JPH07221103A - n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法 - Google Patents
n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法Info
- Publication number
- JPH07221103A JPH07221103A JP872794A JP872794A JPH07221103A JP H07221103 A JPH07221103 A JP H07221103A JP 872794 A JP872794 A JP 872794A JP 872794 A JP872794 A JP 872794A JP H07221103 A JPH07221103 A JP H07221103A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- thin film
- compound semiconductor
- gallium nitride
- melting point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 22
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 title claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 96
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 17
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 4
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 7
- 229910004349 Ti-Al Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910004692 Ti—Al Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- 229910018170 Al—Au Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 108091006149 Electron carriers Proteins 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/452—Ohmic electrodes on AIII-BV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
層に形成する電極において、そのn型層と好ましいオー
ミック接触を得ると共に、電極とボールとが剥がれにく
く、接着強度の大きい電極とその電極の形成方法を提供
する。 【構成】 n型窒化ガリウム系化合物半導体層2に接す
る側から順に、チタンとアルミニウムとが含まれる合金
か、またはチタンとアルミニウムとが積層された多層膜
よりなる第一の薄膜と、その第一の薄膜の上にアルミニ
ウムよりも高融点の金属よりなる第二の薄膜とを積層す
ることにより、第一の薄膜成分であるAlが表面に析出
して酸化されるのを防止する。
Description
ーダイオードに使用される窒化ガリウム系化合物半導体
(InXAlYGa1-X-YN、0≦X≦1、0≦Y≦1)か
らなる発光素子の電極とその形成方法に係り、特にn型
窒化ガリウム系化合物半導体層(以下、n型層とい
う。)に形成される電極(負電極)とその電極形成方法
に関する。
めて実用レベルに達した1000mcdの青色発光ダイ
オードを発表した。その青色発光ダイオードはp−n接
合を有するダブルへテロ構造の窒化ガリウム系化合物半
導体より構成され、20mAにおいて、Vfが3.6V
と完全にp−n接合していることを示しており、出力も
1mW以上で、現在青色発光ダイオードとしては世界最
高である。
の構造を図2に示す。基本的に、絶縁性基板1の上にn
型GaN層2と、n型GaAlNクラッド層3と、In
GaN活性層4と、p型GaAlNクラッド層5と、p
型GaNコンタクト層6とが順に積層された構造とされ
ている。n型GaN層2とp型GaNコンタクト層6と
にはそれぞれ好ましいオーミック接触が得られるような
