JPH08264478A - 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法Info
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- JPH08264478A JPH08264478A JP9448495A JP9448495A JPH08264478A JP H08264478 A JPH08264478 A JP H08264478A JP 9448495 A JP9448495 A JP 9448495A JP 9448495 A JP9448495 A JP 9448495A JP H08264478 A JPH08264478 A JP H08264478A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒化ガリウム系化合物半導体における電極の
接触抵抗の低下 【構成】 少なくともガリウム及び窒素を含む化合物半
導体の表面をターゲットとして、不活性ガスを用いて逆
スパッタリングすることで、半導体表面の酸化物や付着
物を完全に除去する。逆スパッタリングの程度を半導体
表面に原子配列が破壊された破壊層が形成される程度と
し、金属蒸着工程と続く合金処理工程を真空状態を保持
してスパッタリング工程に連続して実行することで、金
属と半導体との接触抵抗が低下した。ＢＨＦによりウエ
ットエッチングした表面に電極を形成した場合に比べ
て、接触抵抗は１／１０に低下した。
接触抵抗の低下 【構成】 少なくともガリウム及び窒素を含む化合物半
導体の表面をターゲットとして、不活性ガスを用いて逆
スパッタリングすることで、半導体表面の酸化物や付着
物を完全に除去する。逆スパッタリングの程度を半導体
表面に原子配列が破壊された破壊層が形成される程度と
し、金属蒸着工程と続く合金処理工程を真空状態を保持
してスパッタリング工程に連続して実行することで、金
属と半導体との接触抵抗が低下した。ＢＨＦによりウエ
ットエッチングした表面に電極を形成した場合に比べ
て、接触抵抗は１／１０に低下した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オーミック性を改良
し、特に、接触抵抗を低下させるための窒化ガリウム系
化合物半導体のエッチング方法に関する。
し、特に、接触抵抗を低下させるための窒化ガリウム系
化合物半導体のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体(AlGaInN)
は青色発光ダイオードとして注目されている材料であ
る。この半導体表面に電極を形成する方法として、ＢＨ
Ｆ等の薬液を用いてウエットケミカルエッチングを行っ
た後、エッチング面にニッケル、アルミニウム等の種々
の金属を真空蒸着する方法が知られている。
は青色発光ダイオードとして注目されている材料であ
る。この半導体表面に電極を形成する方法として、ＢＨ
Ｆ等の薬液を用いてウエットケミカルエッチングを行っ
た後、エッチング面にニッケル、アルミニウム等の種々
の金属を真空蒸着する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、半導体表面が完全には洗浄されないため、結果
的に、酸化物やその他の付着物の上に金属を蒸着したも
のとなっていた。このため、電極の接触抵抗が高いとい
う問題があった。
法では、半導体表面が完全には洗浄されないため、結果
的に、酸化物やその他の付着物の上に金属を蒸着したも
のとなっていた。このため、電極の接触抵抗が高いとい
う問題があった。
【０００４】したがって、本発明の目的は、少なくとも
ガリウムと窒素とを含む窒化ガリウム系化合物半導体の
表面に金属電極を形成するとき、その金属電極と半導体
との接触抵抗を低下させることである。
ガリウムと窒素とを含む窒化ガリウム系化合物半導体の
表面に金属電極を形成するとき、その金属電極と半導体
との接触抵抗を低下させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の第１の特徴は、少なくともガリウム及び窒素を
含む化合物半導体の表面を不活性ガスを用いてスパッタ
リングした後に、金属を蒸着して電極を形成することを
特徴とする。第２の特徴は、不活性ガスを用いたスパッ
タリングの程度が、半導体の表面原子層に原子配列の乱
れた破壊層が形成される程度であることを特徴とする。
又、第３の特徴は、さらに、半導体の表面に金属を蒸着
した後、合金化処理が行われることを特徴とする。又、
第４の発明は、半導体の表面に金属を蒸着する工程は、
真空に保持された状態で、スパッタリングに連続して実
行されることを特徴し、第５の特徴は、合金化処理が、
真空に保持された状態で、蒸着工程に連続して実行され
ることを特徴とする。さらに、第６の特徴は、不活性ガ
スにアルゴン(Ar)ガスが用いられていることを特徴とす
る。
の発明の第１の特徴は、少なくともガリウム及び窒素を
含む化合物半導体の表面を不活性ガスを用いてスパッタ
リングした後に、金属を蒸着して電極を形成することを
特徴とする。第２の特徴は、不活性ガスを用いたスパッ
タリングの程度が、半導体の表面原子層に原子配列の乱
れた破壊層が形成される程度であることを特徴とする。
又、第３の特徴は、さらに、半導体の表面に金属を蒸着
した後、合金化処理が行われることを特徴とする。又、
第４の発明は、半導体の表面に金属を蒸着する工程は、
真空に保持された状態で、スパッタリングに連続して実
行されることを特徴し、第５の特徴は、合金化処理が、
真空に保持された状態で、蒸着工程に連続して実行され
ることを特徴とする。さらに、第６の特徴は、不活性ガ
スにアルゴン(Ar)ガスが用いられていることを特徴とす
る。
【０００６】
【作用及び効果】少なくともガリウム及び窒素を含む化
