JPH1012567A - ３族窒化物半導体の電極及びその電極を有した素子 - Google Patents
３族窒化物半導体の電極及びその電極を有した素子Info
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- JPH1012567A JPH1012567A JP17855596A JP17855596A JPH1012567A JP H1012567 A JPH1012567 A JP H1012567A JP 17855596 A JP17855596 A JP 17855596A JP 17855596 A JP17855596 A JP 17855596A JP H1012567 A JPH1012567 A JP H1012567A
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-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】３族窒化物半導体に対する電極において、オー
ミック性の改善、低抵抗化、高温特性の安定を図る。 【解決手段】第２コンタクト層７２の上にNiから成る厚
さ25Åの第１電極層８１が形成され、その第１電極層８
１の上にTaから成る厚さ60Åの第２電極層８２が形成さ
れている。この第１電極層８１と第２電極層８２とでｐ
型GaN に対する電極層８が構成される。一方、ｎ+ 層３
上には厚さ100 ÅのTaから成る第１金属層１１が形成さ
れ、その第１金属層１１の上には厚さ3000ÅのAlから成
る第２金属層１２が形成されている。この第１金属層１
１と第２金属層１２とで、電極パッド１０が形成されて
いる。この構成により、ｐ層、ｎ層の電極は、低抵抗で
且つオーミック性が向上し、高温領域で電気的特性が安
定した。
ミック性の改善、低抵抗化、高温特性の安定を図る。 【解決手段】第２コンタクト層７２の上にNiから成る厚
さ25Åの第１電極層８１が形成され、その第１電極層８
１の上にTaから成る厚さ60Åの第２電極層８２が形成さ
れている。この第１電極層８１と第２電極層８２とでｐ
型GaN に対する電極層８が構成される。一方、ｎ+ 層３
上には厚さ100 ÅのTaから成る第１金属層１１が形成さ
れ、その第１金属層１１の上には厚さ3000ÅのAlから成
る第２金属層１２が形成されている。この第１金属層１
１と第２金属層１２とで、電極パッド１０が形成されて
いる。この構成により、ｐ層、ｎ層の電極は、低抵抗で
且つオーミック性が向上し、高温領域で電気的特性が安
定した。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｐ伝導形又はｎ伝導形
３族窒化物半導体に対する電極、その電極を有した３族
窒化物半導体素子に関する。特に、接触抵抗を低下さ
せ、オーミック性を改善した電極に関する。
３族窒化物半導体に対する電極、その電極を有した３族
窒化物半導体素子に関する。特に、接触抵抗を低下さ
せ、オーミック性を改善した電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、３族窒化物半導体は、エネルギー
禁制帯幅が広いため、短波長の発光素子として用いられ
たり、６００℃以上で動作可能な高温環境用素子として
注目されている。このような素子を実現するには、高温
での熱安定性が要求され、３族窒化物半導体の基板材料
や電極材料の耐熱性の向上が必要である。
禁制帯幅が広いため、短波長の発光素子として用いられ
たり、６００℃以上で動作可能な高温環境用素子として
注目されている。このような素子を実現するには、高温
での熱安定性が要求され、３族窒化物半導体の基板材料
や電極材料の耐熱性の向上が必要である。
【０００３】現在のところ、ｐ伝導形 GaN（p-GaN)の電
極として、ニッケル(Ni)の単層、又は、ニッケル(Ni)と
金(Au)の２重層を GaN層表面に蒸着したものが知られて
いる。又、ｎ伝導形 GaN（n-GaN)の電極として、アルミ
ニウム(Al)の単層、又は、チタン(Ti)とアルミニウム(A
l)の２重層又はTiとAlの合金をGaN 層表面に蒸着したも
のが知られている。
極として、ニッケル(Ni)の単層、又は、ニッケル(Ni)と
金(Au)の２重層を GaN層表面に蒸着したものが知られて
いる。又、ｎ伝導形 GaN（n-GaN)の電極として、アルミ
ニウム(Al)の単層、又は、チタン(Ti)とアルミニウム(A
l)の２重層又はTiとAlの合金をGaN 層表面に蒸着したも
のが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のｐ
伝導形３族窒化物半導体の電極も、ｎ伝導形３族窒化物
半導体の電極も、いまだ、接触抵抗が大きく、オーミッ
ク性も良くなく、素子を形成する場合の電極として望ま
しいものではなかった。又、これらの電極は、４００℃
位までは熱的安定性があり接触抵抗も小さいが、８００
℃以上となると、接触抵抗が２桁程大きくなる。Niをｐ
伝導形３族窒化物半導体の電極とした場合に、熱処理温
度と接触抵抗との関係を図４に示す。図４から分かるよ
うに、８００℃の接触抵抗は、最低の接触抵抗が得られ
る４００℃の時の値の２００倍程度となっている。
伝導形３族窒化物半導体の電極も、ｎ伝導形３族窒化物
半導体の電極も、いまだ、接触抵抗が大きく、オーミッ
ク性も良くなく、素子を形成する場合の電極として望ま
しいものではなかった。又、これらの電極は、４００℃
位までは熱的安定性があり接触抵抗も小さいが、８００
℃以上となると、接触抵抗が２桁程大きくなる。Niをｐ
伝導形３族窒化物半導体の電極とした場合に、熱処理温
度と接触抵抗との関係を図４に示す。図４から分かるよ
うに、８００℃の接触抵抗は、最低の接触抵抗が得られ
る４００℃の時の値の２００倍程度となっている。
【０００５】従って本発明の目的は、ｐ伝導形、又は、
ｎ伝導形３族窒化物半導体に対する電極において、より
オーミック性を改善し、接触抵抗を小さくすると共に、
高温での電気的特性を改善することである。
ｎ伝導形３族窒化物半導体に対する電極において、より
オーミック性を改善し、接触抵抗を小さくすると共に、
高温での電気的特性を改善することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、３
族窒化物半導体と７００℃以上の高温でのみ反応する融
点２４００℃以上の高融点金属を３族窒化物半導体上に
形成し、７００℃以上の温度で熱処理して電極としたこ
とから、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オー
ミック性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が得
られた。
族窒化物半導体と７００℃以上の高温でのみ反応する融
点２４００℃以上の高融点金属を３族窒化物半導体上に
形成し、７００℃以上の温度で熱処理して電極としたこ
とから、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オー
ミック性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が得
られた。
【０００７】請求項２の発明では、電極を、仕事関数が
大きく、４００℃以下において３族窒化物半導体の表面
層と反応する金属元素で構成された第１金属層と、その
第１金属層の上に形成され、３族窒化物半導体とは７０
０℃以上の高温でのみ反応する融点２４００℃以上の高
融点金属元素で構成された第２金属層とで構成した結
果、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オーミッ
ク性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が得られ
た。
大きく、４００℃以下において３族窒化物半導体の表面
層と反応する金属元素で構成された第１金属層と、その