電極が形成されている。特に、n型GaN層2に設けら
れたn電極11はTiとAlとよりなる電極であり、こ
のn電極11によりn型GaN層2と好ましいオーミッ
ク接触を得ている。また、n型層に形成する電極に関し
て我々は特願平5−207274号においてTiとAl
とからなる電極が好ましいことを示した。またn型層に
形成する電極の従来技術として、例えば特開平5−21
1347号公報にAl単独またはAlを含む合金よりな
る電極が開示されている。
電極はn型層と好ましいオーミック接触が得られ、非常
に電極としては優れている。しかしながら、電極成分で
あるAlは酸化されやすい性質を有しているため、ワイ
ヤー13(通常は金ワイヤーが用いられる。)とn電極
11とをボールボンディングする際、Alが酸化されて
いることにより、ボンディング時にワイヤー13からで
きるボール12と、n電極11との接着強度が弱くなっ
てしまい、ワイヤー13がボール12と共にn電極11
から剥がれやすくなってしまうという問題が新たに生じ
てきた。さらにAlは柔らかい金属であるので、n電極
11とボール12との接着強度が不十分であるという欠
点が露呈してきた。これはAl単独の電極でも同様であ
る。
れたもので、その目的とするところは、n型層に形成す
る電極において、そのn型層と好ましいオーミック接触
を得ると共に、電極とボールとが剥がれにくく、接着強
度の大きい電極とその電極の形成方法を提供することに
ある。
する電極について、従来のTi−Alよりなる電極に改
良を加えることにより、前記問題が解決できることを見
いだし、本発明を成すに至った。即ち本発明の電極は、
n型層表面に形成された電極であって、少なくとも前記
電極は、n型層に接する側から順に、TiとAlとの合
金か、またはTiとAlとが積層された多層膜よりなる
第一の薄膜と、その第一の薄膜の上にAlよりも高融点
の金属よりなる第二の薄膜とが積層されてなることを特
徴とする。
に、TiとAlとの合金よりなる薄膜か、またはTiと
Alとを積層した多層膜よりなる第一の薄膜を形成し、
次にAlよりも高融点の金属よりなる第二の薄膜を形成
した後、400℃以上でアニーリングすることを特徴と
する。
の金属で第二の薄膜に使用できる材料としてはAu、T
i、Ni、Pt、W、Mo、Cr、Cu等を好ましく使
用できる。その中でも特に好ましくはAu、Ti、Ni
を用いる。これら3種類の材料は、第一の薄膜の材料で
あるAl、Tiと非常に密着性が良く、これらの材料で
第二の薄膜を形成すると、第一の薄膜と第二の薄膜とが
剥離することなく、またボールボンディングする際に、
第二の薄膜とボールとの接着性が良い。
Auが好ましく、第二の薄膜はAlよりも高融点の金属
とAuとを含む合金か、またはAlよりも高融点の金属
とAuとが積層された多層膜とすることが好ましい。最
も好ましくは、第二の薄膜をAuとAlよりも高融点の
金属との多層膜とし、第一の薄膜と接する側をAlより
も高融点の金属層とする。なぜなら、第一の薄膜の上に
Alよりも高融点金属を積層して第二の薄膜を形成する
ことにより、その融点の差により、第一の薄膜成分であ
るAlを表面に析出しにくくして、Alの酸化を防止
し、第二の薄膜の金属材料でボールとの接着強度を強め
るためである。そのため、ボールとの接着強度が強く、
電流が流れやすく、かつ酸化されにくい材料としてAu
を含むことが最も好ましい。さらに、第二の薄膜を多層
膜として、Alより高融点の金属層を第一の薄膜と接す
る側とすると、自ずからAu層がボールとの接続側とな
り、第一の薄膜に含まれるAlが第二の薄膜側に拡散す
るのを効果的に防止して、ワイヤーとAu層とが好まし
くボールボンディングできる。
とする場合、及び電極形成方法で第一の薄膜を多層膜と
する場合、その多層膜がn型層と接する層をTiとする
ことが好ましい。なぜならTiはn型層と好ましいオー
ミック接触が得られやすいからである。
ング温度は400℃以上とする必要がある。その理由は
次の通りである。一般に窒化ガリウム系化合物半導体は
ノンドープの状態で結晶中に窒素空孔ができるためn型
になる性質がある。さらに成長中にSi、Ge等のn型
不純物を添加するとより好ましいn型となることが知ら
れている。さらに、窒化ガリウム系化合物半導体は有機
金属気相成長法(MOCVD、MOVPE)、ハイドラ
イド気相成長法(HDCVD)等の気相成長法を用いて
成長される。気相成長法では、原料ガスに、例えばガリ
