as an example.

負電極9については、後述の半導体デバイス100の製造方法について説明した後で更に説明する。   The negative electrode 9 will be further described after describing a method for manufacturing the semiconductor device 100 described later.

絶縁膜10は、メサ構造22の上面22a(窒化物半導体層20の表面20a)の一部とメサ構造22の側面22cとn型窒化物半導体層3の表面3aの一部とに跨って形成されているのが好ましい。絶縁膜10は、電気絶縁性を有する膜である。絶縁膜10の材料としては、SiO2が好ましい。要するに、絶縁膜10は、シリコン酸化膜であるのが好ましい。絶縁膜10の材料は、SiO2に限らず、例えば、Si34、Al23、TiO2、Ta25、ZrO2、Y23、CeO2、Nb25等を採用することもできる。絶縁膜10の厚さは、一例として、1μmに設定してある。絶縁膜10は、例えば、CVD(chemical vapor deposition)法、蒸着法、スパッタ法等により形成することができる。絶縁膜10は、単層膜に限らず、多層膜により構成してもよい。絶縁膜10として設ける多層膜は、発光層4で発生した光(紫外線)を反射させるための誘電体多層膜により構成してもよい。The insulating film 10 is formed across a part of the upper surface 22 a of the mesa structure 22 (the surface 20 a of the nitride semiconductor layer 20), a side surface 22 c of the mesa structure 22, and a part of the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. It is preferable. The insulating film 10 is a film having electrical insulation. As a material of the insulating film 10, SiO 2 is preferable. In short, the insulating film 10 is preferably a silicon oxide film. The material of the insulating film 10 is not limited to SiO 2 , for example, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , CeO 2 , Nb 2 O 5, etc. It can also be adopted. As an example, the thickness of the insulating film 10 is set to 1 μm. The insulating film 10 can be formed by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. The insulating film 10 is not limited to a single layer film, and may be a multilayer film. The multilayer film provided as the insulating film 10 may be formed of a dielectric multilayer film for reflecting light (ultraviolet rays) generated in the light emitting layer 4.

絶縁膜10は、第1コンタクト電極81を露出させるコンタクト孔10a(以下、「第1コンタクト孔10a」ともいう。)と、第2コンタクト電極91を露出させるコンタクト孔10b(以下、「第2コンタクト孔10b」ともいう。)と、を有する。   The insulating film 10 includes a contact hole 10a that exposes the first contact electrode 81 (hereinafter also referred to as “first contact hole 10a”) and a contact hole 10b that exposes the second contact electrode 91 (hereinafter referred to as “second contact”). Hole 10b ").

第1コンタクト孔10aは、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第1コンタクト孔10aは、内側面がテーパ形状に形成されることで、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。半導体デバイス100は、平面視において第1コンタクト孔10aが、第1コンタクト電極81よりも大きく、第1コンタクト孔10aの内側面と第1コンタクト電極81の側面とが離れているのが好ましい。   The first contact hole 10 a is preferably formed in a shape in which the opening area gradually increases as the distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. More specifically, the first contact hole 10a has an inner surface formed in a tapered shape, so that the opening area gradually increases as the distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. It is preferable that it is formed in a shape that becomes larger. In the semiconductor device 100, it is preferable that the first contact hole 10a is larger than the first contact electrode 81 in plan view, and the inner side surface of the first contact hole 10a and the side surface of the first contact electrode 81 are separated from each other.

第2コンタクト孔10bは、n型窒化物半導体層3の厚さ方向においてn型窒化物半導体層3から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第2コンタクト孔10bは、内側面がテーパ形状に形成されることで、n型窒化物半導体層3の厚さ方向においてn型窒化物半導体層3から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。半導体デバイス100は、平面視において第2コンタクト孔10bが、第2コンタクト電極91よりも大きく、第2コンタクト孔10bの内側面と第2コンタクト電極91の側面とが離れているのが好ましい。   The second contact hole 10b is preferably formed in a shape in which the opening area gradually increases as the distance from the n-type nitride semiconductor layer 3 increases in the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3. More specifically, the second contact hole 10b has an inner surface formed in a tapered shape, so that the opening area gradually increases as the distance from the n-type nitride semiconductor layer 3 increases in the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3. It is preferable that it is formed in a shape that becomes larger. In the semiconductor device 100, the second contact hole 10 b is preferably larger than the second contact electrode 91 in plan view, and the inner side surface of the second contact hole 10 b and the side surface of the second contact electrode 91 are preferably separated from each other.

パッシベーション膜11は、第1パッド電極82の端部と第2パッド電極92の端部と絶縁膜10とを覆うように形成されている。より詳細には、パッシベーション膜11は、第1パッド電極82の表面及び側面と、第2パッド電極92の表面及び側面と、絶縁膜10と、を覆うように形成されており、かつ、第1パッド電極82の中央部(第1パッド電極82の表面の中央部)を露出させる開口部12(以下、「第1開口部12」ともいう。)と、第2パッド電極92の中央部(第2パッド電極92の表面の中央部)を露出させる開口部13(以下、「第2開口部13」ともいう。)と、が形成されている。上述の説明から明らかなように、パッシベーション膜11は、少なくともパッド電極92(第2パッド電極92)上に形成され、かつ、パッド電極92(第2パッド電極92)の中央部を露出させる開口部13が形成されている。パッシベーション膜11は、半導体デバイス100における最表層に設けられて、湿度等の外気によるデバイス特性の劣化を抑制するための保護膜である。より詳細には、パッシベーション膜11は、少なくとも、パッド電極92、コンタクト電極91及びAlGaN層31それぞれの機能を保護することで半導体デバイス100のデバイス特性の劣化を抑制するための保護膜である。   The passivation film 11 is formed so as to cover the end portion of the first pad electrode 82, the end portion of the second pad electrode 92, and the insulating film 10. More specifically, the passivation film 11 is formed so as to cover the surface and side surfaces of the first pad electrode 82, the surface and side surfaces of the second pad electrode 92, and the insulating film 10. An opening 12 (hereinafter, also referred to as “first opening 12”) that exposes the central portion of the pad electrode 82 (the central portion of the surface of the first pad electrode 82), and the central portion (the first portion of the first pad electrode 82). An opening 13 (hereinafter, also referred to as “second opening 13”) that exposes the central portion of the surface of the two-pad electrode 92 is formed. As is clear from the above description, the passivation film 11 is formed on at least the pad electrode 92 (second pad electrode 92), and an opening that exposes the central portion of the pad electrode 92 (second pad electrode 92). 13 is formed. The passivation film 11 is a protective film that is provided on the outermost layer of the semiconductor device 100 and suppresses deterioration of device characteristics due to outside air such as humidity. More specifically, the passivation film 11 is a protective film for suppressing deterioration of device characteristics of the semiconductor device 100 by protecting at least the functions of the pad electrode 92, the contact electrode 91, and the AlGaN layer 31.

第1開口部12は、内側面がテーパ形状に形成されることで、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。   The first opening 12 has an inner surface formed in a tapered shape so that the opening area gradually increases as the distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. Preferably it is formed.

第2開口部13は、内側面がテーパ形状に形成されることで、n型窒化物半導体層3の厚さ方向においてn型窒化物半導体層3から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。   The second opening portion 13 has an inner surface formed in a tapered shape so that the opening area gradually increases as the distance from the n-type nitride semiconductor layer 3 increases in the thickness direction of the n-type nitride semiconductor layer 3. Preferably it is formed.

パッシベーション膜11は、例えば、シリコン窒化膜であるのが好ましい。これにより、パッシベーション膜11は、シリコン酸化膜よりも水分の透過性を小さくすることが可能となり、耐湿性を高くすることが可能となる。パッシベーション膜11は、電気絶縁性を有する。パッシベーション膜11は、プラズマCVD法により成膜するのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、パッシベーション膜11が蒸着法やスパッタ法により形成する場合に比べて、パッシベーション膜11の段差被覆性や、パッシベーション膜11の緻密性を向上させることが可能となる。また、半導体デバイス100は、パッシベーション膜11をプラズマCVD法により成膜する場合、Al層93の材料であるアルミニウムの融点に比べて十分に低い温度でパッシベーション膜11を成膜することができる。   The passivation film 11 is preferably a silicon nitride film, for example. Thereby, the passivation film 11 can make moisture permeability smaller than that of the silicon oxide film, and can improve moisture resistance. The passivation film 11 has electrical insulation. The passivation film 11 is preferably formed by a plasma CVD method. Thereby, the semiconductor device 100 can improve the step coverage of the passivation film 11 and the denseness of the passivation film 11 as compared with the case where the passivation film 11 is formed by vapor deposition or sputtering. Further, when the passivation film 11 is formed by the plasma CVD method, the semiconductor device 100 can form the passivation film 11 at a temperature sufficiently lower than the melting point of aluminum that is the material of the Al layer 93.

半導体デバイス100は、パッシベーション膜11と第1パッド電極82の端部との間に密着層14aが介在しているのが好ましい。また、半導体デバイス100は、パッシベーション膜11と第2パッド電極92との間に密着層14bが介在しているのが好ましい。   In the semiconductor device 100, it is preferable that the adhesion layer 14 a is interposed between the passivation film 11 and the end portion of the first pad electrode 82. In the semiconductor device 100, it is preferable that the adhesion layer 14 b be interposed between the passivation film 11 and the second pad electrode 92.

密着層14a及び14bは、それぞれ、第1パッド電極82及び第2パッド電極92に比べてパッシベーション膜11との密着性の良い層である。密着層14a及び14bの材料は、Ti、Cr、Nb、Zr、TiN及びTaNの群から選択される1種であるのが好ましい。   The adhesion layers 14a and 14b are layers having better adhesion to the passivation film 11 than the first pad electrode 82 and the second pad electrode 92, respectively. The material of the adhesion layers 14a and 14b is preferably one selected from the group consisting of Ti, Cr, Nb, Zr, TiN and TaN.

以下では、半導体デバイス100の製造方法の一例について詳述する。   Below, an example of the manufacturing method of the semiconductor device 100 is explained in full detail.

(1)ウェハの準備
ウェハは、円板状の基板である。半導体デバイス100における基板1がサファイア基板の場合、ウェハ(wafer)としては、サファイアウェハを採用することができる。ウェハは、オリエンテーションフラット(orientation flat)が形成されているのが好ましい。ウェハの厚みは、例えば、数100μm〜数mmであるのが好ましく、200μm〜1mmであるのがより好ましい。ウェハの直径は、例えば、50.8mm〜150mmであるのが好ましい。
(1) Preparation of wafer The wafer is a disk-shaped substrate. When the substrate 1 in the semiconductor device 100 is a sapphire substrate, a sapphire wafer can be adopted as a wafer. The wafer is preferably formed with an orientation flat. The thickness of the wafer is preferably, for example, several hundred μm to several mm, and more preferably 200 μm to 1 mm. The diameter of the wafer is preferably 50.8 mm to 150 mm, for example.