第１金属層の上に形成され、３族窒化物半導体とは７０
０℃以上の高温でのみ反応する融点２４００℃以上の高
融点金属元素で構成された第２金属層とで構成した結
果、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オーミッ
ク性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が得られ
た。
【０００８】請求項３の発明では、高融点金属を、タン
タル(Ta), タングステン(W),ニオブ(Nb)のうち少なくと
も１種の元素とすることで、請求項４の発明では、第１
金属層の構成元素を、ニッケル(Ni), パラジウム(Pd),
白金(Pt)，コバルト(Co)のうち少なくとも一種の元素で
あり、第２金属層の構成元素は、タンタル(Ta), タング
ステン(W),ニオブ(Nb)のうち少なくとも１種の元素とす
ることで、いずれも、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗
が低く、オーミック性が改善され、且つ、高温特性に優
れた電極が得られた。
タル(Ta), タングステン(W),ニオブ(Nb)のうち少なくと
も１種の元素とすることで、請求項４の発明では、第１
金属層の構成元素を、ニッケル(Ni), パラジウム(Pd),
白金(Pt)，コバルト(Co)のうち少なくとも一種の元素で
あり、第２金属層の構成元素は、タンタル(Ta), タング
ステン(W),ニオブ(Nb)のうち少なくとも１種の元素とす
ることで、いずれも、Ni単層の電極に比べて、接触抵抗
が低く、オーミック性が改善され、且つ、高温特性に優
れた電極が得られた。
【０００９】請求項５の発明では、３族窒化物をｐ伝導
形半導体とし、請求項６の発明では、３族窒化物をｐ伝
導形半導体とし、第１金属層の構成元素を、Niとし、第
２金属層の構成元素はTaとしたので、ｐ伝導形３族窒化
物に対するNi単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オ
ーミック性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が
得られた。請求項７の発明では、電極が７００℃以上の
温度で熱処理されていることから、接触抵抗が確実に低
下し、且つ、高温特性の優れた電極を得ることができ
た。
形半導体とし、請求項６の発明では、３族窒化物をｐ伝
導形半導体とし、第１金属層の構成元素を、Niとし、第
２金属層の構成元素はTaとしたので、ｐ伝導形３族窒化
物に対するNi単層の電極に比べて、接触抵抗が低く、オ
ーミック性が改善され、且つ、高温特性に優れた電極が
得られた。請求項７の発明では、電極が７００℃以上の
温度で熱処理されていることから、接触抵抗が確実に低
下し、且つ、高温特性の優れた電極を得ることができ
た。
【００１０】請求項８の発明では、３族窒化物はｎ伝導
形半導体とし、請求項９の発明では、高融点金属を、タ
ンタル(Ta)としたことで、ｎ伝導形３族窒化物半導体に
対しても、確実に、接触抵抗が小さく、オーミック性の
良好な電極を得ることができた。又、請求項１０の発明
では、さらに、電極の表面層として、金(Au)、又は、ア
ルミニウム(Al)からなる金属層を形成したことで、さら
に、電極の抵抗を低下させることができた。
形半導体とし、請求項９の発明では、高融点金属を、タ
ンタル(Ta)としたことで、ｎ伝導形３族窒化物半導体に
対しても、確実に、接触抵抗が小さく、オーミック性の
良好な電極を得ることができた。又、請求項１０の発明
では、さらに、電極の表面層として、金(Au)、又は、ア
ルミニウム(Al)からなる金属層を形成したことで、さら
に、電極の抵抗を低下させることができた。
【００１１】上記の電極は、請求項１１の発明のよう
に、発光ダイオード、レーザダイオード、又は、トラン
ジスタ等の素子に用いることができる。
に、発光ダイオード、レーザダイオード、又は、トラン
ジスタ等の素子に用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。本実施例では、電極金属の半導体上へ
の積層は、スパッタリング蒸着法、電子ビーム蒸着法、
抵抗加熱法により行った。
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。本実施例では、電極金属の半導体上へ
の積層は、スパッタリング蒸着法、電子ビーム蒸着法、
抵抗加熱法により行った。
【００１３】ｐ伝導形のGaN の上に、Al,Ta,Zn,In,Ti,C
r,Cu,Au,Pd,Ni を、それぞれ、蒸着して、接触抵抗を測
定した。尚、以下の図３、図４、図４、図６において、
測定された接触抵抗Ｒ0 は、８μｍの間隔を持った電極
間において、±０．１Ｖを印加した時に測定した抵抗値
である。抵抗Ｒ0 ＝１×103 Ω、接触抵抗率ρc ＝１×
10-2Ωcm2 に対応する。そして、各金属元素の仕事関数
と接触抵抗との関係を測定した。その結果を図３に示
す。この結果から、仕事関数が小さい元素程、接触抵抗
が大きいことが分かる。仕事関数が５．１ｅＶ以上の金
属元素の場合には、蒸着した状態で、 5×103 〜 2×10
4 Ωの抵抗( 5×10-2〜 2×10-1Ωcm2 の抵抗率）を示
す。
r,Cu,Au,Pd,Ni を、それぞれ、蒸着して、接触抵抗を測
定した。尚、以下の図３、図４、図４、図６において、
測定された接触抵抗Ｒ0 は、８μｍの間隔を持った電極
間において、±０．１Ｖを印加した時に測定した抵抗値
である。抵抗Ｒ0 ＝１×103 Ω、接触抵抗率ρc ＝１×
10-2Ωcm2 に対応する。そして、各金属元素の仕事関数
と接触抵抗との関係を測定した。その結果を図３に示
す。この結果から、仕事関数が小さい元素程、接触抵抗
が大きいことが分かる。仕事関数が５．１ｅＶ以上の金
属元素の場合には、蒸着した状態で、 5×103 〜 2×10
4 Ωの抵抗( 5×10-2〜 2×10-1Ωcm2 の抵抗率）を示
す。
【００１４】しかし、これらの金属を８００℃まで熱処
理すると、５００℃位までは、接触抵抗は余り変化しな
いが、それ以上の温度になると接触抵抗は大きくなる。
Niについて、熱処理温度と接触抵抗との関係を測定し
た。その結果を図４に示す。図４から理解されるよう
に、４００℃で１×104 Ωの接触抵抗（ 1×10-1Ωcm2
の抵抗率）は５００℃までは、余り変化しないが、８０
０℃では２×106 Ω（抵抗率 2×10Ωcm2 ）に増加して
いる。この原因について解析した結果、高温では、Niと
GaN が反応して、Niが全てNi3Ga に変態するためである
ことが分かった。
理すると、５００℃位までは、接触抵抗は余り変化しな
いが、それ以上の温度になると接触抵抗は大きくなる。
Niについて、熱処理温度と接触抵抗との関係を測定し
た。その結果を図４に示す。図４から理解されるよう
に、４００℃で１×104 Ωの接触抵抗（ 1×10-1Ωcm2
の抵抗率）は５００℃までは、余り変化しないが、８０
０℃では２×106 Ω（抵抗率 2×10Ωcm2 ）に増加して
いる。この原因について解析した結果、高温では、Niと
GaN が反応して、Niが全てNi3Ga に変態するためである
ことが分かった。
【００１５】一方、高融点金属( 融点２４００℃以上)
は仕事関数が小さく、蒸着時には高い接触抵抗を示す
が、７００℃以上の高温熱処理では接触抵抗の低下が見
られた。Taをp-GaN に蒸着して熱処理して、熱処理温度
と接触抵抗との関係を測定した。その結果を図５に示
す。図５から理解されるように、７００℃までは、 7×
106 Ω( 抵抗率 7×10Ωcm2 ）以上の高抵抗を示した
が、７００℃以上となると１×106 Ω( 抵抗率 1×10Ω
cm2 ）より小さくなり、特に、８００℃では、 2×103
Ω( 抵抗率 2×10-2Ωcm2 ）、即ち、約1/1000に低下し
ているのが分かる。
は仕事関数が小さく、蒸着時には高い接触抵抗を示す