ウム源としてトリメチルガリウム、窒素源としてアンモ
ニア、ヒドラジン等の水素原子を含む化合物、あるいは
キャリアガスとしてH2等のガスが使用される。水素原
子を含むこれらのガスは、窒化ガリウム系化合物半導体
成長中に熱分解されて結晶中に取り込まれ、窒素空孔あ
るいはn型ドーパントであるSi、Ge等と結合してド
ナーとしての作用を阻害している。従って400℃以上
でアニーリングすることにより、結晶中に入り込んだ水
素原子を追い出すことができるので、n型ドーパントが
活性化して電子キャリア濃度が増加して、電極とオーミ
ック接触が取りやすくなると考えられる。アニーリング
による水素の作用は、我々が先に出願した特開平5−1
83189号公報に述べたのと同様であり、この公報は
p型ドーパントをドープした窒化ガリウム系化合物半導
体が400℃以上のアニーリングから徐々に抵抗率が下
がり始めほぼ700℃以上で一定の抵抗率となることを
示している。これを本願のn型層に適用すると、400
℃以上で水素が抜け始め抵抗率が下がる。しかしn型層
はp型層と異なり、急激な抵抗率の低下は見られず、6
00℃以上でおよそ1/2の抵抗率となり、それ以上の
アニール温度では、ほぼ一定の抵抗率となる。このアニ
ーリング温度による作用については、電極の電流電圧特
性の関係で後述する。アニーリング温度の上限は特に限
定しないが、窒化ガリウム系化合物半導体が分解する温
度、1200℃以下で行うことが好ましい。
一の薄膜、および第二の薄膜を形成するには、例えば蒸
着、スパッタ等の装置を用いて形成することができる。
第一の薄膜は予めTiとAlよりなる合金を使用する
か、またはTi薄膜を形成し、その上にAl薄膜を積層
して形成することができる。第二の薄膜は第一の薄膜と
同様にして形成することができる。これらの薄膜、多層
膜はアニーリングにより合金化されてn型層と好ましい
オーミック接触を得ることができる。合金化されると、
電極材料は例えば薄膜同士の界面が判別できないような
渾然一体となった状態となるが、第二の薄膜をAlより
も高融点金属で形成しているために、Alを第二の薄膜
に拡散しにくくできる。第一の薄膜、および第二の薄膜
は、最初から合金でそれぞれ薄膜を形成するよりも、そ
れぞれ多層膜とする方がより好ましい。なぜなら前にも
述べたように、第一の薄膜においてn型層と好ましいオ
ーミックを得るにはTiが優れており、さらに第二の薄
膜にAlよりも高融点の金属層(但し、この場合、金は
含まず。)を形成することにより、第一の薄膜成分であ
るAlが第二の薄膜へ拡散するのを防止し、Au層で接
着強度を高めることができるからである。第二の薄膜に
おいて、Auを含まない高融点金属としてはTiが最も
好ましい。なぜなら、仮に第二の薄膜のTiが逆に第一
の薄膜側に拡散しても、オーミック接触に悪影響を及ぼ
す可能性が少ないからである。そのため、第二の薄膜は
Alより高融点金属層(Tiが好ましい。)を第一の薄
膜と接する側とし、Auは外部にさらされる側にするこ
とが好ましい。
ローム以上の膜厚で形成し、次に積層する第二の薄膜の
膜厚は第一の薄膜の膜厚よりも厚く形成し、電極全体の
膜厚では50オングストローム以上の膜厚で形成するこ
とが好ましい。なぜなら、電極全体の膜厚が50オング
ストロームよりも薄いと、第一の薄膜の成分であるAl
が表面に出てきやすくなり、電極がボールと付着しにく
い傾向にあるからである。
まずTiを0.03μm厚で蒸着し、その上にAlを
0.1μm厚で蒸着して第一の薄膜を形成する。さらに
Al層の上にTiを0.03μmと、Niを0.03μ
mと、Auを0.5μmの膜厚で順に蒸着した後、種々
の温度で一定時間(5分間)アニーリングを行い電極を
形成し、そのアニーリング温度と電極の電流電圧特性と
の関係を比較した結果を図1に示す。この特性は電極間
の電流電圧特性を測定して評価した。図1においてAは
300℃、Bは400℃、Cは500℃、Dは600℃
でアニーリングした際の電流電圧特性を示している。こ
の図に示すようにアニーリング温度300℃では、電極
とn型層とに好ましいオーミック接触を得ることが困難
となり、400℃以上で好ましいオーミック接触が得ら
れていることがわかる。また600℃のアニールにおい
ても、第二の薄膜成分が第一の薄膜に拡散して、オーミ
ック接触を損ねることがない。
接着強度を調べるため、従来の電極と比較しながら以下
のような試験を行った。図3はその試験方法を示す電極
の断面図であり、n電極11の上にボールボンディング