合物半導体の表面をターゲットとして、不活性ガスを用
いて逆スパッタリングすることで、半導体表面の酸化物
や付着物を完全に除去することができた。この結果、こ
の面の上に金属を蒸着した場合に金属と半導体との接触
抵抗が小さくなった。
合物半導体の表面をターゲットとして、不活性ガスを用
いて逆スパッタリングすることで、半導体表面の酸化物
や付着物を完全に除去することができた。この結果、こ
の面の上に金属を蒸着した場合に金属と半導体との接触
抵抗が小さくなった。
【０００７】又、逆スパッタリングの程度を半導体表面
に原子配列が破壊された破壊層が形成される程度とする
ことで、金属と半導体との接触抵抗を低下させることが
できた。又、金属蒸着工程を真空状態を保持してスパッ
タリング工程に連続して実行することで、金属と半導体
との接触抵抗がさらに低下し、さらに、真空状態を保持
して、その真空蒸着工程に続いて合金化処理を行うこと
で、半導体と金属との接触抵抗は、最も小さくなり、オ
ーミック性も最良となった。半導体表面に破壊層が形成
されると、蒸着金属の合金化処理が効果的に行われるた
め、接触抵抗が極めて小さくなった。
に原子配列が破壊された破壊層が形成される程度とする
ことで、金属と半導体との接触抵抗を低下させることが
できた。又、金属蒸着工程を真空状態を保持してスパッ
タリング工程に連続して実行することで、金属と半導体
との接触抵抗がさらに低下し、さらに、真空状態を保持
して、その真空蒸着工程に続いて合金化処理を行うこと
で、半導体と金属との接触抵抗は、最も小さくなり、オ
ーミック性も最良となった。半導体表面に破壊層が形成
されると、蒸着金属の合金化処理が効果的に行われるた
め、接触抵抗が極めて小さくなった。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。少なくともガリウム及び窒素を含む化合物半導
体(AlGaInN) の一例としてGaNが用いられた。スパッタ
リング装置のチャンバーのターゲットに洗浄されたGaN
基板が置かれた。次に、加速電圧２００Ｖ、電流密度２
０μＡ／cm2 で、アルゴンイオンをカウフマン型イオン
銃で法線方向から入射し、GaN 基板のターゲットがスパ
ッタリングされた。
明する。少なくともガリウム及び窒素を含む化合物半導
体(AlGaInN) の一例としてGaNが用いられた。スパッタ
リング装置のチャンバーのターゲットに洗浄されたGaN
基板が置かれた。次に、加速電圧２００Ｖ、電流密度２
０μＡ／cm2 で、アルゴンイオンをカウフマン型イオン
銃で法線方向から入射し、GaN 基板のターゲットがスパ
ッタリングされた。
【０００９】次に、GaN 基板が上記のスパッタリング装
置のチャンバー内に置かれ、チャンバー内を真空に保持
した状態で、通常スパッタリングによりニッケル(Ni)が
GaN基板の表面に蒸着された。蒸着の後、同一チャンバ
ーを用いて、蒸着されたニッケルの加熱処理、即ち、合
金化処理が実行された。
置のチャンバー内に置かれ、チャンバー内を真空に保持
した状態で、通常スパッタリングによりニッケル(Ni)が
GaN基板の表面に蒸着された。蒸着の後、同一チャンバ
ーを用いて、蒸着されたニッケルの加熱処理、即ち、合
金化処理が実行された。
【００１０】上記の処理により得られた金属電極の接触
抵抗は数Ωであった。従来のＢＨＦによりウエットエッ
チングされた面にニッケル電極を蒸着して電極を形成し
た場合には、接触抵抗は数１０Ωであるので、本発明方
法により、接触抵抗は１／１０に低下させることができ
た。
抵抗は数Ωであった。従来のＢＨＦによりウエットエッ
チングされた面にニッケル電極を蒸着して電極を形成し
た場合には、接触抵抗は数１０Ωであるので、本発明方
法により、接触抵抗は１／１０に低下させることができ
た。
【００１１】又、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて
ＬＥＤを製造し、その電極形成に上記の方法を用いた。
このような電極を用いたＬＥＤは発光効率及び耐久性が
向上した。
ＬＥＤを製造し、その電極形成に上記の方法を用いた。
このような電極を用いたＬＥＤは発光効率及び耐久性が
向上した。
【００１２】尚、上記の実施例では、蒸着金属はニッケ
ルとしたが、アルミニウム、金、チタンであっても良
い。又、スパッタリングによる蒸着を行ったが真空物理
蒸着でも良い。さらに、蒸着時にはスパッタリング装置
に連続した真空蒸着装置に、試料を外気に触れることな
く移動させて、その蒸着装置で金属を電子ビーム蒸着、
抵抗加熱蒸着等により蒸着するようにしても良い。さら
に、合金化処理も試料を外気に触れさせることなく同様
にスパッタリング装置に連続した真空装置内に移動させ
てランプ加熱等により行っても良い。
ルとしたが、アルミニウム、金、チタンであっても良
い。又、スパッタリングによる蒸着を行ったが真空物理
蒸着でも良い。さらに、蒸着時にはスパッタリング装置
に連続した真空蒸着装置に、試料を外気に触れることな
く移動させて、その蒸着装置で金属を電子ビーム蒸着、
抵抗加熱蒸着等により蒸着するようにしても良い。さら
に、合金化処理も試料を外気に触れさせることなく同様
にスパッタリング装置に連続した真空装置内に移動させ
てランプ加熱等により行っても良い。
【００１３】次に、アルゴンスパッタリングによる洗浄
効果を確かめるために、次の比較実験を行った。サファ
イア基板上にAlN をバッファ層形成し、そのバッファ層
上にGaN 層を形成した。この試料が３つ準備された。第
１の試料のGaN 層について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）により表面層の結晶の成分元素を分析した。図１と
図２に示すように、酸素と炭素が表面層に存在している
ことが分かる。次に、第２の試料のGaN 層について、上
記のGaN 層の表面をＢＨＦでウエットエッチングして、