が、７００℃以上の高温熱処理では接触抵抗の低下が見
られた。Taをp-GaN に蒸着して熱処理して、熱処理温度
と接触抵抗との関係を測定した。その結果を図５に示
す。図５から理解されるように、７００℃までは、 7×
106 Ω( 抵抗率 7×10Ωcm2 ）以上の高抵抗を示した
が、７００℃以上となると１×106 Ω( 抵抗率 1×10Ω
cm2 ）より小さくなり、特に、８００℃では、 2×103
Ω( 抵抗率 2×10-2Ωcm2 ）、即ち、約1/1000に低下し
ているのが分かる。
【００１６】高温熱処理による接触抵抗の低下の原因に
ついて解析した結果、TaとGaN との界面に非常に薄い５
ｎｍ位のTa5Ga3が形成されるためであることが分かっ
た。よって、仕事関数が小さい高融点金属元素であって
も、蒸着後に７００℃以上、より望ましくは８００℃の
高温により熱処理することで、接触抵抗の小さい電極が
得られることが分かった。尚、p-GaN の他、n-GaN につ
いても、同様な実験を行った結果、同様に接触抵抗の小
さいな電極が得られた。
ついて解析した結果、TaとGaN との界面に非常に薄い５
ｎｍ位のTa5Ga3が形成されるためであることが分かっ
た。よって、仕事関数が小さい高融点金属元素であって
も、蒸着後に７００℃以上、より望ましくは８００℃の
高温により熱処理することで、接触抵抗の小さい電極が
得られることが分かった。尚、p-GaN の他、n-GaN につ
いても、同様な実験を行った結果、同様に接触抵抗の小
さいな電極が得られた。
【００１７】このことから、GaN 半導体に対して、Ta,
W,Nb 等の高融点金属を蒸着して、７００℃以上の温
度、より望ましくは８００℃以上の温度で熱処理するこ
とで、接触抵抗が小さく、且つ、オーミック性の良い、
しかも、高温での特性の安定した電極が得られるのが分
かる。
W,Nb 等の高融点金属を蒸着して、７００℃以上の温
度、より望ましくは８００℃以上の温度で熱処理するこ
とで、接触抵抗が小さく、且つ、オーミック性の良い、
しかも、高温での特性の安定した電極が得られるのが分
かる。
【００１８】次に、p-GaN 半導体の上に、Niを５ｎｍの
厚さに形成し、その上に、Taを３０ｎｍの厚さに形成し
て、同様に熱処理した。その時の熱処理温度と接触抵抗
との関係を測定した。又、p-GaN 半導体の上に、Pdを５
ｎｍの厚さに形成し、その上に、Taを３０ｎｍの厚さに
形成して、同様に熱処理した。その時の熱処理温度と接
触抵抗との関係を測定した。それらの熱処理温度と接触
抵抗との関係を図６に示す。４００℃では接触抵抗は 6
×103 Ω( 抵抗率 6×10-2Ωcm2 ）と低いが、熱処理温
度が高くなるに従って、接触抵抗が 4×105 Ω( 抵抗率
4Ωcm2 ）に増加し、さらに、熱処理温度を８００℃以
上とすることで、接触抵抗を 6×103 Ω( 抵抗率 6×10
-2Ωcm2 ）程度とすることができた。Taの一層の場合の
特性図（図５）と比較すると、２層構造の方が熱処理温
度が７５０℃以下での接触抵抗を低下させることができ
る。特に、７００℃ではTaの一層の場合の接触抵抗が 1
×106 Ω( 抵抗率 1×10Ωcm2 ）であり、２層構造では
1×105 Ω( 抵抗率 1cm2）であるので、２層構造の接
触抵抗はTaの１層の接触抵抗の1/10となっているのが分
かる。このことからも、２層構造とすることで、より低
い熱処理温度で低い接触抵抗が得られることが分かる。
厚さに形成し、その上に、Taを３０ｎｍの厚さに形成し
て、同様に熱処理した。その時の熱処理温度と接触抵抗
との関係を測定した。又、p-GaN 半導体の上に、Pdを５
ｎｍの厚さに形成し、その上に、Taを３０ｎｍの厚さに
形成して、同様に熱処理した。その時の熱処理温度と接
触抵抗との関係を測定した。それらの熱処理温度と接触
抵抗との関係を図６に示す。４００℃では接触抵抗は 6
×103 Ω( 抵抗率 6×10-2Ωcm2 ）と低いが、熱処理温
度が高くなるに従って、接触抵抗が 4×105 Ω( 抵抗率
4Ωcm2 ）に増加し、さらに、熱処理温度を８００℃以
上とすることで、接触抵抗を 6×103 Ω( 抵抗率 6×10
-2Ωcm2 ）程度とすることができた。Taの一層の場合の
特性図（図５）と比較すると、２層構造の方が熱処理温
度が７５０℃以下での接触抵抗を低下させることができ
る。特に、７００℃ではTaの一層の場合の接触抵抗が 1
×106 Ω( 抵抗率 1×10Ωcm2 ）であり、２層構造では
1×105 Ω( 抵抗率 1cm2）であるので、２層構造の接
触抵抗はTaの１層の接触抵抗の1/10となっているのが分
かる。このことからも、２層構造とすることで、より低
い熱処理温度で低い接触抵抗が得られることが分かる。
【００１９】ｐ伝導形の半導体には仕事関数が大きい金
属の方が接触抵抗が小さくなることが分かっており、N
i,Pd は、仕事関数が大きく、４００℃以下の温度でGaN
の表面不純物層と反応する金属である。又、Taは上述
したように７００℃以上で３族窒化物半導体と反応する
高融点金属である。このことから、一般に、ｐ伝導形３
族窒化物半導体の電極としては、Ni,Pd,Pt,Co 等の仕事
関数が大きく４００℃以下の温度でGaN の表面不純物層
と反応する金属を第１金属層とし、Ta,W,Nb 等の７００
℃以上の高温でのみ３族窒化物半導体と反応する高融点
金属を第２金属層とする２層構造により、接触抵抗が小
さく、オーミック性が良好で、且つ、高温特性に優れた
電極とすることができる。
属の方が接触抵抗が小さくなることが分かっており、N
i,Pd は、仕事関数が大きく、４００℃以下の温度でGaN
の表面不純物層と反応する金属である。又、Taは上述
したように７００℃以上で３族窒化物半導体と反応する
高融点金属である。このことから、一般に、ｐ伝導形３
族窒化物半導体の電極としては、Ni,Pd,Pt,Co 等の仕事
関数が大きく４００℃以下の温度でGaN の表面不純物層
と反応する金属を第１金属層とし、Ta,W,Nb 等の７００
℃以上の高温でのみ３族窒化物半導体と反応する高融点
金属を第２金属層とする２層構造により、接触抵抗が小
さく、オーミック性が良好で、且つ、高温特性に優れた
電極とすることができる。
【００２０】次に、n-GaN 上に、大きさ140 μｍφで、
400 μｍのピッチで、Taを100 Å、その上にAlを3000Å
の厚さに形成した。又、比較例として、同一寸法で、Ti
とAlを２層構造に積層したものを作成した。そして、６
００℃で３０秒間、熱処理した。そして、その電極のＶ
−Ｉ特性を測定した。結果を図７に示す。Ta/Al の２層
構造の電極の接触抵抗は、Ti/Al の２層構造の電極の接
触抵抗の約3/4 であることが分かる。このことら、ｎ伝
導形３族窒化物半導体の電極をTaから成る第１金属層と
Alから成る第２金属層との２層構造とすることで、接触
抵抗を低下させ、且つ、オーミック性を改善することが
できた。又、温度６００〜８５０℃の範囲で熱処理する
ことで、接触抵抗が低下することが確認された。
400 μｍのピッチで、Taを100 Å、その上にAlを3000Å
の厚さに形成した。又、比較例として、同一寸法で、Ti
とAlを２層構造に積層したものを作成した。そして、６
００℃で３０秒間、熱処理した。そして、その電極のＶ
−Ｉ特性を測定した。結果を図７に示す。Ta/Al の２層
構造の電極の接触抵抗は、Ti/Al の２層構造の電極の接
触抵抗の約3/4 であることが分かる。このことら、ｎ伝
導形３族窒化物半導体の電極をTaから成る第１金属層と
Alから成る第２金属層との２層構造とすることで、接触
抵抗を低下させ、且つ、オーミック性を改善することが
できた。又、温度６００〜８５０℃の範囲で熱処理する
ことで、接触抵抗が低下することが確認された。
【００２１】次に、上記の電極を形成した発光素子につ
いて説明する。図１は本願実施例の発光素子100 全体図
を示す。発光素子100 は、サファイア基板１を有してお