してできたボール12を、刃物15でもって水平に引っ
掻き、ボール12が電極11から剥がれるか、またはボ
ールが剥がれずにつぶれるまで、刃物15に荷重をかけ
て試験した。
Al−Au、Ti−Al−Ni−Au、Ti−Al−T
i−Ni−Auよりなる5種類の多層膜(各多層膜は左
から順に積層順を示す。)をそれぞれ120μmφの大
きさで100個ずつ形成し、500℃でアニーリングを
行い、n電極11を形成した。n電極11を形成した
後、一日間空気中に放置して電極表面を酸化させ、その
後、それぞれのn電極11の上に金ワイヤー13をボー
ルボンディングして、100μmφのボール12を形成
しワイヤー13を接続した。その後、図4に示すよう
に、ボール12の真横から刃物15でもって、ボール1
2を水平に引っ掻き、ボール12がn電極11から剥が
れるか、または剥がれずにボールがつぶれるまで、刃物
15に荷重をかけることにより評価した。その結果を表
1に示す。表1において、各荷重における数値は、10
0個の内の電極からボールが剥がれた個数を示してお
り、ボールが剥がれずに、つぶれてしまったものは「つ
ぶれ」と記載している。
の電極は、表面が酸化されることにより、30gまでの
荷重で全てのボールが剥離してしまったのに対し、Al
よりも高融点金属を第二の薄膜として積層した本発明の
電極は、30g以上の荷重にも十分耐え、ボールが剥離
することなく非常に強い接着強度を示している。
n型層と好ましいオーミック接触を得、さらに第二の薄
膜でn電極とボールとの接着強度を高めることができ
る。第二の薄膜はAlよりも高融点の金属からなってい
ることにより、第一の薄膜の成分であるAlが電極表面
に析出してくるのを防ぎ、電極表面の酸化を防ぐ作用が
ある。本発明の電極で、最も好ましくは第一の薄膜をT
iとAlとからなる合金、または多層膜とし、第二の薄
膜をTiと、高融点金属と、Auとを順に積層した多層
膜とすることがよい。これはアニーリング時に電極が合
金化した際に、第二の薄膜の成分であるTiの他の高融
点金属が第一の薄膜層に拡散すると、オーミック接触を
悪くする恐れがある。従ってこれらの金属をn型層から
できるだけ離すことにより、好ましいオーミック接触を
維持できることによる。第二の薄膜のTiを第一の薄膜
と接する側にすると、Tiが第一の薄膜成分に入っても
オーミック接触には悪影響を及ぼす恐れが少ない。
Nバッファ層、Siドープn型GaN層、Siドープn
型GaAlNクラッド層、ZnドープInGaN活性
層、Mgドープp型GaAlNクラッド層、Mgドープ
p型GaNコンタクト層とが順に積層されたダブルへテ
ロ構造のウェーハを用意する。
造となるように、ウェーハのp型GaNコンタクト層か
ら深さ方向に一部エッチングして、n型GaN層を表面
に露出させる。n型GaN層の上に所定の形状のマスク
をかけた後、第一の薄膜としてTiを100オングスト
ロームと、Alを0.1μmの膜厚とで蒸着し、120
μmφの大きさの多層膜を形成する。
と、Niを0.1μmと、Auを0.5μmの膜厚で順
に第一の薄膜の上に蒸着して積層する。
リング装置に入れ、窒素雰囲気中600℃で5分間アニ
ーリングしてn電極を形成する。アニール後、ウェーハ
プローバにてn電極間の電流電圧特性を測定した結果、
図1のC、Dに示すような、オーミック接触が得られて
いた。
電極材料で常法に従ってp電極を設けた後、ウェーハを
チップ状に切断し、2インチφのウェーハから1万5千
個のチップを得た。
化合物半導体よりなる発光チップをダイボンドしてリー
ドフレーム上に載置した後、ボールボンダーで各電極に
金ワイヤーを接続した。1万五千個のうち、ボールボン
ディング中にn電極とボールが剥離したものはなかっ
た。またボンディング後、チップを無作為に20個抽出
し、金ワイヤーを引っ張ったところ、ボールが剥がれる
前に、ワイヤーが切れてしまい、ボールが剥がれたもの
はなかった。
に、第二の薄膜としてTiを0.1μmと、Auを0.
4μmの膜厚で順に蒸着する他は同様にして1万五千個
のチップを得た。これらのチップは、ウェーハプローバ
での測定の段階では、すべて図1のC、Dに示すような
オーミック接触が得られており、またボールボンディン
グ中に、ボールが剥離したものはなく、またボンディン
グ後、20個抽出して金ワイヤーを引っ張ったところ、
全てボールは剥離せず、金ワイヤーが途中で切断してし
まった。
に、第二の薄膜としてTiを0.1μmと、Crを0.