ウェハは、例えば、日本電子工業振興協会(JEIDA)や、SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)等の規格を満たすか準拠しているのが好ましい。サファイアウェハに関しては、例えば、SEMI M65−0306で規格化されている化合物半導体エピタキシャルウェハに使用するサファイア基板の仕様を満たすか準じているのが好ましい。また、サファイアウェハは、第1面が、基板1の第1面1aに対応する。サファイアウェハの第1面としては、例えば、c面、m面、a面、R面等を採用することができ、c面である(0001)面が好ましい。また、サファイアウェハの第1面は、(0001)面からのオフ角が、0〜0.4°であるのが好ましい。   The wafer preferably satisfies or conforms to standards such as Japan Electronics Industry Promotion Association (JEIDA) and SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International). As for the sapphire wafer, it is preferable that the specification of the sapphire substrate used for the compound semiconductor epitaxial wafer standardized by SEMI M65-0306 is satisfied. The first surface of the sapphire wafer corresponds to the first surface 1 a of the substrate 1. As the first surface of the sapphire wafer, for example, a c-plane, m-plane, a-plane, R-plane, etc. can be adopted, and the (0001) plane that is the c-plane is preferable. The first surface of the sapphire wafer preferably has an off angle from the (0001) plane of 0 to 0.4 °.

(2)ウェハの第1面上に窒化物半導体層20を積層する工程
この工程では、窒化物半導体層20をエピタキシャル成長法により形成する。
(2) Step of laminating nitride semiconductor layer 20 on the first surface of the wafer In this step, the nitride semiconductor layer 20 is formed by an epitaxial growth method.

この工程では、窒化物半導体層20のエピタキシャル成長法として、MOVPE法を採用している。この工程では、MOVPE法として、減圧MOVPE法を採用するのが好ましい。   In this step, the MOVPE method is adopted as an epitaxial growth method of the nitride semiconductor layer 20. In this step, it is preferable to employ the reduced pressure MOVPE method as the MOVPE method.

Alの原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム(TMAl)を採用するのが好ましい。また、Gaの原料ガスとしては、トリメチルガリウム(TMGa)を採用するのが好ましい。Nの原料ガスとしては、NH3を採用するのが好ましい。n型導電性を付与する不純物であるSiの原料ガスとしては、テトラエチルシラン(TESi)を採用するのが好ましい。p型導電性に寄与する不純物であるMgの原料ガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を採用するのが好ましい。各原料ガスそれぞれのキャリアガスとしては、例えば、H2ガスを採用することが好ましい。Trimethylaluminum (TMAl) is preferably employed as the Al source gas. Further, it is preferable to employ trimethyl gallium (TMGa) as the Ga source gas. As the N source gas, NH 3 is preferably employed. It is preferable to employ tetraethylsilane (TESi) as a source gas of Si that is an impurity imparting n-type conductivity. It is preferable to employ biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) as a source gas for Mg, which is an impurity contributing to p-type conductivity. For example, H 2 gas is preferably used as the carrier gas of each source gas.

各原料ガスは、特に限定するものではなく、例えば、Gaの原料ガスとしてトリエチルガリウム(TEGa)、Nの原料ガスとしてヒドラジン誘導体、Siの原料ガスとしてモノシラン(SiH4)を用いてもよい。Each source gas is not particularly limited. For example, triethylgallium (TEGa) may be used as a Ga source gas, a hydrazine derivative may be used as a N source gas, and monosilane (SiH 4 ) may be used as a Si source gas.

窒化物半導体層20の成長条件は、基板温度、V/III比、各原料ガスの供給量、成長圧力等を適宜設定すればよい。   The growth conditions of the nitride semiconductor layer 20 may be set as appropriate such as the substrate temperature, the V / III ratio, the supply amount of each source gas, the growth pressure, and the like.

窒化物半導体層20のエピタキシャル成長法は、MOVPE法に限らず、例えば、MBE法、HVPE法等でもよい。   The epitaxial growth method of the nitride semiconductor layer 20 is not limited to the MOVPE method, and may be, for example, an MBE method, an HVPE method, or the like.

(3)p型不純物を活性化するためのアニールを行う工程
この工程は、アニール装置のアニール炉内において所定のアニール温度で所定のアニール時間だけ保持することにより、p型窒化物半導体層5のp型不純物を活性化する工程である。より詳細には、電子ブロック層51、p型AlGaN層52及びp型コンタクト層53のp型不純物を活性化する工程である。アニール条件は、アニール温度を600〜800℃、アニール時間を10〜50分に設定してあるが、これらの値は一例であり、特に限定するものではない。アニール装置としては、例えば、ランプアニール装置(lamp annealing apparatus)、電気炉アニール装置等を採用することができる。
(3) Step of performing annealing for activating p-type impurities This step is performed by holding the p-type nitride semiconductor layer 5 at a predetermined annealing temperature for a predetermined annealing time in an annealing furnace of an annealing apparatus. This is a step of activating p-type impurities. More specifically, this is a step of activating the p-type impurities in the electron block layer 51, the p-type AlGaN layer 52, and the p-type contact layer 53. The annealing conditions are set such that the annealing temperature is 600 to 800 ° C. and the annealing time is 10 to 50 minutes, but these values are merely examples and are not particularly limited. As the annealing apparatus, for example, a lamp annealing apparatus, an electric furnace annealing apparatus, or the like can be employed.

(4)メサ構造22を形成する工程
この工程では、窒化物半導体層20のうちメサ構造22の上面22a(窒化物半導体層20の表面20a)に対応する領域上に、フォトリソグラフィ技術を利用して、第1のレジスト層を形成する。そして、この工程では、第1のレジスト層をマスクとして、窒化物半導体層20の一部を表面20a側からn型窒化物半導体層3の途中までエッチングすることによって、メサ構造22を形成する。更に、この工程では、第1のレジスト層を除去する。窒化物半導体層20のエッチングは、例えば、ドライエッチング装置を用いて行うのが好ましい。ドライエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマエッチング装置(inductively coupled plasma etching system)が好ましい。
(4) Step of forming mesa structure 22 In this step, a photolithography technique is used on a region of nitride semiconductor layer 20 corresponding to upper surface 22a of mesa structure 22 (surface 20a of nitride semiconductor layer 20). Thus, a first resist layer is formed. In this step, the mesa structure 22 is formed by etching a part of the nitride semiconductor layer 20 from the surface 20a side to the middle of the n-type nitride semiconductor layer 3 using the first resist layer as a mask. Further, in this step, the first resist layer is removed. The nitride semiconductor layer 20 is preferably etched using, for example, a dry etching apparatus. As the dry etching apparatus, for example, an inductively coupled plasma etching system is preferable.

(5)絶縁膜10を形成する工程
この工程では、ウェハの第1面側の全面に、絶縁膜10の基礎となるシリコン酸化膜を例えばPECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第1面側において、シリコン酸化膜に第1コンタクト孔10a及び第2コンタクト孔10bが開口されるように、シリコン酸化膜をパターニングすることで絶縁膜10を形成する。なお、シリコン酸化膜の成膜方法は、PECVD法に限らず、例えば、他のCVD法等でもよい。シリコン酸化膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
(5) Step of Forming Insulating Film 10 In this step, a silicon oxide film that forms the basis of the insulating film 10 is formed on the entire first surface side of the wafer by, for example, PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition). . In this step, the insulating film 10 is formed by patterning the silicon oxide film so that the first contact hole 10a and the second contact hole 10b are opened in the silicon oxide film on the first surface side of the wafer. . Note that the method for forming the silicon oxide film is not limited to the PECVD method, and may be another CVD method, for example. The patterning of the silicon oxide film is performed using a photolithography technique and an etching technique.

(6)負電極9における第2コンタクト電極91を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第1面側に、負電極9の形成予定領域のみ(つまり、n型窒化物半導体層3の露出した表面3aの一部)が露出するようにパターニングされた第2のレジスト層を形成する第1ステップを行う。そして、この工程では、n型窒化物半導体層3の表面3a上に、表面3aに近い側から順にAl膜とNi膜とAl膜とNi膜とAu膜とが積層された多層膜を蒸着法により成膜する第2ステップを行う。蒸着法は、電子ビーム蒸着法が好ましい。積層膜の成膜方法は、蒸着法に限らず、例えば、スパッタ法等でもよい。そして、この工程では、リフトオフ(lift off)を行うことにより、第2のレジスト層及び第2のレジスト層上の不要膜を除去する第3ステップを行う。更に、この工程では、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより第2コンタクト電極91を形成する第4ステップを行う。アニール処理は、N2ガス雰囲気中でのRTA(Rapid Thermal Annealing)が好ましい。
(6) Step of Forming Second Contact Electrode 91 in Negative Electrode 9 In this step, first, only the region where negative electrode 9 is to be formed (that is, exposure of n-type nitride semiconductor layer 3) is performed on the first surface side of the wafer. The first step of forming a second resist layer patterned so as to expose a part of the surface 3a) is performed. In this step, a multilayer film in which an Al film, a Ni film, an Al film, a Ni film, and an Au film are sequentially stacked on the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 from the side close to the surface 3a is deposited. The second step of forming a film is performed. The vapor deposition method is preferably an electron beam vapor deposition method. The method for forming the laminated film is not limited to the vapor deposition method, and may be a sputtering method, for example. In this step, the third step of removing the second resist layer and the unnecessary film on the second resist layer by performing lift off is performed. Further, in this step, a fourth step of forming the second contact electrode 91 by performing an annealing process and performing slow cooling is performed. The annealing treatment is preferably RTA (Rapid Thermal Annealing) in an N 2 gas atmosphere.

RTA処理の条件は、例えば、アニール温度を650℃、アニール時間を1分とすればよい。アニール温度は、AlNiの共晶点(640℃)以上の温度が好ましく、700℃以下の温度が好ましい。アニール温度は、n型窒化物半導体層3のAlの組成比に基づいて適宜変更してもよい。アニール時間は、例えば、30秒〜3分程度の範囲で設定するのが好ましい。共晶点とは、液状の共晶混合物が同じ組成の固相を作りだすときの凝固する温度を意味する。   The RTA treatment conditions may be, for example, an annealing temperature of 650 ° C. and an annealing time of 1 minute. The annealing temperature is preferably a temperature equal to or higher than the eutectic point (640 ° C.) of AlNi, and preferably 700 ° C. or lower. The annealing temperature may be appropriately changed based on the Al composition ratio of the n-type nitride semiconductor layer 3. The annealing time is preferably set in the range of about 30 seconds to 3 minutes, for example. The eutectic point means a temperature at which a liquid eutectic mixture solidifies when it forms a solid phase having the same composition.

徐冷を行うとは、徐々に冷却することを意味する。徐冷を行うときの冷却速度は、例えば、30℃/minとすればよい。冷却速度は、30℃/minに限らず、例えば、20〜60℃/minの範囲で適宜設定するのが好ましい。   Performing slow cooling means gradually cooling. The cooling rate when performing slow cooling may be, for example, 30 ° C./min. The cooling rate is not limited to 30 ° C./min, and is preferably set as appropriate in the range of 20 to 60 ° C./min, for example.