り、そのサファイア基板１上に0.05μｍのAlN バッファ
層２が形成されている。
いて説明する。図１は本願実施例の発光素子100 全体図
を示す。発光素子100 は、サファイア基板１を有してお
り、そのサファイア基板１上に0.05μｍのAlN バッファ
層２が形成されている。
【００２２】そのバッファ層２の上には、順に、膜厚約
4.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/cm3のシリコン(Si)ドープ
GaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚約0.5 μｍ
の電子濃度5 ×1017/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN か
ら成るｎ層４、膜厚約100 ｎｍ，亜鉛(Zn)とシリコン(S
i)が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープされたIn0.20Ga
0.80N から成る発光層５，膜厚約100 ｎｍ，ホール濃度
2×1017/cm3, 濃度 5×1019/cm3にマグネシウム（Mg)
がドープされたAl0.09Ga0.92N から成るｐ伝導型のクラ
ッド層６、膜厚約200 ｎｍ，ホール濃度 3×1017/cm3，
濃度 5×1019/cm3にマグネシウム（Mg) がドープされた
GaN から成る第１コンタクト層７１、膜厚約50ｎｍ，ホ
ール濃度 6×1017/cm3，濃度 1×1020/cm3にマグネシウ
ム（Mg)がドープされたGaN から成るｐ+ の第２コンタ
クト層７２が形成されている。
4.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/cm3のシリコン(Si)ドープ
GaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚約0.5 μｍ
の電子濃度5 ×1017/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN か
ら成るｎ層４、膜厚約100 ｎｍ，亜鉛(Zn)とシリコン(S
i)が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープされたIn0.20Ga
0.80N から成る発光層５，膜厚約100 ｎｍ，ホール濃度
2×1017/cm3, 濃度 5×1019/cm3にマグネシウム（Mg)
がドープされたAl0.09Ga0.92N から成るｐ伝導型のクラ
ッド層６、膜厚約200 ｎｍ，ホール濃度 3×1017/cm3，
濃度 5×1019/cm3にマグネシウム（Mg) がドープされた
GaN から成る第１コンタクト層７１、膜厚約50ｎｍ，ホ
ール濃度 6×1017/cm3，濃度 1×1020/cm3にマグネシウ
ム（Mg)がドープされたGaN から成るｐ+ の第２コンタ
クト層７２が形成されている。
【００２３】そして、第２コンタクト層７２の上面全体
にNiから成る厚さ25Åの第１金属層８１が形成され、そ
の第１金属層８１の上にTaから成る厚さ60Åの第２金属
層８２が形成されている。この第１金属層８１と第２金
属層８２とでｐ型GaN に対する電極層８が構成される。
この電極層８は透明である。又、第２金属層８２の上面
の隅の部分にはｐ電極パッド９が設けられており、ｐ電
極パッド９は、Niから成る厚さ1000Åのｐ電極パッド第
１金属層９１、Auから成る厚さ1.5 μｍのｐ電極パッド
第２金属層９２、Alから成る厚さ300 Åのｐ電極パッド
第３金属層９３が形成されている。この３重層により、
ｐ電極パッド９が形成されている。一方、ｎ+ 層３上に
は、ｎ電極パッド１０が設けられており、ｎ電極パッド
１０は、厚さ0.1 μｍのTaから成るｎ電極パッド第１金
属層１１が形成され、そのｎ電極パッド第１金属層１１
の上には厚さ1.5 μｍのAlから成るｎ電極パッド第２金
属層１２が形成されている。この第１金属層１１と第２
金属層１２とで、ｎ電極パッド１０が形成されている。
そして、ｐ電極パッド９とｎ電極パッド１０のワイヤボ
ンディングされる領域に窓９Ａと窓１０Ａが形成された
SiO2から成る保護膜１３が基板１の最上層上に形成され
ている。
にNiから成る厚さ25Åの第１金属層８１が形成され、そ
の第１金属層８１の上にTaから成る厚さ60Åの第２金属
層８２が形成されている。この第１金属層８１と第２金
属層８２とでｐ型GaN に対する電極層８が構成される。
この電極層８は透明である。又、第２金属層８２の上面
の隅の部分にはｐ電極パッド９が設けられており、ｐ電
極パッド９は、Niから成る厚さ1000Åのｐ電極パッド第
１金属層９１、Auから成る厚さ1.5 μｍのｐ電極パッド
第２金属層９２、Alから成る厚さ300 Åのｐ電極パッド
第３金属層９３が形成されている。この３重層により、
ｐ電極パッド９が形成されている。一方、ｎ+ 層３上に
は、ｎ電極パッド１０が設けられており、ｎ電極パッド
１０は、厚さ0.1 μｍのTaから成るｎ電極パッド第１金
属層１１が形成され、そのｎ電極パッド第１金属層１１
の上には厚さ1.5 μｍのAlから成るｎ電極パッド第２金
属層１２が形成されている。この第１金属層１１と第２
金属層１２とで、ｎ電極パッド１０が形成されている。
そして、ｐ電極パッド９とｎ電極パッド１０のワイヤボ
ンディングされる領域に窓９Ａと窓１０Ａが形成された
SiO2から成る保護膜１３が基板１の最上層上に形成され
ている。
【００２４】次に、この構造の半導体素子の製造方法に
ついて説明する。上記発光素子100 は、有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ）による気相成長により製造され
た。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガ
ス（H2）、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG
」と記す) 、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以
下「TMA 」と記す) 、トリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMI 」と記す) 、シラン(SiH4)、ジエチル亜鉛
(Zn(C2H5)2)(以下、「DEZ 」と記す) とシクロペンタジ
エニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記
す）である。
ついて説明する。上記発光素子100 は、有機金属気相成
長法（以下ＭＯＶＰＥ）による気相成長により製造され
た。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガ
ス（H2）、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG
」と記す) 、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以
下「TMA 」と記す) 、トリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMI 」と記す) 、シラン(SiH4)、ジエチル亜鉛
(Zn(C2H5)2)(以下、「DEZ 」と記す) とシクロペンタジ
エニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記
す）である。
【００２５】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で約30分間反応室に流しながら
温度1100℃でサファイア基板１をベーキングした。
ａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で約30分間反応室に流しながら