1μmと、Auを0.4μmの膜厚で蒸着する他は同様
にして1万5千個のチップを得た。これらのチップもウ
ェーハプローバでの測定の段階で、すべて図1のC、D
に示すようなオーミック接触が得られており、同じくボ
ールボンディング中に、n電極からボールが剥離したも
のはなく、またボンディング後、20個抽出して金ワイ
ヤーを引っ張ったところ、全てボールは剥離せず、金ワ
イヤーが途中で切断してしまった。
ァイア基板側を発光観測面とし、両電極が跨るようにし
て2つのリードフレーム上にインジウムでダイボンドし
た。つまり、発光チップを実施例1とは逆の方向にひっ
くり返した状態とし、両電極を2つのリードフレームに
跨るようにして、それぞれの電極とリードフレームとを
インジウムを介して直接接続した。接続後、n電極と接
続したリードフレームを引っ張ったところ、n電極とイ
ンジウムとの界面から剥がれずに、インジウムとリード
フレームとの界面からリードフレームが剥がれた。
型層と好ましいオーミック接触が得られ、しかもボール
ボンディング時にボールとの接着強度が強いために、窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子の順方向電圧を下
げ、発光効率が良く、信頼性に優れた発光素子を提供す
ることができる。また実施例4に示したように、本発明
の電極は、電極表面が酸化されにくいため、n電極をボ
ールボンディングせずに、例えば電極とリードフレーム
とを直接、半田、インジウム、金の合金等を介して接続
する際にも適用できる。
グ温度と、その電極の電流電圧特性との関係を比較して
示す図。
を示す模式断面図。
電極の模式断面図。
する電極について、従来のTi−Alよりなる電極に改
良を加えることにより、前記問題が解決できることを見
いだし、本発明を成すに至った。即ち本発明の電極は、
n型層表面に形成された電極であって、少なくとも前記
電極は、n型層に接する側から順に、TiとAlとが含
まれる合金よりなる第一の薄膜、またはTiとAlとが
積層された多層膜よりなる第一の薄膜と、その第一の薄
膜の上にAlよりも高融点の金属よりなる第二の薄膜と
が積層されてなることを特徴とする。
に、TiとAlとの合金よりなる第一の薄膜、またはT
iとAlとを積層した多層膜よりなる第一の薄膜を形成
し、次にその第一の薄膜の上にAlよりも高融点の金属
よりなる第二の薄膜を形成した後、400℃以上でアニ
ーリングすることを特徴とする。
Claims (5)
- 【請求項1】 n型窒化ガリウム系化合物半導体層表面
に形成された電極であって、少なくとも前記電極は、n
型窒化ガリウム系化合物半導体層に接する側から順に、
チタンとアルミニウムとが含まれる合金か、またはチタ
ンとアルミニウムとが積層された多層膜よりなる第一の
薄膜と、その第一の薄膜の上にアルミニウムよりも高融
点の金属よりなる第二の薄膜とが積層されてなることを
特徴とするn型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極。 - 【請求項2】 前記第二の薄膜は、金と、アルミニウム
よりも高融点の金属(但し、金を含まず。)とを含む合
金か、または金と、アルミニウムよりも高融点の金属
(但し、金を含まず。)とが積層された多層膜よりなる
ことを特徴とする請求項1に記載のn型窒化ガリウム系
化合物半導体層の電極。 - 【請求項3】 前記アルミニウムよりも高融点の金属
が、少なくともチタンであることを特徴とする請求項2
に記載のn型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極。 - 【請求項4】 前記第二の薄膜が多層膜である場合にお
いて、その第二の薄膜は第一の薄膜と接する側が、アル
ミニウムよりも高融点の金属(但し、金を含まず。)よ
りなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載
のn型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極。 - 【請求項5】 n型窒化ガリウム系化合物半導体層表面
に、チタンとアルミニウムとの合金よりなる薄膜か、ま
たはチタンとアルミニウムとを積層した多層膜よりなる
第一の薄膜を形成し、次にアルミニウムよりも高融点の
金属よりなる第二の薄膜を形成した後、400℃以上で
アニーリングすることを特徴とするn型窒化ガリウム系
化合物半導体層の電極形成方法。
Priority Applications (27)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP872794A JP3154364B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法 |
EP94106587A EP0622858B2 (en) | 1993-04-28 | 1994-04-27 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
EP04012118A EP1450415A3 (en) | 1993-04-28 | 1994-04-27 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device |
EP99114356A EP0952617B1 (en) | 1993-04-28 | 1994-04-27 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device |
DE69433926T DE69433926T2 (de) | 1993-04-28 | 1994-04-27 | Halbleitervorrichtung aus einer galliumnitridartigen III-V-Halbleiterverbindung |
KR1019940009055A KR100286699B1 (ko) | 1993-01-28 | 1994-04-27 | 질화갈륨계 3-5족 화합물 반도체 발광디바이스 및 그 제조방법 |
DE69425186T DE69425186T3 (de) | 1993-04-28 | 1994-04-27 | Halbleitervorrichtung aus einer galliumnitridartigen III-V-Halbleiterverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
CNB031458696A CN1240143C (zh) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 氮化镓系ⅲ-ⅴ族化合物半导体器件 |
CNB031458688A CN1253948C (zh) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 氮化镓系ⅲ-ⅴ族化合物半导体器件 |
US08/234,001 US5563422A (en) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
CN94106935A CN1046375C (zh) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 氮化镓系ⅲ-v族化合物半导体器件及其制造方法 |
CNB03145867XA CN1240142C (zh) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 氮化镓系化合物半导体发光器件 |
CNB03145870XA CN1262024C (zh) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 氮化镓系ⅲ-ⅴ族化合物半导体器件的制造方法 |
US08/670,242 US5767581A (en) | 1993-04-28 | 1996-06-17 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
US08/665,759 US5652434A (en) | 1993-04-28 | 1996-06-17 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
US08/995,167 US5877558A (en) | 1993-04-28 | 1997-12-19 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
KR1019980022092A KR100225612B1 (en) | 1993-04-28 | 1998-06-12 | Gallium nitride-based iii-v group compound semiconductor |