同様にＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により表面層の結晶
の成分元素を分析した。図１、図２から分かるように、
前者に比べて、表面層における酸素と炭素の付着量は減
少しているが、やはり、酸素と炭素は完全には除去され
ていないことが分かる。次に、第３の試料のGaN 層につ
いて、アルゴンを用いてGaN 層をスパッタリングした
後、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によりその面の結晶の
成分元素を分析した。図１、図２から分かるように、ア
ルゴンで表面をスパッタリングすると、表面層から完全
に酸素と炭素を除去できることが分かる。
効果を確かめるために、次の比較実験を行った。サファ
イア基板上にAlN をバッファ層形成し、そのバッファ層
上にGaN 層を形成した。この試料が３つ準備された。第
１の試料のGaN 層について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）により表面層の結晶の成分元素を分析した。図１と
図２に示すように、酸素と炭素が表面層に存在している
ことが分かる。次に、第２の試料のGaN 層について、上
記のGaN 層の表面をＢＨＦでウエットエッチングして、
同様にＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により表面層の結晶
の成分元素を分析した。図１、図２から分かるように、
前者に比べて、表面層における酸素と炭素の付着量は減
少しているが、やはり、酸素と炭素は完全には除去され
ていないことが分かる。次に、第３の試料のGaN 層につ
いて、アルゴンを用いてGaN 層をスパッタリングした
後、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によりその面の結晶の
成分元素を分析した。図１、図２から分かるように、ア
ルゴンで表面をスパッタリングすると、表面層から完全
に酸素と炭素を除去できることが分かる。
【００１４】次に、アルゴンによるスパッタリグの時間
を変化させて、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によりGaN
層のスパッタ面の結晶の成分元素を分析した。結果を図
３に示す。約１２０sec のスパッタリングで、表面層か
ら酸素と炭素を除去できることが分かる。
を変化させて、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によりGaN
層のスパッタ面の結晶の成分元素を分析した。結果を図
３に示す。約１２０sec のスパッタリングで、表面層か
ら酸素と炭素を除去できることが分かる。
【図１】GaN 層の各種の方法で処理された表面の酸素元
素をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した測定図。
素をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した測定図。
【図２】GaN 層の各種の方法で処理された表面の酸素炭
素をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した測定図。
素をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した測定図。
【図３】GaN 層の表面のアルゴンによるスパッタリング
時間と表面の元素量と関係ををＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で測定した測定図。
時間と表面の元素量と関係ををＸ線光電子分光法（ＸＰ
Ｓ）で測定した測定図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 山崎 史郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 村上 正紀 京都府綴喜郡田辺町薪長尾谷22−32 (72)発明者 津久井 克幸 京都市左京区川端通夷川上る新生洲町102 −１ (72)発明者 石川 英憲 京都市上京区新烏丸通り丸太町上ル新富町 307
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくともガリウム及び窒素を含む化合
物半導体の表面を不活性ガスを用いてスパッタリングし
た後に、金属を蒸着して電極を形成することを特徴とす
る電極形成方法。 - 【請求項２】 前記半導体の表面原子層は、前記不活性
ガスを用いたスパッタリングにより原子配列の乱れた破
壊層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電
極形成方法。 - 【請求項３】 さらに、前記半導体の表面に金属を蒸着
した後、合金化処理が行われることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の電極形成方法。 - 【請求項４】 前記半導体の表面に金属を蒸着する工程
は、真空に保持された状態で、スパッタリングに連続し
て実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に
記載の電極形成方法。 - 【請求項５】 前記合金化処理は、真空に保持された状
態で、前記蒸着工程に連続して実行されることを特徴と
する請求項３に記載の電極形成方法。 - 【請求項６】 前記不活性ガスはアルゴン(Ar)ガスであ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の電極
形成方法。
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