温度1100℃でサファイア基板１をベーキングした。
【００２６】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で約90秒間供給してAlN のバッファ層２を約0.
05μｍの厚さに形成した。次に、サファイア基板１の温
度を1150℃に保持し、H2を20liter／分、NH3 を10 lite
r／分、TMG を 1.7×10-4モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で40分導入
し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度 1×1018/cm3、シリコン
濃度 4×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高
キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で約90秒間供給してAlN のバッファ層２を約0.
05μｍの厚さに形成した。次に、サファイア基板１の温
度を1150℃に保持し、H2を20liter／分、NH3 を10 lite
r／分、TMG を 1.7×10-4モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で40分導入
し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度 1×1018/cm3、シリコン
濃度 4×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高
キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００２７】上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した
後、続いて温度を1100°C に保持し、H2を20 liter／
分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.12 ×10-4モル／
分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10
-9モル／分で30分導入し、膜厚約5.0 μｍ、電子濃度 5
×1017/cm3、シリコン濃度 1×1018/cm3のシリコン(Si)
ドープGaN から成るｎ層４を形成した。
後、続いて温度を1100°C に保持し、H2を20 liter／
分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.12 ×10-4モル／
分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10
-9モル／分で30分導入し、膜厚約5.0 μｍ、電子濃度 5
×1017/cm3、シリコン濃度 1×1018/cm3のシリコン(Si)
ドープGaN から成るｎ層４を形成した。
【００２８】続いて、温度を800 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を0.2 ×10
-4モル／分、TMI を1.6 ×10-4モル／分、H2ガスにより
0.86ppm に希釈されたシランを10×10-8mol/分で、DEZ
を 2×10-4モル/ 分で、30分間供給して厚さ100nm のシ
リコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープさた
In0.20Ga0.80N から成る発光層５を形成した。
を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を0.2 ×10
-4モル／分、TMI を1.6 ×10-4モル／分、H2ガスにより
0.86ppm に希釈されたシランを10×10-8mol/分で、DEZ
を 2×10-4モル/ 分で、30分間供給して厚さ100nm のシ
リコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープさた
In0.20Ga0.80N から成る発光層５を形成した。
【００２９】続いて、温度を1100℃に上げて、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-5モル／分で 6分間導入し、膜厚約100 ｎｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るクラ
ッド層６を形成した。クラッド層６のマグネシウム濃度
は 5×1019/cm3である。この状態では、クラッド層６
は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-5モル／分で 6分間導入し、膜厚約100 ｎｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るクラ
ッド層６を形成した。クラッド層６のマグネシウム濃度
は 5×1019/cm3である。この状態では、クラッド層６
は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００３０】次に、温度を1100℃に保持し、N2又はH2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-5モル／分で 1分間導
入し、膜厚約200 ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN
から成る第１コンタクト層７１を形成した。第１コンタ
クト層７１のマグネシウム濃度は 5×1019/cm3である。
この状態では、第１コンタクト層７１は、まだ、抵抗率
108 Ωcm以上の絶縁体である。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-5モル／分で 1分間導
入し、膜厚約200 ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN
から成る第１コンタクト層７１を形成した。第１コンタ
クト層７１のマグネシウム濃度は 5×1019/cm3である。
この状態では、第１コンタクト層７１は、まだ、抵抗率
108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００３１】次に、温度を1100℃に保持し、N2又はH2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、CP2Mg を 4×10-5モル／分で3 分間導
入し、膜厚約50ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るｐ+ の第２コンタクト層７２を形成した。第２コ
ンタクト層７２のマグネシウム濃度は 1×1020/cm3であ
る。この状態では、第２コンタクト層７２は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、CP2Mg を 4×10-5モル／分で3 分間導
入し、膜厚約50ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るｐ+ の第２コンタクト層７２を形成した。第２コ
ンタクト層７２のマグネシウム濃度は 1×1020/cm3であ
る。この状態では、第２コンタクト層７２は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００３２】次に、電子線照射装置を用いて、第２コン
タクト層７２，第１コンタクト層７１，及びクラッド層
６に一様に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加
速電圧約10KV、試料電流１μＡ、ビームの移動速度0.2m