CNB981183115A CN1262021C (zh) | 1993-04-28 | 1998-08-11 | 氮化镓系ⅲ-ⅴ族化合物半导体器件及其制造方法 |
US09/209,826 US6093965A (en) | 1993-04-28 | 1998-12-11 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
KR1019990032148A KR100551364B1 (ko) | 1993-04-28 | 1999-08-05 | 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자 및 그 전극형성방법 |
US09/448,479 US6204512B1 (en) | 1993-04-28 | 1999-11-24 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
US09/750,912 US6507041B2 (en) | 1993-04-28 | 2001-01-02 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
US10/292,583 US6610995B2 (en) | 1993-04-28 | 2002-11-13 | Gallium nitride-based III-V group compound semiconductor |
KR1020030035961A KR100551365B1 (ko) | 1993-04-28 | 2003-06-04 | 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자 |
US10/609,410 US6998690B2 (en) | 1993-04-28 | 2003-07-01 | Gallium nitride based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
US11/198,465 US7205220B2 (en) | 1993-04-28 | 2005-08-08 | Gallium nitride based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
US11/714,890 US7375383B2 (en) | 1993-04-28 | 2007-03-07 | Gallium nitride based III-V group compound semiconductor device and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP872794A JP3154364B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07221103A true JPH07221103A (ja) | 1995-08-18 |
JP3154364B2 JP3154364B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=11700989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP872794A Expired - Lifetime JP3154364B2 (ja) | 1993-01-28 | 1994-01-28 | n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3154364B2 (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10341039A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
WO2001059824A1 (de) * | 2000-02-07 | 2001-08-16 | Daimlerchrysler Ag | Bildung legierter ohmscher kontakte auf halbleitermaterialien |
US6329716B1 (en) | 1997-01-14 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Contact electrode for N-type gallium nitride-based compound semiconductor and method for forming the same |
WO2003023838A1 (fr) * | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Electrode n pour element a semiconducteur a compose realise a base de nitrure du groupe iii |
JP2006303430A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
US7358544B2 (en) | 2004-03-31 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light emitting device |
US7550757B2 (en) | 2005-11-18 | 2009-06-23 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for manufacturing semiconductor laser |
WO2011078252A1 (ja) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | 株式会社トクヤマ | III族窒化物半導体のn型コンタクト電極およびその形成方法 |
JP5242156B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2013-07-24 | 古河電気工業株式会社 | Iii−v族窒化物系化合物半導体装置、及び電極形成方法 |
US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
US9653564B2 (en) | 2015-03-26 | 2017-05-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US9685348B2 (en) | 2015-03-17 | 2017-06-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device, method of manufacturing the same and power converter |
US9831311B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-11-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP872794A patent/JP3154364B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
US6329716B1 (en) | 1997-01-14 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Contact electrode for N-type gallium nitride-based compound semiconductor and method for forming the same |
US6423562B1 (en) | 1997-01-14 | 2002-07-23 | Nec Corporation | Contact electrode for n-type gallium nitride-based compound semiconductor and method for forming the same |
JPH10341039A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
WO2001059824A1 (de) * | 2000-02-07 | 2001-08-16 | Daimlerchrysler Ag | Bildung legierter ohmscher kontakte auf halbleitermaterialien |
US7872274B2 (en) | 2001-09-06 | 2011-01-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | n-Electrode for III group nitride based compound semiconductor element |