この工程では、赤外線アニール装置によりアニール処理を行うのが好ましい。赤外線アニール装置としては、加熱源である赤外線ランプと、ワーク(work)を入れる石英製の炉と、炉内の圧力を調整する圧力調整装置である真空ポンプと、を備えている。赤外線アニール装置は、赤外線ランプ(infrared lamp)としてハロゲンランプ(halogen lamp)を用いたハロゲンランプアニール装置が好ましい。ここで、ワークは、ウェハにメサ構造22を有する窒化物半導体層20が形成され、n型窒化物半導体層3の露出した表面3aに多層膜が形成されたウェハ状の構造物である。ハロゲンランプアニール装置では、徐冷を行うとき、炉内に流すN2ガスの流量を調整することにより冷却速度を変えることができる。In this step, it is preferable to perform an annealing process using an infrared annealing apparatus. The infrared annealing apparatus includes an infrared lamp as a heating source, a quartz furnace for storing a work, and a vacuum pump as a pressure adjusting apparatus for adjusting the pressure in the furnace. The infrared annealing apparatus is preferably a halogen lamp annealing apparatus using a halogen lamp as an infrared lamp. Here, the workpiece is a wafer-like structure in which a nitride semiconductor layer 20 having a mesa structure 22 is formed on a wafer, and a multilayer film is formed on the exposed surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. In the halogen lamp annealing apparatus, when performing slow cooling, the cooling rate can be changed by adjusting the flow rate of N 2 gas flowing into the furnace.

本願発明者らは、この工程でのアニール処理及び徐冷を行うことで、第2コンタクト電極91が形成される推定メカニズムについて次のように考えた。なお、半導体デバイス100の製造方法は、仮に推定メカニズムが別であってもよい。   The inventors of the present application have considered the following presumed mechanism for forming the second contact electrode 91 by performing annealing and slow cooling in this step. Note that the estimation mechanism may be different in the manufacturing method of the semiconductor device 100.

この工程では、アニール処理することで多層膜が溶融し、徐冷を行うときに、まずNi初晶9aが析出し、その後、AlNiの共晶組織が凝固する(AlNi共晶9bが形成される)。これにより、この工程では、NiとAlとを主成分とする凝固組織により構成される第2コンタクト電極91を形成することができる。より詳細には、この工程では、複数のNi初晶9aとAlNi共晶9bとを含む凝固組織により構成される第2コンタクト電極91を形成することが可能となる。ここで、Ni初晶9aは、不純物としてAuを含んでいる。より詳細には、Ni初晶9aは、微量(ppmレベル)のAuを不純物として含んでいるが、99%以上がNiである。Ni初晶9aは、等方向に成長しない(言い換えれば、方向によって成長速度が異なる)ので、樹枝状に成長する。また、AlNi共晶9bは、不純物としてAuを含んでいる。第2コンタクト電極91は、アニール処理のときにn型窒化物半導体層3から解離したNがNiに固溶することで、不純物準位を形成するので、トンネル効果によりn型窒化物半導体層3との接触抵抗を低減することが可能になると推考される。言い換えれば、第2コンタクト電極91がn型窒化物半導体層3から一部の窒素を引き抜き抜くことで、n型窒化物半導体層3と第2コンタクト電極91とのオーミック接触を実現させることができるものと推考される。よって、Ni初晶9aは、不純物としてNを含んでいる。   In this step, when annealing is performed, the multilayer film is melted and gradually cooled, so that the Ni primary crystal 9a is first precipitated, and then the eutectic structure of AlNi is solidified (the AlNi eutectic 9b is formed). ). Thereby, in this step, the second contact electrode 91 composed of a solidified structure mainly composed of Ni and Al can be formed. More specifically, in this step, it is possible to form the second contact electrode 91 composed of a solidified structure including a plurality of Ni primary crystals 9a and AlNi eutectic crystals 9b. Here, the Ni primary crystal 9a contains Au as an impurity. More specifically, the Ni primary crystal 9a contains a trace amount (ppm level) of Au as an impurity, but 99% or more is Ni. Since the Ni primary crystal 9a does not grow in the same direction (in other words, the growth rate differs depending on the direction), it grows in a dendritic shape. Moreover, the AlNi eutectic 9b contains Au as an impurity. The second contact electrode 91 forms an impurity level when N dissociated from the n-type nitride semiconductor layer 3 during the annealing process is dissolved in Ni, so that an n-type nitride semiconductor layer 3 is formed by a tunnel effect. It is assumed that it becomes possible to reduce the contact resistance. In other words, the second contact electrode 91 draws a part of nitrogen from the n-type nitride semiconductor layer 3 so that ohmic contact between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the second contact electrode 91 can be realized. It is inferred. Therefore, the Ni primary crystal 9a contains N as an impurity.

アニール処理では、多層膜において、まずAl膜が溶融し、その後、Al膜の間のNi膜が溶融し、その後、Al膜とAu膜との間のNi膜が溶融し、その後、Au膜が溶融する、と推考される。よって、Au膜は、アニール処理前にNiが大気中の酸素により酸化するのを抑制したり、炉内の残留酸素によりNiが酸化するのを抑制する、保護膜としての機能を有する。これにより、半導体デバイス100の製造方法では、Niの酸化による高融点化を防ぐことが可能となる。要するに、半導体デバイス100の製造方法では、第2コンタクト電極91を形成する工程におけるアニール温度の低温化を図ることが可能となる。   In the annealing process, in the multilayer film, the Al film is first melted, then the Ni film between the Al films is melted, then the Ni film between the Al film and the Au film is melted, and then the Au film is It is assumed that it melts. Therefore, the Au film has a function as a protective film that suppresses Ni from being oxidized by oxygen in the atmosphere before annealing, or suppresses Ni from being oxidized by residual oxygen in the furnace. Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, it becomes possible to prevent the melting point from being increased due to oxidation of Ni. In short, in the method for manufacturing the semiconductor device 100, the annealing temperature in the step of forming the second contact electrode 91 can be lowered.

(7)正電極8における第1コンタクト電極81を形成する工程
この工程では、p型窒化物半導体層5の表面5a上に第1コンタクト電極81を形成する。
(7) Step of Forming First Contact Electrode 81 in Positive Electrode 8 In this step, first contact electrode 81 is formed on surface 5a of p-type nitride semiconductor layer 5.

より詳細には、この工程では、まず、ウェハの第1面側における正電極8の形成予定領域のみ(ここでは、p型コンタクト層53の表面53aの一部)が露出するようにパターニングされた第3のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば厚さが30nmのNi膜と厚さが200nmのAu膜との積層膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、リフトオフを行うことにより、第3のレジスト層及び第3のレジスト層上の不要膜を除去する。更に、この工程では、第1コンタクト電極81とp型窒化物半導体層5との接触がオーミック接触となるように、N2ガス雰囲気中でRTA処理を行う。RTA処理の条件は、例えば、アニール温度を500℃、アニール時間を15分とすればよい。More specifically, in this step, first, patterning is performed so that only the region where the positive electrode 8 is to be formed on the first surface side of the wafer (here, part of the surface 53a of the p-type contact layer 53) is exposed. A third resist layer is formed. In this step, for example, a laminated film of a Ni film having a thickness of 30 nm and an Au film having a thickness of 200 nm is formed by electron beam evaporation, and lift-off is performed, whereby the third resist layer and the third film are formed. The unnecessary film on the resist layer is removed. Furthermore, in this step, RTA treatment is performed in an N 2 gas atmosphere so that the contact between the first contact electrode 81 and the p-type nitride semiconductor layer 5 is an ohmic contact. The RTA treatment conditions may be, for example, an annealing temperature of 500 ° C. and an annealing time of 15 minutes.

(8)正電極8及び負電極9を完成する工程
この工程では、フォトリソグラフィ技術および薄膜形成技術を利用して、下部バリアメタル層85、95と、Al層83、93と、上部バリアメタル層84、94と、第1パッド電極82、第2パッド電極92と、を形成する。薄膜形成技術としては、例えば、蒸着法等を採用することができる。蒸着法は、電子ビーム蒸着法が好ましい。
(8) Step of completing the positive electrode 8 and the negative electrode 9 In this step, the lower barrier metal layers 85 and 95, the Al layers 83 and 93, and the upper barrier metal layer are utilized using photolithography technology and thin film formation technology. 84, 94, a first pad electrode 82, and a second pad electrode 92 are formed. As a thin film forming technique, for example, a vapor deposition method or the like can be employed. The vapor deposition method is preferably an electron beam vapor deposition method.

Al層83は、平面視で第1コンタクト孔10aを包含する大きさに形成する。「平面視で第1コンタクト孔10aを包含する」とは、Al層83の、p型窒化物半導体層5の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域内に、第1コンタクト孔10aを包含することを意味する。また、Al層93は、平面視で第2コンタクト孔10bを包含する大きさに形成する。「平面視で第2コンタクト孔10bを包含する」とは、Al層93の、AlGaN層31の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域内に、第2コンタクト孔10bを包含することを意味する。   The Al layer 83 is formed to have a size including the first contact hole 10a in plan view. “Including the first contact hole 10a in a plan view” means that the first contact hole 10a is placed in the vertical projection region of the Al layer 83 along the projection direction in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. Means inclusion. Further, the Al layer 93 is formed to have a size including the second contact hole 10b in plan view. “Including the second contact hole 10b in plan view” means including the second contact hole 10b in the vertical projection region of the Al layer 93 whose projection direction is along the thickness direction of the AlGaN layer 31. means.

(9)パッシベーション膜11を形成する工程
この工程では、ウェハの第1面側の全面に、パッシベーション膜11の基礎となるシリコン窒化膜を例えばプラズマCVD法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第1面側において、シリコン窒化膜に第1開口部12及び第2開口部13が開口されるように、シリコン窒化膜をパターニングすることでパッシベーション膜11を形成する。なお、シリコン窒化膜の成膜方法は、プラズマCVD法に限らず、例えば、他のCVD法等でもよい。シリコン酸化膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
(9) Step of Forming Passivation Film 11 In this step, a silicon nitride film that forms the basis of the passivation film 11 is formed on the entire first surface side of the wafer by, for example, a plasma CVD method. In this step, the passivation film 11 is formed by patterning the silicon nitride film so that the first opening 12 and the second opening 13 are opened in the silicon nitride film on the first surface side of the wafer. . The method for forming the silicon nitride film is not limited to the plasma CVD method, and may be another CVD method, for example. The patterning of the silicon oxide film is performed using a photolithography technique and an etching technique.

(10)割溝を形成する工程
この工程では、ウェハのパッシベーション膜11の表面側からウェハの厚み方向の途中まで到達する割溝を形成する。この工程では、レーザ加工機を用いたアブレーション加工(ablation processing)により割溝を形成することが好ましい。アブレーション加工とは、アブレーションが起こるような照射条件でのレーザ加工を意味する。
(10) Step of forming a split groove In this step, a split groove reaching from the surface side of the passivation film 11 of the wafer to the middle in the thickness direction of the wafer is formed. In this step, it is preferable to form the split groove by ablation processing using a laser processing machine. Ablation processing means laser processing under irradiation conditions that cause ablation.

(11)ウェハを研磨する工程
この工程では、ウェハを第1面とは反対の第2面側から研磨することで、ウェハを基板1の所定の厚さに相当する厚さまで薄くする。ウェハの研磨にあたっては、研削工程、ラッピング(lapping)工程を順次行うのが好ましい。
(11) Step of Polishing Wafer In this step, the wafer is polished from the second surface side opposite to the first surface, thereby reducing the wafer to a thickness corresponding to the predetermined thickness of the substrate 1. In polishing the wafer, it is preferable to sequentially perform a grinding process and a lapping process.

半導体デバイス100の製造方法では、この工程が終了することにより、半導体デバイス100が複数形成されたウェハが完成する。要するに、半導体デバイス100の製造方法では、上述の(1)〜(11)の工程を順次行うことにより、半導体デバイス100が複数形成されたウェハが完成する。   In the manufacturing method of the semiconductor device 100, when this step is completed, a wafer on which a plurality of semiconductor devices 100 are formed is completed. In short, in the method for manufacturing the semiconductor device 100, a wafer on which a plurality of semiconductor devices 100 are formed is completed by sequentially performing the steps (1) to (11) described above.

(12)半導体デバイス100が複数形成されたウェハから個々の半導体デバイス100に分割する工程
この工程は、ダイシング工程であり、半導体デバイス100が複数形成されたウェハをダイシングソー(dicing saw)等によって裁断することで、個々の半導体デバイス100に分割する。
(12) A process of dividing a wafer in which a plurality of semiconductor devices 100 are formed into individual semiconductor devices 100. This process is a dicing process, and a wafer in which a plurality of semiconductor devices 100 are formed is cut by a dicing saw or the like. Thus, the semiconductor device 100 is divided into individual semiconductor devices 100.

以上説明した本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、耐湿性の向上を図ることが可能な半導体デバイス100を比較的簡単に製造することが可能となる。また、本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、n型窒化物半導体層3と負電極9との接触抵抗の低減を図ることが可能な半導体デバイス100を比較的簡単に製造することが可能となる。以下では、接触抵抗の低減について説明してから、耐湿性について説明する。   In the manufacturing method of the semiconductor device 100 according to the present embodiment described above, the semiconductor device 100 capable of improving the moisture resistance can be manufactured relatively easily. In the method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the semiconductor device 100 capable of reducing the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the negative electrode 9 can be manufactured relatively easily. It becomes. In the following, the reduction in contact resistance will be described and then the moisture resistance will be described.

半導体デバイス100の製造方法では、エッチングによりメサ構造22を形成した場合、n型窒化物半導体層3の表面3aが、荒れている。すなわち、n型窒化物半導体層3の表面3aは、ランダムな凹凸構造を有している。このため、多層膜を蒸着等により形成しただけでは、多層膜とn型窒化物半導体層3の表面3aとの物理的な接触に関して、十分な接触が得られないことが考えられる。このため、第2コンタクト電極91の元になる多層膜を溶融しない温度でアニールした場合には、第2コンタクト電極91とn型窒化物半導体層3との接触抵抗の低減を図ることが難しいと推考される。しかし、本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、多層膜を一度溶融させてからNi初晶9aを析出させAlNi共晶を凝固させているので、第2コンタクト電極91とn型窒化物半導体層3の表面3aとを隙間なく接触させることが可能となる。これにより、本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、Niがn型窒化物半導体層3内のNと反応しやすくなるので、接触抵抗の低減を図ることが可能となる。   In the method for manufacturing the semiconductor device 100, when the mesa structure 22 is formed by etching, the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 is rough. That is, the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 has a random uneven structure. For this reason, it is conceivable that sufficient contact cannot be obtained with respect to physical contact between the multilayer film and the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 only by forming the multilayer film by vapor deposition or the like. For this reason, it is difficult to reduce the contact resistance between the second contact electrode 91 and the n-type nitride semiconductor layer 3 when the multilayer film that is the basis of the second contact electrode 91 is annealed at a temperature that does not melt. Inferred. However, in the method for manufacturing the semiconductor device 100 of the present embodiment, since the Ni primary crystal 9a is precipitated by melting the multilayer film once and the AlNi eutectic is solidified, the second contact electrode 91 and the n-type nitride semiconductor are solidified. It becomes possible to contact the surface 3a of the layer 3 without a gap. Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device 100 of this embodiment, since Ni becomes easy to react with N in the n-type nitride semiconductor layer 3, it becomes possible to reduce contact resistance.

また、Niは、Tiに比べて仕事関数が高いので、n型窒化物半導体層3に接しただけではAlよりも抵抗が高くなる。しかしながら、本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、多層膜を溶融させることにより、Niがn型窒化物半導体層3内のNと反応し、Nを固溶するので、接触抵抗を低減することが可能となる。   Further, since Ni has a higher work function than Ti, the resistance is higher than that of Al only by contacting the n-type nitride semiconductor layer 3. However, in the method for manufacturing the semiconductor device 100 of the present embodiment, since the multilayer film is melted, Ni reacts with N in the n-type nitride semiconductor layer 3 to form a solid solution with N, thereby reducing the contact resistance. It becomes possible.

また、AlNi共晶は、AlTi共晶よりも共晶点が約20℃低く、Alの組成比が共晶組成におけるAlの組成比からずれたときの融点の変化量が少ない。よって、本実施形態の半導体デバイス100の製造方法では、ロット(lot)ごとに半導体デバイス100の負電極9の電気的特性がばらつくのを抑制することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。   Further, the AlNi eutectic has a eutectic point lower by about 20 ° C. than the AlTi eutectic, and the amount of change in the melting point when the Al composition ratio deviates from the Al composition ratio in the eutectic composition is small. Therefore, in the manufacturing method of the semiconductor device 100 according to the present embodiment, it is possible to suppress variation in the electrical characteristics of the negative electrode 9 of the semiconductor device 100 for each lot, and it is possible to reduce the cost. It becomes.

更に、半導体デバイス100の製造方法では、複数のNi初晶9aが、下記の条件を満たすNi初晶9aa(図3参照)を含んだ構成の第2コンタクト電極91を実現することが可能となる。   Furthermore, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, it is possible to realize the second contact electrode 91 having a configuration in which the plurality of Ni primary crystals 9a include the Ni primary crystals 9aa (see FIG. 3) that satisfy the following conditions. .

条件:第2コンタクト電極91の厚さ方向の全長に亘って形成され、第2コンタクト電極91の一面内方向においてn型窒化物半導体層3に接する連続領域の幅W1(図3参照)が、第2コンタクト電極91の厚さH1(図3参照)よりも大きい。   Condition: The width W1 (see FIG. 3) of the continuous region formed over the entire length of the second contact electrode 91 in the thickness direction and in contact with the n-type nitride semiconductor layer 3 in the in-plane direction of the second contact electrode 91 is It is larger than the thickness H1 (see FIG. 3) of the second contact electrode 91.

n型窒化物半導体層3の表面3aに第2コンタクト電極91を形成するにあたっては、n型窒化物半導体層3の表面3a上に、Al膜とNi膜とが交互に積層され一番上のNi膜上にAu膜が積層された多層膜を形成する。その後、半導体デバイス100の製造方法では、640℃以上700℃以下のアニール温度でのアニール処理により多層膜を溶融させ、徐冷を行うことで第2コンタクト電極91を形成する。これにより、半導体デバイス100の製造方法では、NiとAlとを主成分とする凝固組織により構成されている第2コンタクト電極91を形成することが可能となる。よって、半導体デバイス100の製造方法では、n型窒化物半導体層3と負電極9との接触抵抗の低減を図ることが可能な半導体デバイス100を製造することが可能となる。多層膜におけるAl膜とNi膜との積層構造の繰り返し数は、2以上であれば任意である。   In forming the second contact electrode 91 on the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3, Al films and Ni films are alternately stacked on the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. A multilayer film in which an Au film is laminated on the Ni film is formed. Thereafter, in the method for manufacturing the semiconductor device 100, the second contact electrode 91 is formed by melting the multilayer film by annealing at an annealing temperature of 640 ° C. or higher and 700 ° C. or lower and performing slow cooling. Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, it is possible to form the second contact electrode 91 configured by a solidified structure mainly composed of Ni and Al. Therefore, in the method for manufacturing the semiconductor device 100, it is possible to manufacture the semiconductor device 100 capable of reducing the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the negative electrode 9. The number of repetitions of the laminated structure of the Al film and the Ni film in the multilayer film is arbitrary as long as it is 2 or more.

半導体デバイス100の製造方法では、徐冷を行うときの冷却速度を、20〜60℃/minとするのが好ましい。これにより、半導体デバイス100の製造方法では、n型窒化物半導体層3の表面3aに接する複数のNi初晶9aとAlNi共晶9bとが混在する凝固組織を形成することが可能となる。半導体デバイス100の製造方法では、冷却速度を20℃/minよりも遅くすると、各Ni初晶9aのサイズが小さくなり、各Ni初晶9aとn型窒化物半導体層3の表面3aとの接触面積が減少してしまう。よって、半導体デバイス100の製造方法では、接触抵抗を低減する観点から、徐冷を行うときの冷却速度を20℃/min以上とするのが好ましい。半導体デバイス100の製造方法では、冷却速度を60℃/minよりも速くすると、複数のNi初晶9aとAlNi共晶9bとが混在する凝固組織が形成されにくくなってアモルファス化する傾向がある。よって、半導体デバイス100の製造方法では、接触抵抗を低減する観点から、徐冷を行うときの冷却速度を20℃/min以上60℃/min以下とするのが好ましい。   In the manufacturing method of the semiconductor device 100, it is preferable that the cooling rate when performing slow cooling is 20 to 60 ° C./min. Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, it is possible to form a solidified structure in which a plurality of Ni primary crystals 9a and AlNi eutectic 9b in contact with the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 are mixed. In the manufacturing method of the semiconductor device 100, when the cooling rate is slower than 20 ° C./min, the size of each Ni primary crystal 9a becomes small, and the contact between each Ni primary crystal 9a and the surface 3a of the n-type nitride semiconductor layer 3 occurs. The area will decrease. Therefore, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, it is preferable that the cooling rate when performing slow cooling is 20 ° C./min or more from the viewpoint of reducing contact resistance. In the manufacturing method of the semiconductor device 100, when the cooling rate is higher than 60 ° C./min, a solidified structure in which a plurality of Ni primary crystals 9a and AlNi eutectics 9b are mixed is not easily formed and tends to be amorphous. Therefore, in the manufacturing method of the semiconductor device 100, from the viewpoint of reducing contact resistance, it is preferable that the cooling rate when performing slow cooling is 20 ° C./min or more and 60 ° C./min or less.

以上説明した本実施形態の半導体デバイス100における第2コンタクト電極91は、上述のようにNiとAlとを主成分とする凝固組織により構成されている。これにより、半導体デバイス100は、n型窒化物半導体層3と負電極9との接触抵抗の低減を図ることが可能となる。接触抵抗は、例えば、TLM法(Transfer length method)により測定することができる。TLM法による接触抵抗の測定は、例えば、半導体パラメータアナライザ(ヒューレット・パッカード社のHP4155A)を用いて、評価用サンプルに対して行うことができる。評価用サンプルは、n型窒化物半導体層3の表面3a上に第2コンタクト電極91と同じ仕様の評価用電極を複数設けたサンプルである。同じ仕様とは、材料、厚さが同じであることを意味する。   As described above, the second contact electrode 91 in the semiconductor device 100 of the present embodiment described above is formed of a solidified structure mainly composed of Ni and Al. Thereby, the semiconductor device 100 can reduce the contact resistance between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the negative electrode 9. The contact resistance can be measured by, for example, a TLM method (Transfer length method). The measurement of contact resistance by the TLM method can be performed on a sample for evaluation using, for example, a semiconductor parameter analyzer (HP4155A manufactured by Hewlett-Packard Company). The evaluation sample is a sample in which a plurality of evaluation electrodes having the same specifications as the second contact electrode 91 are provided on the surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. The same specification means that the material and thickness are the same.

ところで、文献2[国際公開番号WO2012/039442]には、n型AlxGa1-xN層上に形成したn電極(Ti/Al/Ti/Au)とn型AlxGa1-xN層との接触抵抗と熱処理温度の関係を、測定した結果が示されている。文献2には、この関係を、n型AlxGa1-xN層のAlNモル分率xが、0、0.25、0.4及び0.6の4通りについて測定した結果が示されている。文献2には、発光波長が短くなると、つまり、AlNモル分率xが大きくなると、更に高温での熱処理が必要となる旨が記載されている。文献2では、AlNモル分率xが、0.6の場合、熱処理温度が950℃程度のときに接触抵抗が最低値となり、接触抵抗の最低値が、1×10-2Ω・cm2程度である。By the way, Document 2 [International Publication No. WO2012 / 039442] describes an n-electrode (Ti / Al / Ti / Au) formed on an n - type Al x Ga 1-x N layer and an n-type Al x Ga 1-x N. The result of measuring the relationship between the contact resistance with the layer and the heat treatment temperature is shown. Reference 2 shows the result of measuring this relationship for four types of AlN molar fraction x of 0, 0.25, 0.4, and 0.6 of the n-type Al x Ga 1-x N layer. ing. Document 2 describes that when the emission wavelength is shortened, that is, when the AlN molar fraction x is increased, heat treatment at a higher temperature is required. In Document 2, when the AlN molar fraction x is 0.6, the contact resistance is the lowest when the heat treatment temperature is about 950 ° C., and the minimum value of the contact resistance is about 1 × 10 −2 Ω · cm 2. It is.

これに対し、半導体デバイス100は、Alの組成比がより高いn型Al0.7Ga0.3N層により構成されたn型窒化物半導体層3と負電極9との接触抵抗を、5×10-3Ωcm2程度とすることができる。なお、半導体デバイス100は、Alの組成比が高くなるにつれて接触抵抗が高くなる傾向にある。On the other hand, the semiconductor device 100 has a contact resistance of 5 × 10 −3 between the negative electrode 9 and the n-type nitride semiconductor layer 3 composed of an n-type Al 0.7 Ga 0.3 N layer having a higher Al composition ratio. It can be about Ωcm 2 . Note that the semiconductor device 100 tends to have higher contact resistance as the Al composition ratio increases.

ところで、本願発明者らは、耐湿性の向上を図ることが可能な半導体デバイス100を開発する研究段階で、第1例の半導体デバイス、第2例の半導体デバイスを作製して耐湿性の評価を行った。第1例の半導体デバイスは、半導体デバイス100と略同じで、第1コンタクト電極81上に第1パッド電極82を直接形成しかつ第2コンタクト電極91上に第2パッド電極92を直接形成した紫外線発光ダイオードである。第2例の半導体デバイスは、半導体デバイス100と略同じで、第1コンタクト電極81と第1パッド電極82との間にTi層のみを介在させ、かつ、第2コンタクト電極91と第2パッド電極92との間にTi層のみを介在させた紫外線発光ダイオードである。   By the way, in the research stage of developing the semiconductor device 100 capable of improving the moisture resistance, the inventors of the present application manufactured the first example semiconductor device and the second example semiconductor device and evaluated the moisture resistance. went. The semiconductor device of the first example is substantially the same as the semiconductor device 100, and an ultraviolet ray in which the first pad electrode 82 is directly formed on the first contact electrode 81 and the second pad electrode 92 is directly formed on the second contact electrode 91. It is a light emitting diode. The semiconductor device of the second example is substantially the same as the semiconductor device 100, with only the Ti layer interposed between the first contact electrode 81 and the first pad electrode 82, and the second contact electrode 91 and the second pad electrode. This is an ultraviolet light emitting diode in which only a Ti layer is interposed between them.

本願発明者らは、まず、第1例の半導体デバイスの耐湿性を評価するために、高温高湿通電試験を行い、電気的特性の評価、光学顕微鏡、SEM(scanning electron microscope)による外観検査等を行った。高温高湿通電試験では、温度を60℃、相対湿度を80RH%、通電電流を20mA、連続通電時間を2000時間とした。そして、本願発明者らは、第1例の半導体デバイスにおいては、耐湿性の更なる向上が必要であるという知見を得た。より詳細には、本願発明者らは、高温高湿通電試験の途中で第1例の半導体デバイスに、不具合が発生してしまうことがあるという知見を得た。不具合は、オープン不良、AlGaN層31における負電極9直下の領域の腐食、第2パッド電極92の端部の破損、パッシベーション膜11における第2パッド電極92の端部の破損箇所上の部位の破損、等である。AlGaN層31おける負電極9直下の領域の腐食とは、AlGaN層31おける第2コンタクト電極91直下の領域の酸化を意味し、Al23が形成されることを意味する。また、本願発明者らは、第1例の半導体デバイスでは、上述の不具合が発生した場合でも、p型GaN層からなるp型コンタクト層53の腐食や第1パッド電極82の端部の破損は発生しないという知見を得た。In order to evaluate the moisture resistance of the semiconductor device of the first example, the inventors of the present application firstly conducted a high-temperature and high-humidity energization test, an evaluation of electrical characteristics, an optical microscope, an appearance inspection using a scanning electron microscope (SEM), and the like. Went. In the high-temperature and high-humidity energization test, the temperature was 60 ° C., the relative humidity was 80 RH%, the energization current was 20 mA, and the continuous energization time was 2000 hours. The inventors of the present application have found that the semiconductor device of the first example needs further improvement in moisture resistance. More specifically, the inventors of the present application have found that a defect may occur in the semiconductor device of the first example during the high temperature and high humidity current test. Problems include open defects, corrosion of the area immediately below the negative electrode 9 in the AlGaN layer 31, damage to the end of the second pad electrode 92, damage to the portion of the passivation film 11 on the damaged portion of the end of the second pad electrode 92 , Etc. The corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the AlGaN layer 31 means the oxidation of the region immediately below the second contact electrode 91 in the AlGaN layer 31 and means that Al 2 O 3 is formed. In addition, in the semiconductor device of the first example, the present inventors have found that the p-type contact layer 53 made of the p-type GaN layer does not corrode or the end portion of the first pad electrode 82 is damaged even when the above-described problem occurs. The knowledge that it does not occur was obtained.

本願発明者らは、第1例の半導体デバイスにおいて上述の不具合が発生するメカニズムについて下記の推定メカニズムを考えた。   The inventors of the present application have considered the following estimation mechanism for the mechanism in which the above-described problems occur in the semiconductor device of the first example.

第1例の半導体デバイスでは、パッシベーション膜11におけるピンホール(pinhole)、クラック等の欠陥から浸入した水分が、パッド電極92を構成するAu層の結晶粒界や、ピンホール、クラック等の欠陥を通してAlGaN層31の表面31aへ到達する。このとき、第1例の半導体デバイスでは、電流が流れてAlGaN層31中に正孔(h+)が生成されていれば、AlGaN層31中のAlNに起因してAlGaN層31の表面31a付近で下記の電気化学反応が起こる。In the semiconductor device of the first example, moisture that has entered from defects such as pinholes and cracks in the passivation film 11 passes through crystal grain boundaries of the Au layer constituting the pad electrode 92 and defects such as pinholes and cracks. It reaches the surface 31 a of the AlGaN layer 31. At this time, in the semiconductor device of the first example, if a current flows and holes (h + ) are generated in the AlGaN layer 31, the vicinity of the surface 31a of the AlGaN layer 31 due to AlN in the AlGaN layer 31. The following electrochemical reaction occurs.

2AlN+6h+→2Al3++N2
2Al3++6OH-→Al23+3H2
要するに、第1例の半導体デバイスでは、AlGaN層31の表面31a付近でN2が発生し、また、酸化反応によりAl23が形成され電気絶縁化及び体積膨張が生じる。これにより、第1例の半導体デバイスでは、AlGaN層31における負電極9直下の領域の腐食、第2パッド電極92の端部の破損、パッシベーション膜11における第2パッド電極92の端部の破損個所上の部位の破損、等が生じる。また、第1例の半導体デバイスでは、Al23が形成されると、AlGaN層31における電流経路が変化するので、電気絶縁化される領域が広がり、AlGaN層31における負電極9直下の領域が電気絶縁化して電流が流れなくなるオープン不良が発生する。
2AlN + 6h + → 2Al 3+ + N 2
2Al 3+ + 6OH → Al 2 O 3 + 3H 2 O
In short, in the semiconductor device of the first example, N 2 is generated in the vicinity of the surface 31a of the AlGaN layer 31, and Al 2 O 3 is formed by the oxidation reaction, resulting in electrical insulation and volume expansion. As a result, in the semiconductor device of the first example, corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the AlGaN layer 31, damage to the end of the second pad electrode 92, and damage to the end of the second pad electrode 92 in the passivation film 11. The upper part is damaged. Further, in the semiconductor device of the first example, when Al 2 O 3 is formed, the current path in the AlGaN layer 31 changes, so that a region to be electrically insulated is expanded, and a region immediately below the negative electrode 9 in the AlGaN layer 31. Is electrically insulated and an open failure occurs where current does not flow.

次に、本願発明者らは、第2例の半導体デバイスと実施形態の半導体デバイス100の耐湿性を評価するために、高温高湿通電試験を行い、電気的特性の評価、光学顕微鏡、SEMによる外観検査等を行った。そして、本願発明者らは、第1例の半導体デバイス及び第2例の半導体デバイスにおいては、耐湿性の更なる向上が必要であるのに対して、実施形態の半導体デバイス100では、第1例の半導体デバイス及び第2例の半導体デバイスに比べて耐湿性を向上できるという知見を得た。より詳細には、第1例の半導体デバイス及び第2例の半導体デバイスでは、高温高湿通電試験の途中で上述の不具合が発生したのに対して、実施形態の半導体デバイス100では、高温高湿通電試験を行っても上述の不具合が発生しなかった。   Next, in order to evaluate the moisture resistance of the semiconductor device of the second example and the semiconductor device 100 of the embodiment, the inventors of the present application conduct a high-temperature and high-humidity current test, evaluate the electrical characteristics, use an optical microscope, and SEM. Appearance inspection was conducted. The inventors of the present application need to further improve the moisture resistance in the semiconductor device of the first example and the semiconductor device of the second example, whereas in the semiconductor device 100 of the embodiment, the first example. The present inventors have found that the moisture resistance can be improved as compared with the semiconductor device and the semiconductor device of the second example. More specifically, in the semiconductor device of the first example and the semiconductor device of the second example, the above-described problems occurred during the high-temperature and high-humidity current test, whereas in the semiconductor device 100 of the embodiment, the high-temperature and high-humidity The above-mentioned problems did not occur even when the current test was performed.

以上説明した本実施形態の半導体デバイス100は、上述のように、AlGaN層31と、電極90と、絶縁膜10と、パッシベーション膜11と、を備える。電極90は、AlGaN層31の表面31a上に形成されたコンタクト電極91と、コンタクト電極91の表面側に形成されたパッド電極92と、を備える。絶縁膜10は、コンタクト電極91におけるAlGaN層31との接触領域を囲むようにAlGaN層31の表面31a上に形成されている。パッシベーション膜11は、絶縁膜10とパッド電極92の端部とを覆うように形成され、かつ、パッド電極92の中央部を露出させる開口部13が形成されている。電極90は、平面視において、パッド電極92がコンタクト電極91と絶縁膜10とに跨って形成されている。電極90は、パッド電極92よりも下に、平面視で開口部13を包含するAl層93を備える。したがって、半導体デバイス100は、耐湿性の向上を図ることが可能となる。   The semiconductor device 100 of the present embodiment described above includes the AlGaN layer 31, the electrode 90, the insulating film 10, and the passivation film 11 as described above. The electrode 90 includes a contact electrode 91 formed on the surface 31 a of the AlGaN layer 31 and a pad electrode 92 formed on the surface side of the contact electrode 91. The insulating film 10 is formed on the surface 31 a of the AlGaN layer 31 so as to surround the contact region of the contact electrode 91 with the AlGaN layer 31. The passivation film 11 is formed so as to cover the insulating film 10 and the end portion of the pad electrode 92, and an opening 13 exposing the central portion of the pad electrode 92 is formed. In the electrode 90, the pad electrode 92 is formed across the contact electrode 91 and the insulating film 10 in plan view. The electrode 90 includes an Al layer 93 including the opening 13 in a plan view below the pad electrode 92. Therefore, the semiconductor device 100 can improve moisture resistance.

また、半導体デバイス100は、Al層93を備えていることにより、第2パッド電極92にバンプやワイヤを接合するときの衝撃をAl層93により緩和することが可能となり、第2パッド電極92にクラックが発生するのを抑制することが可能となる。   In addition, since the semiconductor device 100 includes the Al layer 93, it is possible to mitigate the impact when bonding bumps or wires to the second pad electrode 92 by the Al layer 93. It is possible to suppress the occurrence of cracks.

半導体デバイス100は、AlGaN層31を少なくとも有するn型窒化物半導体層3と、n型窒化物半導体層3上に形成され紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射する発光層4と、発光層4上に形成されたp型窒化物半導体層5と、を備えるのが好ましい一形態である。これにより、半導体デバイス100は、紫外線発光素子の発光波長の短波長化を図りながらも、耐湿性を向上させることが可能となる。AlGaN層31は、AlxGa1-xN(0.4<x<1)層であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、紫外線発光素子の発光波長をUV−Cの波長域に設定することが可能となる。The semiconductor device 100 includes an n-type nitride semiconductor layer 3 having at least an AlGaN layer 31, a light-emitting layer 4 that is formed on the n-type nitride semiconductor layer 3 and emits light having a light emission wavelength in the ultraviolet wavelength region, and light emission It is preferable that the p-type nitride semiconductor layer 5 formed on the layer 4 is provided. Thereby, the semiconductor device 100 can improve the moisture resistance while shortening the emission wavelength of the ultraviolet light emitting element. The AlGaN layer 31 is preferably an Al x Ga 1-x N (0.4 <x <1) layer. As a result, the semiconductor device 100 can set the emission wavelength of the ultraviolet light emitting element to the UV-C wavelength region.

半導体デバイス100における電極90は、パッド電極92が、Au層により構成されており、パッド電極92とAl層93との間に介在する上部バリアメタル層94を備えるのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、パッド電極92とAl層93の間で拡散が起こるのを抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。   The electrode 90 in the semiconductor device 100 is preferably provided with an upper barrier metal layer 94 in which the pad electrode 92 is composed of an Au layer and interposed between the pad electrode 92 and the Al layer 93. Thereby, the semiconductor device 100 can suppress the diffusion between the pad electrode 92 and the Al layer 93, and can improve the reliability.

この半導体デバイス100において、上部バリアメタル層94の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、上部バリアメタル層94とパッド電極92及びAl層93それぞれとの密着性を向上させることが可能となる。   In the semiconductor device 100, the material of the upper barrier metal layer 94 is preferably one selected from the group of Ti, Ta, and Ni. Thereby, the semiconductor device 100 can improve the adhesion between the upper barrier metal layer 94 and each of the pad electrode 92 and the Al layer 93.

半導体デバイス100における電極90は、Al層93とコンタクト電極91との間に介在する下部バリアメタル層95を備えるのが好ましい一態様である。これにより、半導体デバイス100は、正電極8における第1コンタクト電極81以外の部分と負電極9における第2コンタクト電極91以外の部分とを同時に形成することが可能となる。また、半導体デバイス100は、コンタクト電極91の材料等によってはAl層93とコンタクト電極91と間で拡散が起こるのを抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。   In one preferred embodiment, the electrode 90 in the semiconductor device 100 includes a lower barrier metal layer 95 interposed between the Al layer 93 and the contact electrode 91. As a result, the semiconductor device 100 can simultaneously form a portion of the positive electrode 8 other than the first contact electrode 81 and a portion of the negative electrode 9 other than the second contact electrode 91. Further, the semiconductor device 100 can suppress the diffusion between the Al layer 93 and the contact electrode 91 depending on the material of the contact electrode 91, and can improve the reliability.

この半導体デバイス100において、下部バリアメタル層95の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、下部バリアメタル層95とAl層93及びコンタクト電極91それぞれとの密着性を向上させることが可能となる。   In the semiconductor device 100, the material of the lower barrier metal layer 95 is preferably one selected from the group of Ti, Ta, and Ni. Thereby, the semiconductor device 100 can improve the adhesion between the lower barrier metal layer 95, the Al layer 93, and the contact electrode 91.

上述の半導体デバイス100は、パッシベーション膜11とパッド電極92の端部との間に介在する密着層14b、を更に備えるのが好ましい。密着層14bは、パッド電極92に比べてパッシベーション膜11との密着性の良い層である。これにより、半導体デバイス100は、耐湿性の更なる向上を図ることが可能となる。   The semiconductor device 100 described above preferably further includes an adhesion layer 14b interposed between the passivation film 11 and the end portion of the pad electrode 92. The adhesion layer 14 b is a layer having better adhesion with the passivation film 11 than the pad electrode 92. As a result, the semiconductor device 100 can further improve the moisture resistance.

この半導体デバイス100においては、絶縁膜10が、シリコン酸化膜であり、パッシベーション膜11が、シリコン窒化膜であり、密着層14bの材料が、Ti、Cr、Nb、Zr、TiN及びTaNの群から選択される1種であるのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、パッシベーション膜がシリコン酸化膜である場合に比べて、耐湿性の向上を図ることが可能となる。   In this semiconductor device 100, the insulating film 10 is a silicon oxide film, the passivation film 11 is a silicon nitride film, and the material of the adhesion layer 14b is from the group of Ti, Cr, Nb, Zr, TiN and TaN. It is preferable that it is 1 type selected. Thereby, the semiconductor device 100 can improve the moisture resistance as compared with the case where the passivation film is a silicon oxide film.

また、紫外線発光素子を構成する半導体デバイス100における正電極8は、第1パッド電極82よりも下に、平面視で第1開口部12を包含するAl層83を備えているのが好ましい。これにより、半導体デバイス100は、例えば、p型コンタクト層53をAlGaN層により構成した場合でも、耐湿性を向上させることが可能となる。   Further, the positive electrode 8 in the semiconductor device 100 constituting the ultraviolet light emitting element preferably includes an Al layer 83 including the first opening 12 in a plan view below the first pad electrode 82. Thereby, the semiconductor device 100 can improve moisture resistance even when the p-type contact layer 53 is formed of an AlGaN layer, for example.

また、正電極8は、第1パッド電極82が、Au層により構成されている。正電極8は、第1パッド電極82とAl層83との間に介在する上部バリアメタル層84を備えるのが好ましい一態様である。これにより、半導体デバイス100は、正電極8の上部バリアメタル層84と負電極9の上部バリアメタル層94とを同時に形成することが可能となる。上部バリアメタル層84の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種であるのが好ましい。正電極8は、上部バリアメタル層84を備えていない構成を採用することもできる。半導体デバイス100は、例えば、光出力の更なる高出力を目的としてp型コンタクト層53をp型AlGaN層により構成する場合、正電極8の構造を、負電極9の構造、つまり、電極90の構造、と同じにするのが好ましい一態様である。   Further, in the positive electrode 8, the first pad electrode 82 is composed of an Au layer. The positive electrode 8 is preferably provided with an upper barrier metal layer 84 interposed between the first pad electrode 82 and the Al layer 83. Thereby, the semiconductor device 100 can simultaneously form the upper barrier metal layer 84 of the positive electrode 8 and the upper barrier metal layer 94 of the negative electrode 9. The material of the upper barrier metal layer 84 is preferably one selected from the group of Ti, Ta, and Ni. The positive electrode 8 may employ a configuration that does not include the upper barrier metal layer 84. In the semiconductor device 100, for example, when the p-type contact layer 53 is composed of a p-type AlGaN layer for the purpose of further increasing the light output, the structure of the positive electrode 8 is changed to the structure of the negative electrode 9, that is, the electrode 90. A preferred embodiment is the same as the structure.

以上説明した本実施形態における紫外線発光素子は、基板1と、基板1の一面(第1面)1a側に形成され一面(第1面)1a側から順にn型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5を有する窒化物半導体層20と、を備える。また、紫外線発光素子は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成された正電極8と、n型窒化物半導体層3のうち露出した表面3aに形成された負電極9と、を備える。また、紫外線発光素子は、絶縁膜10と、パッシベーション膜11と、を備える。正電極8は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成された第1コンタクト電極81と、第1コンタクト電極81の表面側に形成された第1パッド電極82と、を備える。負電極9は、n型窒化物半導体層3におけるAlGaN層31の表面31a上に形成された第2コンタクト電極91と、第2コンタクト電極91の表面側に形成された第2パッド電極92と、を備える。絶縁膜10は、p型窒化物半導体層5の表面5a及びAlGaN層31の表面31aに形成されており、第1コンタクト電極81を露出させる第1コンタクト孔10a及び第2コンタクト電極91を露出させる第2コンタクト孔10bが形成されている。パッシベーション膜11は、絶縁膜10と第1パッド電極82の端部と第2パッド電極92の端部とを覆うように形成され、かつ、第1パッド電極82の中央部を露出させる第1開口部12及び第2パッド電極92の中央部を露出させる第2開口部13が形成されている。負電極9は、平面視において、第2パッド電極92が第2コンタクト電極91と絶縁膜10とに跨って形成されている。負電極9は、第2パッド電極92よりも下に、平面視で第2開口部13を包含するAl層93を備える。これにより、紫外線発光素子は、耐湿性を向上させることが可能となる。   The ultraviolet light emitting element in the present embodiment described above is formed on the substrate 1 and the one surface (first surface) 1a side of the substrate 1, and the n-type nitride semiconductor layer 3 and the light emitting layer in order from the one surface (first surface) 1a side. 4 and a nitride semiconductor layer 20 having a p-type nitride semiconductor layer 5. The ultraviolet light emitting element includes a positive electrode 8 formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and a negative electrode 9 formed on the exposed surface 3 a of the n-type nitride semiconductor layer 3. Prepare. The ultraviolet light emitting element includes an insulating film 10 and a passivation film 11. The positive electrode 8 includes a first contact electrode 81 formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and a first pad electrode 82 formed on the surface side of the first contact electrode 81. The negative electrode 9 includes a second contact electrode 91 formed on the surface 31a of the AlGaN layer 31 in the n-type nitride semiconductor layer 3, a second pad electrode 92 formed on the surface side of the second contact electrode 91, Is provided. The insulating film 10 is formed on the surface 5a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and the surface 31a of the AlGaN layer 31, and exposes the first contact hole 10a and the second contact electrode 91 that expose the first contact electrode 81. A second contact hole 10b is formed. The passivation film 11 is formed so as to cover the insulating film 10, the end of the first pad electrode 82, and the end of the second pad electrode 92, and the first opening that exposes the center of the first pad electrode 82. A second opening 13 is formed to expose the central portion of the portion 12 and the second pad electrode 92. In the negative electrode 9, the second pad electrode 92 is formed across the second contact electrode 91 and the insulating film 10 in plan view. The negative electrode 9 includes an Al layer 93 that includes the second opening 13 in plan view below the second pad electrode 92. Thereby, the ultraviolet light emitting element can improve moisture resistance.

図6は、第1変形例の半導体デバイス101の概略断面図である。半導体デバイス101は、半導体デバイス100と基本構成が同じであり、パッシベーション膜11のパターンが相違するだけである。なお、半導体デバイス101に関し、半導体デバイス100と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device 101 of the first modification. The semiconductor device 101 has the same basic configuration as that of the semiconductor device 100, and only the pattern of the passivation film 11 is different. Regarding the semiconductor device 101, the same components as those of the semiconductor device 100 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

半導体デバイス101におけるパッシベーション膜11は、第2パッド電極92の表面と第2パッド電極92の側面と絶縁膜10の表面における第2パッド電極92の周辺部とを覆うように形成されている。したがって、半導体デバイス101においても、パッシベーション膜11は、少なくとも第2パッド電極92上に形成され、かつ、第2パッド電極92の中央部を露出させる開口部13が形成されている。   The passivation film 11 in the semiconductor device 101 is formed so as to cover the surface of the second pad electrode 92, the side surface of the second pad electrode 92, and the peripheral portion of the second pad electrode 92 on the surface of the insulating film 10. Therefore, also in the semiconductor device 101, the passivation film 11 is formed on at least the second pad electrode 92, and the opening 13 that exposes the central portion of the second pad electrode 92 is formed.

半導体デバイス101は、半導体デバイス100と比べて、パッシベーション膜11の剥離を、より抑制することが可能となり、耐湿性を更に向上させることが可能となる。   Compared with the semiconductor device 100, the semiconductor device 101 can further suppress the peeling of the passivation film 11, and can further improve the moisture resistance.

図7は、第2変形例の半導体デバイス102の概略断面図である。半導体デバイス102は、半導体デバイス100と基本構成が同じであり、パッシベーション膜11のパターンが相違するだけである。なお、半導体デバイス102に関し、半導体デバイス100と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device 102 of the second modified example. The semiconductor device 102 has the same basic configuration as the semiconductor device 100, and only the pattern of the passivation film 11 is different. Regarding the semiconductor device 102, the same components as those of the semiconductor device 100 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

半導体デバイス102におけるパッシベーション膜11は、第2パッド電極92の上のみに形成され、かつ、第2パッド電極92の中央部を露出させる開口部13が形成されている。   The passivation film 11 in the semiconductor device 102 is formed only on the second pad electrode 92, and the opening 13 exposing the center portion of the second pad electrode 92 is formed.

半導体デバイス102は、半導体デバイス100及び101と比べて、パッシベーション膜11の剥離を、より抑制することが可能となり、耐湿性を更に向上させることが可能となる。   As compared with the semiconductor devices 100 and 101, the semiconductor device 102 can further suppress the peeling of the passivation film 11, and can further improve the moisture resistance.

半導体デバイスは、紫外線発光素子に限らず、例えば、GaN系のHEMT(high electron mobility transistor)でもよい。GaN系のHEMTは、GaN層とAlGaN層とで構成されるヘテロ接合を有し、AlGaN層の表面上に、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート絶縁膜と、が形成され、ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成されている。本発明に係る別態様の半導体デバイスであるHEMTでは、上述の絶縁膜10の一部によりゲート絶縁膜を構成することができ、上述の電極90の構造をドレイン電極及びソース電極に適用することができる。   The semiconductor device is not limited to an ultraviolet light emitting element, and may be, for example, a GaN-based HEMT (high electron mobility transistor). A GaN-based HEMT has a heterojunction composed of a GaN layer and an AlGaN layer, and a drain electrode, a source electrode, and a gate insulating film are formed on the surface of the AlGaN layer. A gate electrode is formed on the substrate. In the HEMT that is a semiconductor device according to another aspect of the present invention, a gate insulating film can be formed by a part of the insulating film 10 described above, and the structure of the electrode 90 described above can be applied to a drain electrode and a source electrode. it can.

(本発明に係る態様)
上述の実施形態から明らかなように、本発明に係る第1の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、AlGaN層(31)と、電極(90)と、絶縁膜(10)と、パッシベーション膜(11)と、を備え、前記電極(90)は、前記AlGaN層(31)の表面(31a)上に形成されたコンタクト電極(91)と、前記コンタクト電極(91)の表面側に形成されたパッド電極(92)と、を備え、前記絶縁膜(10)は、前記コンタクト電極(91)における前記AlGaN層(31)との接触領域を囲むように前記AlGaN層(31)の前記表面(31a)上に形成されており、前記パッシベーション膜(11)は、少なくとも前記パッド電極(92)上に形成され、かつ、前記パッド電極(92)の中央部を露出させる開口部(13)が形成されており、前記電極(90)は、平面視において、前記パッド電極(92)が前記コンタクト電極(91)と前記絶縁膜(10)とに跨って形成されており、前記電極(90)は、前記パッド電極(92)よりも下に、平面視で前記開口部(13)を包含するAl層(93)を備える。
(Aspect according to the present invention)
As is clear from the above-described embodiment, the semiconductor device (100, 101, 102) according to the first aspect of the present invention includes an AlGaN layer (31), an electrode (90), an insulating film (10), A passivation film (11), and the electrode (90) is formed on the surface (31a) of the AlGaN layer (31) on the surface side of the contact electrode (91) and the contact electrode (91). A pad electrode (92) formed, and the insulating film (10) surrounds a contact region of the contact electrode (91) with the AlGaN layer (31). The passivation film (11) is formed on at least the pad electrode (92), and the central portion of the pad electrode (92) is exposed. The electrode (90) is formed so that the pad electrode (92) is formed across the contact electrode (91) and the insulating film (10) in plan view. The electrode (90) includes an Al layer (93) including the opening (13) in a plan view below the pad electrode (92).

本発明に係る第2の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第1の態様において、前記AlGaN層(31)を少なくとも有するn型窒化物半導体層(3)と、前記n型窒化物半導体層(3)上に形成され紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射する発光層(4)と、前記発光層(4)上に形成されたp型窒化物半導体層(5)と、を備える。   The semiconductor device (100, 101, 102) according to the second aspect of the present invention is the n-type nitride semiconductor layer (3) having at least the AlGaN layer (31) in the first aspect. A light emitting layer (4) that emits light having an emission wavelength in the ultraviolet wavelength region, and a p-type nitride semiconductor layer (5) formed on the light emitting layer (4). And comprising.

本発明に係る第3の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第2の態様において、前記AlGaN層(31)は、AlxGa1-xN(0.4<x<1)層である。According to a third aspect of the semiconductor device (100, 101, 102) of the present invention, in the second aspect, the AlGaN layer (31) is made of Al x Ga 1-x N (0.4 <x <1). Is a layer.

本発明に係る第4の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第1乃至3のいずれか1つの態様において、前記電極(90)は、前記パッド電極(92)が、Au層により構成されており、前記パッド電極(92)と前記Al層(93)との間に介在する上部バリアメタル層(94)を備える。   The semiconductor device (100, 101, 102) according to the fourth aspect of the present invention is the semiconductor device (100, 101, 102) according to any one of the first to third aspects, wherein the electrode (90) is composed of the pad electrode (92) made of an Au layer. And an upper barrier metal layer (94) interposed between the pad electrode (92) and the Al layer (93).

本発明に係る第5の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第4の態様において、前記上部バリアメタル層(94)の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種である。   According to a fifth aspect of the semiconductor device (100, 101, 102) of the present invention, in the fourth aspect, the material of the upper barrier metal layer (94) is selected from the group consisting of Ti, Ta and Ni. It is a seed.

本発明に係る第6の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第1乃至5のいずれか1つの態様において、前記電極(90)は、前記Al層(93)と前記コンタクト電極(91)との間に介在する下部バリアメタル層(95)を備える。   In a semiconductor device (100, 101, 102) according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the electrode (90) includes the Al layer (93) and the contact electrode ( 91) and a lower barrier metal layer (95) interposed therebetween.

本発明に係る第7の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第6の態様において、前記下部バリアメタル層(95)の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種である。   According to a seventh aspect of the semiconductor device (100, 101, 102) of the present invention, in the sixth aspect, the material of the lower barrier metal layer (95) is selected from the group consisting of Ti, Ta and Ni. It is a seed.

本発明に係る第8の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第1乃至7のいずれか1つの態様において、前記パッシベーション膜(11)と前記パッド電極(92)との間に介在する密着層(14b)、を更に備え、前記密着層(14b)は、前記パッド電極(92)に比べて前記パッシベーション膜(11)との密着性の良い層である。   The semiconductor device (100, 101, 102) according to the eighth aspect of the present invention is, in any one of the first to seventh aspects, interposed between the passivation film (11) and the pad electrode (92). The adhesion layer (14b) is a layer having better adhesion to the passivation film (11) than the pad electrode (92).

本発明に係る第9の態様の半導体デバイス(100、101、102)は、第8の態様において、前記絶縁膜(10)は、シリコン酸化膜であり、前記パッシベーション膜(11)は、シリコン窒化膜であり、前記密着層(14b)の材料は、Ti、Cr、Nb、Zr、TiN及びTaNの群から選択される1種である。   According to a ninth aspect of the semiconductor device (100, 101, 102) of the present invention, in the eighth aspect, the insulating film (10) is a silicon oxide film, and the passivation film (11) is silicon nitride. The material of the adhesion layer (14b) is a film selected from the group consisting of Ti, Cr, Nb, Zr, TiN, and TaN.

本発明に係る第10の態様の半導体デバイス(102)は、第1乃至9のいずれか1つの態様において、前記パッシベーション膜は、前記パッド電極の上のみにある。   According to a tenth aspect of the semiconductor device (102) of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the passivation film is only on the pad electrode.

本発明に係る第11の態様の半導体デバイス(100、101)は、第1乃至9のいずれか1つの態様において、前記パッシベーション膜(11)は、前記絶縁膜(10)と前記パッド電極(92)とを覆っている。   According to an eleventh aspect of the semiconductor device (100, 101) of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the passivation film (11) includes the insulating film (10) and the pad electrode (92). ).

本発明に係る第12の態様の紫外線発光素子は、基板(1)と、前記基板(1)の一面(1a)側に形成され前記一面(1a)側から順にn型窒化物半導体層(3)、発光層(4)及びp型窒化物半導体層(5)を有する窒化物半導体層(20)と、前記p型窒化物半導体層(5)の表面(5a)上に形成された正電極(8)と、前記n型窒化物半導体層(3)のうち露出した表面(3a)に形成された負電極(9)と、絶縁膜(10)と、パッシベーション膜(11)と、を備え、前記発光層(4)は、紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射するように構成されており、前記正電極(8)は、前記p型窒化物半導体層(5)の表面(5a)上に形成された第1コンタクト電極(81)と、前記第1コンタクト電極(81)の表面側に形成された第1パッド電極(82)と、を備え、前記負電極(9)は、前記n型窒化物半導体層(3)におけるAlGaN層(31)の表面(31a)上に形成された第2コンタクト電極(91)と、前記第2コンタクト電極(91)の表面側に形成された第2パッド電極(92)と、を備え、前記絶縁膜(10)は、前記p型窒化物半導体層(5)の表面(5a)上及び前記AlGaN層(31)の表面(31a)上に形成され、かつ、前記第1コンタクト電極(81)を露出させる第1コンタクト孔(10a)及び第2コンタクト電極(91)を露出させる第2コンタクト孔(10b)が形成されており、前記パッシベーション膜(11)は、少なくとも前記第2パッド電極(92)上に形成され、かつ、前記第2パッド電極(92)の中央部を露出させる開口部(13)が形成されており、前記負電極(9)は、平面視において、前記第2パッド電極(92)が第2コンタクト電極(91)と前記絶縁膜(10)とに跨って形成されており、前記負電極(9)は、前記第2パッド電極(92)よりも下に、平面視で前記開口部(13)を包含するAl層(93)を備える。   The ultraviolet light-emitting device according to the twelfth aspect of the present invention is formed on the substrate (1) and the one surface (1a) side of the substrate (1), and in order from the one surface (1a) side, the n-type nitride semiconductor layer (3 ), A nitride semiconductor layer (20) having a light emitting layer (4) and a p-type nitride semiconductor layer (5), and a positive electrode formed on the surface (5a) of the p-type nitride semiconductor layer (5) (8), a negative electrode (9) formed on the exposed surface (3a) of the n-type nitride semiconductor layer (3), an insulating film (10), and a passivation film (11). The light emitting layer (4) is configured to emit light having a light emission wavelength in the ultraviolet wavelength region, and the positive electrode (8) is formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer (5) ( 5a) on the first contact electrode (81) formed on the surface of the first contact electrode (81) A first pad electrode (82) formed, wherein the negative electrode (9) is formed on a surface (31a) of an AlGaN layer (31) in the n-type nitride semiconductor layer (3). Two contact electrodes (91) and a second pad electrode (92) formed on the surface side of the second contact electrode (91), wherein the insulating film (10) is the p-type nitride semiconductor layer A first contact hole (10a) and a second contact formed on the surface (5a) of (5) and the surface (31a) of the AlGaN layer (31) and exposing the first contact electrode (81). A second contact hole (10b) exposing the electrode (91) is formed, the passivation film (11) is formed on at least the second pad electrode (92), and the second pad electrode ( 92) An opening (13) that exposes the central portion is formed, and the negative electrode (9) has a second pad electrode (92) that is connected to the second contact electrode (91) and the insulating film (10) in plan view. The negative electrode (9) includes an Al layer (93) including the opening (13) in plan view below the second pad electrode (92). .

本発明に係る第13の態様の紫外線発光素子は、第12の態様において、前記パッシベーション膜(11)は、前記第2パッド電極(92)の上のみにある。   In the ultraviolet light emitting device of the thirteenth aspect according to the present invention, in the twelfth aspect, the passivation film (11) is only on the second pad electrode (92).

本発明に係る第14の態様の紫外線発光素子は、第12の態様において、前記パッシベーション膜(11)は、前記絶縁膜(10)と前記第2パッド電極(92)とを覆っている。   According to a fourteenth aspect of the ultraviolet light emitting element of the present invention, in the twelfth aspect, the passivation film (11) covers the insulating film (10) and the second pad electrode (92).

Claims (14)

AlGaN層と、電極と、絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備え、
前記電極は、前記AlGaN層の表面上に形成されたコンタクト電極と、前記コンタクト電極の表面側に形成されたパッド電極と、を備え、
前記絶縁膜は、前記コンタクト電極における前記AlGaN層との接触領域を囲むように前記AlGaN層の前記表面上に形成されており、
前記パッシベーション膜は、少なくとも前記パッド電極上に形成され、かつ、前記パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されており、
前記電極は、平面視において、前記パッド電極が前記コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成されており、
前記電極は、前記パッド電極よりも下に、前記コンタクト電極の前記表面側に形成されており平面視で前記開口部を包含するAl層を備える、
ことを特徴とする半導体デバイス。
An AlGaN layer, an electrode, an insulating film, and a passivation film,
The electrode includes a contact electrode formed on the surface of the AlGaN layer, and a pad electrode formed on the surface side of the contact electrode,
The insulating film is formed on the surface of the AlGaN layer so as to surround a contact region of the contact electrode with the AlGaN layer;
The passivation film is formed on at least the pad electrode, and an opening that exposes a central portion of the pad electrode is formed.
The electrode is formed so that the pad electrode straddles the contact electrode and the insulating film in a plan view;
The electrode includes an Al layer formed on the surface side of the contact electrode below the pad electrode and including the opening in a plan view.
A semiconductor device characterized by that.
前記AlGaN層を少なくとも有するn型窒化物半導体層と、前記n型窒化物半導体層上に形成され紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射する発光層と、前記発光層上に形成されたp型窒化物半導体層と、を備える、
ことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス。
An n-type nitride semiconductor layer having at least the AlGaN layer, a light-emitting layer that is formed on the n-type nitride semiconductor layer and emits light having a light emission wavelength in an ultraviolet wavelength region, and formed on the light-emitting layer a p-type nitride semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 1.
前記AlGaN層は、AlxGa1-xN(0.4<x<1)層である、
ことを特徴とする請求項2記載の半導体デバイス。
The AlGaN layer is an Al x Ga 1-x N (0.4 <x <1) layer.
The semiconductor device according to claim 2.
前記電極は、前記パッド電極が、Au層により構成されており、前記パッド電極と前記Al層との間に介在する上部バリアメタル層を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
In the electrode, the pad electrode is configured by an Au layer, and includes an upper barrier metal layer interposed between the pad electrode and the Al layer.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
前記上部バリアメタル層の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種である、
ことを特徴とする請求項4記載の半導体デバイス。
The material of the upper barrier metal layer is one selected from the group of Ti, Ta and Ni.
The semiconductor device according to claim 4.
前記電極は、前記Al層と前記コンタクト電極との間に介在する下部バリアメタル層を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
The electrode includes a lower barrier metal layer interposed between the Al layer and the contact electrode.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
前記下部バリアメタル層の材料は、Ti、Ta及びNiの群から選択される1種である、
ことを特徴とする請求項6記載の半導体デバイス。
The material of the lower barrier metal layer is one selected from the group of Ti, Ta and Ni.
The semiconductor device according to claim 6.
前記パッシベーション膜と前記パッド電極との間に介在する密着層、を更に備え、
前記密着層は、前記パッド電極に比べて前記パッシベーション膜との密着性の良い層である、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体デバイス。
An adhesion layer interposed between the passivation film and the pad electrode,
The adhesion layer is a layer having better adhesion with the passivation film than the pad electrode.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
前記パッシベーション膜は、シリコン窒化膜であり、
前記密着層の材料は、Ti、Cr、Nb、Zr、TiN及びTaNの群から選択される1種である、
ことを特徴とする請求項8記載の半導体デバイス。
The insulating film is a silicon oxide film,
The passivation film is a silicon nitride film,
The material of the adhesion layer is one selected from the group of Ti, Cr, Nb, Zr, TiN, and TaN.
The semiconductor device according to claim 8.
前記パッシベーション膜は、前記パッド電極の上のみにあることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the passivation film is only on the pad electrode. 前記パッシベーション膜は、前記絶縁膜と前記パッド電極とを覆っていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the passivation film covers the insulating film and the pad electrode. 基板と、前記基板の一面側に形成され前記一面側から順にn型窒化物半導体層、発光層及びp型窒化物半導体層を有する窒化物半導体層と、前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された正電極と、前記n型窒化物半導体層のうち露出した表面に形成された負電極と、絶縁膜と、パッシベーション膜と、を備え、
前記発光層は、紫外線の波長域に発光波長を有する光を放射するように構成されており、
前記正電極は、前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された第1コンタクト電極と、前記第1コンタクト電極の表面側に形成された第1パッド電極と、を備え、
前記負電極は、前記n型窒化物半導体層におけるAlGaN層の表面上に形成された第2コンタクト電極と、前記第2コンタクト電極の表面側に形成された第2パッド電極と、を備え、
前記絶縁膜は、前記p型窒化物半導体層の表面上及び前記AlGaN層の表面上に形成され、かつ、前記第1コンタクト電極を露出させる第1コンタクト孔及び第2コンタクト電極を露出させる第2コンタクト孔が形成されており、
前記パッシベーション膜は、少なくとも前記第2パッド電極上に形成され、かつ、前記第2パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されており、
前記負電極は、平面視において、前記第2パッド電極が第2コンタクト電極と前記絶縁膜とに跨って形成されており、
前記負電極は、前記第2パッド電極よりも下に、前記第2コンタクト電極の前記表面側に形成されており平面視で前記開口部を包含するAl層を備える、
ことを特徴とする紫外線発光素子。
A substrate, a nitride semiconductor layer formed on one surface side of the substrate and having an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type nitride semiconductor layer in order from the one surface side; and a surface of the p-type nitride semiconductor layer A positive electrode formed on the surface, a negative electrode formed on an exposed surface of the n-type nitride semiconductor layer, an insulating film, and a passivation film,
The light emitting layer is configured to emit light having a light emission wavelength in a wavelength region of ultraviolet rays,
The positive electrode includes a first contact electrode formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer, and a first pad electrode formed on the surface side of the first contact electrode,
The negative electrode includes a second contact electrode formed on the surface of the AlGaN layer in the n-type nitride semiconductor layer, and a second pad electrode formed on the surface side of the second contact electrode,
The insulating film is formed on a surface of the p-type nitride semiconductor layer and a surface of the AlGaN layer, and a second contact hole exposing the first contact electrode and a second contact electrode is exposed. Contact holes are formed,
The passivation film is formed on at least the second pad electrode, and has an opening that exposes a central portion of the second pad electrode;
The negative electrode is formed such that the second pad electrode straddles the second contact electrode and the insulating film in a plan view.
The negative electrode includes an Al layer that is formed on the surface side of the second contact electrode below the second pad electrode and includes the opening in a plan view.
An ultraviolet light emitting element characterized by that.
前記パッシベーション膜は、前記第2パッド電極の上のみにあることを特徴とする請求項12記載の紫外線発光素子。   The ultraviolet light emitting device according to claim 12, wherein the passivation film is only on the second pad electrode. 前記パッシベーション膜は、前記絶縁膜と前記第2パッド電極とを覆っていることを特徴とする請求項12記載の紫外線発光素子。   The ultraviolet light emitting device according to claim 12, wherein the passivation film covers the insulating film and the second pad electrode.
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