m/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×10-5Torrであ
る。この電子線の照射により、第２コンタクト層７２，
第１コンタクト層７１，クラッド層６は、それぞれ、ホ
ール濃度 6×1017/cm3,3×1017/cm3,2×1017/cm3、抵抗
率 2Ωcm, 1 Ωcm,0.7Ωcmのｐ伝導型半導体となった。
このようにして多層構造のウエハが得られた。
タクト層７２，第１コンタクト層７１，及びクラッド層
６に一様に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加
速電圧約10KV、試料電流１μＡ、ビームの移動速度0.2m
m/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×10-5Torrであ
る。この電子線の照射により、第２コンタクト層７２，
第１コンタクト層７１，クラッド層６は、それぞれ、ホ
ール濃度 6×1017/cm3,3×1017/cm3,2×1017/cm3、抵抗
率 2Ωcm, 1 Ωcm,0.7Ωcmのｐ伝導型半導体となった。
このようにして多層構造のウエハが得られた。
【００３３】次に、第２コンタクト層７２の上にTiを20
00Åの厚さに形成し、そのTi層の上にNiを9000Åの厚さ
に形成した。そして、そのNi層の上にフォトレジストを
一様に塗布して、フォトリソグラフィによりｎ電極パッ
ド１０を形成する部分のフォトレジストを除去した。そ
の後、残ったフォトレジストをマスクとして、フォトレ
ジストで覆われていないTi層とNi層とを酸性エッチング
液にてエッチングした。その後、残ったTi層とNi層とを
マスクとして、Ti層とNi層とにより覆われていない部分
の第２コンタクト層７２、第１コンタクト層７１、クラ
ッド層６、発光層５、ｎ層４の一部を塩素を含むガスに
よる反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ
+ 層３の表面を露出させた。その後、Ti層とNi層とを酸
性エッチング液にて除去した。次に、以下の手順で電極
層８を形成した。
00Åの厚さに形成し、そのTi層の上にNiを9000Åの厚さ
に形成した。そして、そのNi層の上にフォトレジストを
一様に塗布して、フォトリソグラフィによりｎ電極パッ
ド１０を形成する部分のフォトレジストを除去した。そ
の後、残ったフォトレジストをマスクとして、フォトレ
ジストで覆われていないTi層とNi層とを酸性エッチング
液にてエッチングした。その後、残ったTi層とNi層とを
マスクとして、Ti層とNi層とにより覆われていない部分
の第２コンタクト層７２、第１コンタクト層７１、クラ
ッド層６、発光層５、ｎ層４の一部を塩素を含むガスに
よる反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ
+ 層３の表面を露出させた。その後、Ti層とNi層とを酸
性エッチング液にて除去した。次に、以下の手順で電極
層８を形成した。
【００３４】(1) 表面上にフォトレジスト１４を一様に
塗布して、フォトリソグラフィにより、第２コンタクト
層７２の上の電極形成部分のフォトレジスト１４を除去
して、窓部１４Ａを形成する。 (2) 蒸着装置にて、露出させた第２コンタクト層７２の
上に、10-7Torr程度の高真空にてニッケル(Ni)を25Å成
膜させて、図２に示すように、第１金属層８１を形成す
る。 (3) 続いて、第１金属層８１の上にタンタル(Ta)を60Å
成膜させて、図２に示すように、第２金属層８２を形成
する。 (4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
により、フォトレジスト１４上に堆積したNiとTaとを除
去して、第２コンタクト層７２に対するNi／Taの透明な
電極層８を整形する。 (5) 次に、フォトレジストを一様に塗布して、ｐ電極パ
ッド９の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。そし
て、10-7Torr程度の高真空にて、Ni、Au、Alを、順次、
厚さ、1000Å、1.5 μｍ、300 Åに蒸着した。その後、
レジストをリフトオフすることで、必要な箇所にｐ電極
パッド第１金属層９１、ｐ電極パッド第２金属層９２、
ｐ電極パッド第３金属層９３を形成した。このようにし
て、３層構造のｐ電極パッド９を形成した。 (6)次に、フォトレジストを一様に塗布して、ｎ電極パ
ッド１０の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。そ
して、10-7Torr程度の高真空にて、Ta、Alを、順次、厚
さ、1000Å、1.5 μｍに蒸着した。その後、レジストを
リフトオフすることで、必要な箇所にｎ電極パッド第１
金属層１１、ｎ電極パッド第２金属層１２を形成した。
このようにして、２層構造のｎ電極パッド１０を形成し
た。 (7) 次に、上記の基板１を加熱炉に配設し、加熱炉の雰
囲気を１m Torr以下にまで排気し、その後大気圧までN2
で封入した。そして、その状態で雰囲気温度を700 ℃〜
850 ℃の範囲の温度に設定して、数秒〜10分程度、基板
１を加熱した。 但し、雰囲気ガスはH2,He,N2,O2,Ne,Ar,Kr又はこれらの
混合ガスが利用でき、圧力は1mTorrから大気圧を越える
圧力まで実施可能である。
塗布して、フォトリソグラフィにより、第２コンタクト
層７２の上の電極形成部分のフォトレジスト１４を除去
して、窓部１４Ａを形成する。 (2) 蒸着装置にて、露出させた第２コンタクト層７２の
上に、10-7Torr程度の高真空にてニッケル(Ni)を25Å成
膜させて、図２に示すように、第１金属層８１を形成す
る。 (3) 続いて、第１金属層８１の上にタンタル(Ta)を60Å
成膜させて、図２に示すように、第２金属層８２を形成
する。 (4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
により、フォトレジスト１４上に堆積したNiとTaとを除
去して、第２コンタクト層７２に対するNi／Taの透明な
電極層８を整形する。 (5) 次に、フォトレジストを一様に塗布して、ｐ電極パ
ッド９の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。そし
て、10-7Torr程度の高真空にて、Ni、Au、Alを、順次、
厚さ、1000Å、1.5 μｍ、300 Åに蒸着した。その後、
レジストをリフトオフすることで、必要な箇所にｐ電極
パッド第１金属層９１、ｐ電極パッド第２金属層９２、
ｐ電極パッド第３金属層９３を形成した。このようにし
て、３層構造のｐ電極パッド９を形成した。 (6)次に、フォトレジストを一様に塗布して、ｎ電極パ
ッド１０の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。そ
して、10-7Torr程度の高真空にて、Ta、Alを、順次、厚
さ、1000Å、1.5 μｍに蒸着した。その後、レジストを
リフトオフすることで、必要な箇所にｎ電極パッド第１
金属層１１、ｎ電極パッド第２金属層１２を形成した。
このようにして、２層構造のｎ電極パッド１０を形成し
た。 (7) 次に、上記の基板１を加熱炉に配設し、加熱炉の雰
囲気を１m Torr以下にまで排気し、その後大気圧までN2
で封入した。そして、その状態で雰囲気温度を700 ℃〜
850 ℃の範囲の温度に設定して、数秒〜10分程度、基板
１を加熱した。 但し、雰囲気ガスはH2,He,N2,O2,Ne,Ar,Kr又はこれらの
混合ガスが利用でき、圧力は1mTorrから大気圧を越える
圧力まで実施可能である。
【００３５】次に、上記のように形成された基板１の最
上層の上に一様に、エレクトロンビーム蒸着によりによ
りSiO2膜を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソ
グラフィー工程、エッチング工程を経て、ｐ電極パッド
９、ｎ電極パッド１０のワイヤボンディング領域に当た
る部分のSiO2膜に窓９Ａ、窓１０Ａをウエットエッチン
グにより形成した。
上層の上に一様に、エレクトロンビーム蒸着によりによ
りSiO2膜を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソ
グラフィー工程、エッチング工程を経て、ｐ電極パッド
９、ｎ電極パッド１０のワイヤボンディング領域に当た
る部分のSiO2膜に窓９Ａ、窓１０Ａをウエットエッチン
グにより形成した。
【００３６】この時、ｐ電極パッド第３金属層９３のAl
と保護膜１１のSiO2とは接合度が高いので、ｐ電極パッ
ド第３金属層９３と保護膜１３との間にエッチング液が
浸透することが防止される。よって、保護膜１３のマス
クされた部分はエッチングされないため、窓９Ａの側壁
は垂直となる。この結果、保護膜１３はｐ電極パッド第
１金属層９１、ｐ電極パッド第２金属層９２、ｐ電極パ
ッド第３金属層９３の側面を完全に覆うことになり、保
護膜として十分に機能する。
と保護膜１１のSiO2とは接合度が高いので、ｐ電極パッ
ド第３金属層９３と保護膜１３との間にエッチング液が
浸透することが防止される。よって、保護膜１３のマス
クされた部分はエッチングされないため、窓９Ａの側壁
は垂直となる。この結果、保護膜１３はｐ電極パッド第
１金属層９１、ｐ電極パッド第２金属層９２、ｐ電極パ
ッド第３金属層９３の側面を完全に覆うことになり、保
護膜として十分に機能する。
【００３７】ｐ電極パッド第３金属層９３は、保護膜１
３に対する接合度がｐ電極パッド第２金属層９２の構成
元素の金よりも強いものであれば良い。例えば、Alの
他、Ni、Tiを用いることができる。保護膜１３は窒化珪
素を用いることもできる。熱処理の時に、ｐ電極パッド
第１金属層９１のNiとｐ電極パッド第２金属層９２のAu
との分布において、すこし反転が生じ、ｐ電極パッド第
２金属層９２の表面にNiが一部現れる。しかし、ｐ電極
パッド第３金属層９３にAlを用いた場合には、Niはｐ電
極パッド第３金属層９３の上には現れなかった。ところ
が、ｐ電極パッド第３金属層９３にNi、Tiを用いた場合
には、ｐ電極パッド第１金属層９１のNiがｐ電極パッド
第３金属層９３の表面に現れ、ｐ電極パッド第３金属層
９３に模様が見られた。この点からすれば、ｐ電極パッ
ド第３金属層９３にはAlを用いるのが良い。
３に対する接合度がｐ電極パッド第２金属層９２の構成
元素の金よりも強いものであれば良い。例えば、Alの
他、Ni、Tiを用いることができる。保護膜１３は窒化珪
素を用いることもできる。熱処理の時に、ｐ電極パッド
第１金属層９１のNiとｐ電極パッド第２金属層９２のAu
との分布において、すこし反転が生じ、ｐ電極パッド第
２金属層９２の表面にNiが一部現れる。しかし、ｐ電極
パッド第３金属層９３にAlを用いた場合には、Niはｐ電
極パッド第３金属層９３の上には現れなかった。ところ
が、ｐ電極パッド第３金属層９３にNi、Tiを用いた場合
には、ｐ電極パッド第１金属層９１のNiがｐ電極パッド
第３金属層９３の表面に現れ、ｐ電極パッド第３金属層
９３に模様が見られた。この点からすれば、ｐ電極パッ
ド第３金属層９３にはAlを用いるのが良い。
【００３８】上記のごとく処理されたウエハは、各素子
毎に切断され、図１に示す構造の発光素子100 を得た。
このような構造の発光素子は駆動電流20ｍＡで発光ピー
ク波長430 ｎｍ、発光強度2000mCd であった。従来構造
の発光素子に比べて発光強度は２倍になった。又、接触
抵抗を低下でき、オーミック性が改善された。尚、発光
効率を向上させることを目的とする発光素子では、ｐ電
極パッド９は、Ni、Au又はAuの単層でも、２層でも良い
し、保護膜１３がなくとも良い。
毎に切断され、図１に示す構造の発光素子100 を得た。
このような構造の発光素子は駆動電流20ｍＡで発光ピー
ク波長430 ｎｍ、発光強度2000mCd であった。従来構造
の発光素子に比べて発光強度は２倍になった。又、接触
抵抗を低下でき、オーミック性が改善された。尚、発光
効率を向上させることを目的とする発光素子では、ｐ電
極パッド９は、Ni、Au又はAuの単層でも、２層でも良い
し、保護膜１３がなくとも良い。
【００３９】上記の第１金属層８１の厚さは5 Å〜200
Åが望ましい。5 Åより薄いと密着性が不良となり望ま
しくなく、200 Åより厚いと透明性が悪化し望ましくな
い。又、第２金属層８２の厚さは、5 Å〜200 Åが望ま
しい。5 Åより薄いとコンタクト抵抗が高くなって望ま
しくなく、200 Åより厚いと透明性が悪化し望ましくな
い。
Åが望ましい。5 Åより薄いと密着性が不良となり望ま
しくなく、200 Åより厚いと透明性が悪化し望ましくな
い。又、第２金属層８２の厚さは、5 Å〜200 Åが望ま
しい。5 Åより薄いとコンタクト抵抗が高くなって望ま
しくなく、200 Åより厚いと透明性が悪化し望ましくな
い。
【００４０】更に、上記のｐ電極パッド第１金属層９１
の厚さは20Å〜5 μｍが望ましい。20Åより薄いと密着
性が不良となり望ましくなく、5 μｍよりも厚いと形成
に時間を要し形成が困難となり望ましくない。又、ｐ電
極パッド第２金属層９２の厚さは、100 Å〜5 μｍが望
ましい。100 Åよりも薄いとワイヤーボンディング性能
が低下し望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難とな
り且つ製造コストが高くなるので望ましくない。又、ｐ
電極パッド第３金属層９３の厚さは、10Å〜5μｍが望
ましい。10Åより薄いと保護膜の横方向のエッチングが
防止できなく望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難
となり望ましくない。又、ｐ電極パッド第３金属層９３
がNi又はTiの場合には、10Å〜500 Åがより望ましい。
500 Åより厚いとワイヤーボンディングの信頼性が低下
するので望ましくない。
の厚さは20Å〜5 μｍが望ましい。20Åより薄いと密着
性が不良となり望ましくなく、5 μｍよりも厚いと形成
に時間を要し形成が困難となり望ましくない。又、ｐ電
極パッド第２金属層９２の厚さは、100 Å〜5 μｍが望
ましい。100 Åよりも薄いとワイヤーボンディング性能
が低下し望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難とな
り且つ製造コストが高くなるので望ましくない。又、ｐ
電極パッド第３金属層９３の厚さは、10Å〜5μｍが望
ましい。10Åより薄いと保護膜の横方向のエッチングが
防止できなく望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難
となり望ましくない。又、ｐ電極パッド第３金属層９３
がNi又はTiの場合には、10Å〜500 Åがより望ましい。
500 Åより厚いとワイヤーボンディングの信頼性が低下
するので望ましくない。
【００４１】更に、ｎ電極パッド第１金属層１１の厚さ
は、20Å〜5 μｍが望ましい。20Åより薄いと密着性が
不良となり望ましくなく、5 μｍよりも厚いと形成に時
間を要し形成が困難となり望ましくない。又、ｎ電極パ
ッド第２金属層１２の厚さは、10Å〜5 μｍが望まし
い。10Åより薄いと保護膜の横方向のエッチングが防止
できなく望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難とな
り望ましくない。
は、20Å〜5 μｍが望ましい。20Åより薄いと密着性が
不良となり望ましくなく、5 μｍよりも厚いと形成に時
間を要し形成が困難となり望ましくない。又、ｎ電極パ
ッド第２金属層１２の厚さは、10Å〜5 μｍが望まし
い。10Åより薄いと保護膜の横方向のエッチングが防止
できなく望ましくなく、5 μｍより厚いと形成困難とな
り望ましくない。
【図１】本発明の具体的な実施例にかかる発光素子の構
造を示した断面図。
造を示した断面図。
【図２】第２コンタクト層上における電極層の構造を模
式的に示した断面図。
式的に示した断面図。
【図３】各種の金属の仕事関数とp-GaN に対する接触抵
抗との関係の測定結果を示す特性図。
抗との関係の測定結果を示す特性図。
【図４】ニッケルとp-GaN との接触抵抗の熱処理温度に
対する関係の測定結果を示す特性図。
対する関係の測定結果を示す特性図。
【図５】タンタルとp-GaN との接触抵抗の熱処理温度に
対する関係の測定結果を示す特性図。
対する関係の測定結果を示す特性図。
【図６】ニッケル／タンタルの２層金属又はパラジウム
／タンタルの２層金属とp-GaNとの接触抵抗の熱処理温
度に対する関係の測定結果を示す特性図。
／タンタルの２層金属とp-GaNとの接触抵抗の熱処理温
度に対する関係の測定結果を示す特性図。
【図７】タンタル／アルミニウムの２層金属又はチタン
／アルミニウムの２層金属とn-GaN との接触抵抗の熱処
理温度に対する関係の測定結果を示す特性図。
／アルミニウムの２層金属とn-GaN との接触抵抗の熱処
理温度に対する関係の測定結果を示す特性図。
１００…半導体発光素子 ４…ｎ層 ５…活性層 ６…クラッド層 ８…電極層 ９…ｐ電極パッド ９Ａ…窓 １０Ａ…窓 １０…ｎ電極パッド １１…ｎ電極パッド第１金属層 １２…ｎ電極パッド第２金属層 １３…保護膜 ７１…第１コンタクト層 ７２…第２コンタクト層 ８１…第１金属層 ８２…第２金属層 ９１…ｐ電極パッド第１金属層 ９２…ｐ電極パッド第２金属層 ９３…ｐ電極パッド第３金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 典克 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 浅見 慎也 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 小出 康夫 京都府京都市伏見区深草西伊達町官有地 深草合同宿舎423号室
Claims (11)
- 【請求項１】 ３族窒化物から成る半導体の電極におい
て、３族窒化物半導体と７００℃以上の高温でのみ反応
する融点２４００℃以上の高融点金属を３族窒化物半導
体上に形成し、７００℃以上の温度で熱処理して電極と
したことを特徴とする３族窒化物から成る半導体の電
極。 - 【請求項２】 ３族窒化物から成る半導体の電極におい
て、 前記電極は、前記半導体の表面上に形成され、仕事関数
が大きく、４００℃以下において３族窒化物半導体の表
面層と反応する金属元素で構成された第１金属層と、そ
の第１金属層の上に形成され、３族窒化物半導体とは７
００℃以上の高温でのみ反応する融点２４００℃以上の
高融点金属元素で構成された第２金属層とから成ること
を特徴とする３族窒化物から成る半導体の電極。 - 【請求項３】 前記高融点金属は、タンタル(Ta), タン
グステン(W),ニオブ(Nb)のうち少なくとも１種の元素で
あることを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導
体の電極。 - 【請求項４】 前記第１金属層の構成元素は、ニッケル
(Ni), パラジウム(Pd), 白金(Pt)，コバルト(Co)のうち
少なくとも一種の元素であり、前記第２金属層の構成元
素は、タンタル(Ta), タングステン(W),ニオブ(Nb)のう
ち少なくとも１種の元素であることを特徴とする請求項
２に記載の３族窒化物半導体の電極。 - 【請求項５】 前記３族窒化物はｐ伝導形半導体である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３族窒
化物半導体の電極。 - 【請求項６】 前記３族窒化物はｐ伝導形半導体であ
り、前記第１金属層の構成元素は、Niであり、前記第２
金属層の構成元素はTaであることを特徴とする請求項２
に記載の３族窒化物半導体の電極。 - 【請求項７】 前記電極は７００℃以上の温度で熱処理
されていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のい
ずれかに記載の３族窒化物半導体の電極。 - 【請求項８】 前記３族窒化物はｎ伝導形半導体である
ことを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導体の
電極。 - 【請求項９】 前記高融点金属は、タンタル(Ta)である
ことを特徴とする請求項８に記載の３族窒化物半導体の
電極。 - 【請求項１０】 さらに、電極の表面層として、金(A
u)、又は、アルミニウム(Al)からなる金属層が形成され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれ
かに記載の３族窒化物半導体の電極。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載の電極を有したことを特徴とする発光ダイオード、
レーザダイオード、又は、トランジスタ等の素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17855596A JP3557791B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | ３族窒化物半導体の電極及びその電極を有した素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17855596A JP3557791B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | ３族窒化物半導体の電極及びその電極を有した素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012567A true JPH1012567A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3557791B2 JP3557791B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=16050541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17855596A Expired - Fee Related JP3557791B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | ３族窒化物半導体の電極及びその電極を有した素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3557791B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002353570A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Sharp Corp | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体装置及びその製造方法 |
| KR100458164B1 (ko) * | 2002-03-20 | 2004-11-26 | 학교법인 포항공과대학교 | 탄탈을 포함하는 오믹 전극 및 이를 형성하기 위한 적층구조와 반도체 소자 및 이들의 제조 방법 |
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| CN103985806A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 马鞍山太时芯光科技有限公司 | 一种led芯片p面电极、制备p面电极用刻蚀液及p面电极制备方法 |
-
1996
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