WO2003023838A1 (fr) * | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Electrode n pour element a semiconducteur a compose realise a base de nitrure du groupe iii |
CN1306560C (zh) * | 2001-09-06 | 2007-03-21 | 丰田合成株式会社 | 用于第III族氮化物化合物半导体器件的n-电极 |
US7358544B2 (en) | 2004-03-31 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light emitting device |
US7791098B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-07 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light emitting device |
JP2006303430A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
JP2011176378A (ja) * | 2005-04-15 | 2011-09-08 | Samsung Led Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
JP5242156B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2013-07-24 | 古河電気工業株式会社 | Iii−v族窒化物系化合物半導体装置、及び電極形成方法 |
US7550757B2 (en) | 2005-11-18 | 2009-06-23 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for manufacturing semiconductor laser |
WO2011078252A1 (ja) | 2009-12-22 | 2011-06-30 | 株式会社トクヤマ | III族窒化物半導体のn型コンタクト電極およびその形成方法 |
KR20120109519A (ko) | 2009-12-22 | 2012-10-08 | 가부시키가이샤 도쿠야마 | Ⅲ족 질화물 반도체의 n형 접촉 전극 및 그 형성 방법 |
US8865591B2 (en) | 2009-12-22 | 2014-10-21 | Tokuyama Corporation | N-type contact electrode formed on an N-type semiconductor layer and method of forming same using a second metal electrode layer heat-treated after being formed on a first, heat-treated metal electrode layer |
JP5670349B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2015-02-18 | 株式会社トクヤマ | III族窒化物半導体のn型コンタクト電極およびその形成方法 |
US9831311B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-11-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US9685348B2 (en) | 2015-03-17 | 2017-06-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device, method of manufacturing the same and power converter |
US9653564B2 (en) | 2015-03-26 | 2017-05-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3154364B2 (ja) | 2001-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5232970B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子とそれを備えたランプ | |
KR100895452B1 (ko) | 반도체 발광소자용 양전극 | |
JP3244010B2 (ja) | 周縁に電極を有する発光ダイオード | |
JP3494478B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
US20060145177A1 (en) | Light emitting device and process for fabricating the same | |
JP3154364B2 (ja) | n型窒化ガリウム系化合物半導体層の電極及びその形成方法 | |
TWI260099B (en) | Positive electrode structure and gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device | |
JP2005340860A (ja) | 半導体発光素子 | |
WO2003023838A1 (fr) | Electrode n pour element a semiconducteur a compose realise a base de nitrure du groupe iii | |
US8049243B2 (en) | Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device | |
JPH11177134A (ja) | 半導体素子の製造方法及び半導体素子、並びに発光素子の製造方法及び発光素子 | |
JP3255224B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子及びその製造方法 | |
JP2005354040A (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
JP3047960B2 (ja) | n型窒化物半導体の電極 | |
JP5287837B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 | |
JP3239350B2 (ja) | n型窒化物半導体層の電極 | |
JP2002151737A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
JP2002368270A (ja) | Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
TW200541114A (en) | Transparent positive electrode | |
JP3180871B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその電極形成方法 | |
JP3060931B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
JP2006013474A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP3144534B2 (ja) | n型窒化物半導体層の電極 | |
JP3187284B2 (ja) | n型窒化物半導体層の電極 | |
JP2005203765A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090202 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090202 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100202 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100202 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202 Year of fee payment: 12 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |